содержание .. 23 24 25 26 ..
Parker Руководство по кольцам круглого сечения (2017 год) - часть 25
8 Терминология уплотнений
Материалы Усадка
Расширение Коэффициент
h
0 = поперечное сечение уплотнительного кольца или ориги-
растяжения
нальная высота образца,
24 до -54 °C
24 до 190 °C
mm
h
× 10-3
1 = высота деформированного образца,
[мм/дм]
[мм/дм]
dm × °C
h
2 = высота образца после снятия сжатия (спустя определен-
ное время).
NBR
0,90
1,87
11,20
CR
1,10
2,28
13,70
На следующих рисунках продемонстрирована зависимость
FKM
1,30
2,70
16,20
значений испытаний поперечного сечения
уплотнительного
EPDM
1,30
2,66
16,00
кольца и процентного соотношения сжатия.
VMQ
1,60
3,30
20,00
Остаточная деформация при сжатии в
FFKM
2,40
4,98
30,00
зависимости от сжатия поперечного
Alu 2017
0,19
0,39
2,30
сечения и диаметра поперечного сечения d2
SS Тип 302
0,14
0,29
1,70
чугун
0,10
0,20
1,20
Остаточная
Силикон
деформация при
VMQ 70
Таб. 8.1 Линейный коэффициент теплового расширения для эластоме-
1
сжатии
ров и металлов
испытание
при Т
> 200 °C
t
=
70 ч
2
8.6 Остаточная деформация при сжатии
Поперечное
сечение d2
1 ฬ 1,78 мм
Остаточная деформация при сжатии описывает длительность
2 ฬ 6,99 мм
деформации стандартного образца или обработанной детали,
деформированных при определенных условиях.
Как правило, чем лучше остаточная деформация при сжатии,
т. е. ниже постоянная деформация (в процентном содержа-
нии от деформации образца, точки, поперечного сечения), тем
выше оценка качества.
Остаточная деформация при сжатии зависит от основы эла-
стомера, состава смеси, условий изготовления, температу-
Сжатие поперечного сечения [%]
ры и длительности испытаний, деформации образца, толщины
Рис. 8.2
образца и среды испытания.
Остаточная деформация при сжатии в
зависимости от сжатия поперечного
Испытания выполняются в соответствии со стандартами DIN
сечения и диаметра поперечного сечения d2
ISO 815 или ASTM D 395 (Метод B) с последующим сжатием на
25 % и хранением в печах термообработки в воздушной среде.
Остаточная
Бутадиенак
деформация при
рилонитрил
Дополнительное испытание в среде (масле, паре и т. д.) дает
сжатии
ьный каучук
испытание
значения для разбухания, усадки и т. д.
NBR 70
при Т
> 100 °C
1
t
=
70 ч
Во время проведения этих испытаний можно также оценить
низкотемпературную гибкость и состояние гибкости при тем-
2
Поперечное
сечение d2
пературах замерзания. Для получения заключительной кривой
1 ฬ 1,78 мм
образцы сжимаются согласно указанному выше методу испы-
2 ฬ 3,53 мм
3 ฬ 6,99 мм
тания, постепенно замораживаются и измеряются при соответ-
3
ствующих температурах испытаний после снятия сжатия.
h0
h1
h2
Рис. 8.1
h0 - h2
Сжатие поперечного сечения [%]
Остаточная деформация при сжатии =
× 100 (%)
h0 - h1
Рис. 8.3
100
8 Терминология уплотнений
Результаты, полученные на испытанных эластомерах, показали,
На рис. 8.4 показана увеличенная температурная стойкость
что остаточная деформация у компаундов NBR больше зависит
«высокотемпературного NBR 70» в результате улучшенной (бо-
от поперечного сечения (толщины образца), чем, к примеру, у
лее низкой) остаточной деформации при сжатии. На рис. 8.5 по-
силиконовых материалов. Также четко прослеживается харак-
казано сравнение действия температуры на другие эластоме-
тер кривых, показывая, что наиболее благоприятной является
ры. FKM и VMQ показывают гораздо более низкие результаты
постоянная деформация в диапазоне от 25 % до 30 % сжатия.
остаточной деформации при сжатии, и кривая четко отобража-
ет, что они могут выдерживать температуры выше 200 °C.
Испытание остаточной
деформации при сжатии
Напротив, при рассмотрении в качестве контактной среды го-
при t = 70 ч
рячего воздуха, отмечается ступенчатый рост кривой EPDM.
1: NBR 70
1
EPDM имеет стойкость к горячему воздуху с температурой до
2: Высокотемпературный
NBR 70
+150 °C — в фактической среде применения, паре и горячей
воде остаточная деформация при сжатии, например в паре, бу-
2
Поперечное сечение
дет измерена с меньшей постоянной деформацией. Для FKM и
уплотнительного кольца
деформировано на 25 %
VQM, напротив, резкое ухудшение значений наблюдается при
d2 = 3,53 мм
использовании пара в качестве среды испытаний.
На схемах показаны испытания остаточной деформации при
сжатии, выполненные за период 70 часов. Менее продолжи-
Температура испытания [°C]
тельные испытания, например для 22 часов, дают лучшие ре-
Рис. 8.4
зультаты; более продолжительные испытания, например для
168 часов, дают худшие результаты. Результаты испытаний
остаточной деформации при сжатии могут сравниваться толь-
Остаточная деформация при сжатии
ко при идентичности всех факторов, влияющих на результаты
к температуре
испытаний, а именно: метод испытания, образец, геометрия, де-
формация, время и температура испытания и контактная среда.
Испытание остаточной
Результаты измерений позволяют в некотором приближении
деформации при сжатии
сделать выводы о поведении уплотнения в конкретных услови-
при t = 70 ч
ях применения. Однако без точных знаний об условиях приме-
1: FKM
нения невозможно оценить влияние остаточной деформации
2: ACM
при сжатии в конкретном применении. Например, уплотнения
3: EPDM
4: VMQ
с остаточной деформацией при сжатии 90 % могут сохранять
свое уплотнительное действие, в то время как при определен-
Поперечное сечение
уплотнительного кольца
ных условиях эксплуатации значение остаточной деформации
сжатие 25 %
при сжатии всего лишь 60 % может привести к выходу из строя
d2 = 3,53 мм
4
уплотнения.
3
2
8.7 Плотность (герметичность), техническая
8
1
плотность
Плотность уплотнительного кольца круглого сечения можно
описать следующим образом:
Температура испытания [°C]
Рис. 8.5
• Статическое уплотнение между неподвижными деталями
машины: без потерь жидкой среды; должны предусматри-
ваться потери газообразной среды из-за диффузии.
Влияние температуры на результаты испытаний в значитель-
• Динамическое уплотнение между подвижными деталями ма-
ной степени зависит от основания эластомера и его способно-
шины: в случае жидкой среды на ответной поверхности мо-
сти выдерживать высокие температуры. Старение и ухудшение
жет присутствовать пленка жидкости (из-за проницаемости
свойств эластомерного каучука устанавливается при более вы-
уплотнения), что ведет к утечкам жидкости спустя продол-
соких температурах (и более продолжительных периодах испы-
жительный период времени; в случае газообразной среды
таний).
могут присутствовать потери на ответной поверхности.
8 Терминология уплотнений
8.8 Индекс совместимости эластомера (ECI)
Тип масла
Индекс совместимости
эластомера (ECI)
Воздействие среды на эластомер может меняться от усадки и
IRM Oil 901 (ASTM-масло № 1)
2,2
-
3,2
небольшого разбухания вплоть до полного разложения на со-
BP Energol HLP 100
3,7
-
4,7
ставные части. Любое такое изменение объема вызывает изме-
Esso Nuto H-54 (HLP 36)
5,9
-
6,9
нение механических свойств, таких как твердость, прочность
Houghton HD 20W/20
6,9
-
7,9
на разрыв и предельное удлинение, что приводит к полному вы-
Esso Nuto H-44 (HLP 16)
7,1
-
8,1
ходу из строя уплотнения. Следует отметить, что эти эффекты
DEA Rando Oil HDC (HLP 36)
7,7
-
8,7
могут ускоряться при более высоких температурах.
Fina Hydran 31
8,5
-
9,5
При работе с минеральными маслами эти процессы относятся
Shell Tellus 923 (HLP 16)
9,2
-
10,2
к двум противоположным реакциям. С одной стороны, масло
IRM Oil 902 (ASTM-масло № 2)
9,4
-
10,4
проникает в каучук, вызывая разбухание до специфического
Esso-Trafo Oil 37
12,5
-
13,5
для компаунда предела. Это приводит к росту объема. С другой
Agip F.1 Rotra ATF
12,6
-
13,6
стороны, добавки эластомера, такие как пластификаторы, ан-
тиоксиданты и другие, могут растворяться или вымываться из
Mobil Vac HLP 16
14,0
-
15,0
компаунда, приводя к усадке. Оба процесса могут происходить
Shell Tellus 15
14,7
-
15,7
одновременно.
Essovis J 43
15,0
-
16,0
Shell Oil 4001
16,3
-
17,3
Действие зависит не только от состава эластомера, но также от
Texaco Rando Oil AAA
16,5
-
17,5
гидравлической жидкости. Эластомер NBR содержит от 15 %
BP Energol HP 20
19,0
-
20,0
до 50 % акрилонитрила (ACN). Чем выше содержание акри-
лонитрила, тем лучше совместимость с маслом. Комбинации
IRM Oil 903 (ASTM-масло № 3)
23,0
-
24,0
с ароматическими соединениями в среде (например, бензол)
Shell Tellus 11
32,9
-
33,9
вызывают большее разбухание эластомера, чем насыщенные
Shell Oil JYO
34,5
-
35,5
алифатические, которые содержатся в масле на парафиновой
Таб. 8.2 ECI для различных масел
основе (например, метан). Таким же образом, высокое содер-
жание ароматических соединений (например, как в маслах на
Мы будем рады провести испытание любого масла для опреде-
парафиновой основе) приводит к низкой вероятности разбуха-
ления его ECI по запросу. Однако вы можете провести испыта-
ния (также с малым содержанием ACN). Масла с нафтеновым
ния ECI самостоятельно следующим образом: изменение веса
основанием, наоборот, вызывают большее разбухание, напри-
эластомера, например NBR 1 по ISO 6072, измеряется после
мер с NBR. Более высокое содержание ACN необходимо для
погружения в соответствующее масло на 168 часов при тем-
предотвращения разбухания, вызываемого маслами с нафте-
пературе +100 °C. Затем ECI просто выбирается по рис. 8.6, на
новым основанием.
котором отображено изменение веса.
52
Для выбора правильного компаунда без выполнения комплекс-
48
ных лабораторных испытаний компания Parker разработала
простой эталонный тест, названный ECI (индекс совместимости
44
эластомера). Комплексные испытания доказали существование
40
линейной зависимости между ECI и изменением объема эла-
36
стомеров на основе каучуков NBR, ACM, FKM и CR. Исполь-
32
зование ECI позволяет предсказать изменение объема выше-
28
указанных эластомеров в минеральном масле. ECI для масла
24
первоначально определяется в лаборатории (таблица 8.2). Зна-
20
чения ECI могут быть выведены на специфическом для компа-
16
унда графике (рис. 8.7 и 8.8), и ожидаемое изменение объема
12
может считываться напрямую с оси ординат. Это позволяет
8
принять решение о совместимости эластомера с маслами. Ком-
4
пания Parker приняла участие в адаптации этой процедуры к
международному стандарту ISO 6072.
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
Изменение веса в тестовом эластомере NBR 1 [%]
Рис. 8.6
102
8 Терминология уплотнений
36
NBR
1: A0607-70
24
2: N3570-70
FKM
20
16
VMQ
12
EPDM
1
8
CR
4
2
0
102
104
106
108
1010
1012
1014
1016
1018
1020
[
]
-4
Рис. 8.9 Удельное электрическое сопротивление (в соответствии с
-8
4
8
12
16
20
24
28
32
36
DIN 53596)
EVI
Рис. 8.7 Характеристики разбухания компаундов Parker
36
1: N0741-75
8.10 Коррозия
24
2: N0674-70
20
Иногда металлические поверхности, контактирующие с эласто-
16
мерами, проявляют следы коррозии. Это агрессивное химиче-
12
ское воздействие на металлическую поверхность. Различные
1
8
типы коррозии имеют определенные характеристики и могут
быть описаны как общая коррозия, точечная коррозия, щеле-
4
2
вая коррозия и межкристаллитная коррозия.
0
-4
Наличие коррозии в месте контакта металлов и эластомеров
-8
4
8
12
16
20
24
28
32
36
может иметь различные причины:
EVI
• свободная сера в стандартных объемах каучука;
Рис. 8.8 Характеристики разбухания компаундов Parker
• формирование соляной кислоты при содержании хлора в
эластомере;
• электрохимические процессы.
8.9 Электрические свойства эластомеров
8.10.1 Коррозия, вызванная свободной серой
Эластомеры могут быть хорошими изоляторами, полупровод-
никами или проводниками, в зависимости от способа их ис-
Некоторые каучуковые компаунды вулканизируются при по-
пользования. Тип каучука и наполнителя (электропроводяще-
мощи свободной серы в сочетании с катализаторами вулкани-
го технического углерода) может выбираться для соответствия
зации. Наибольшая часть используемой серы формирует ста-
электрическим требованиям.
бильные мосты поперечной связи между молекулами каучука.
Данная сера остается химически связанной и не может быть
8
Критерий:
выделена. Однако всегда имеется небольшое остаточное коли-
1. Электрически изолирующий: > 109 Ом см; SBR, IIR, EPM,
чество свободной несвязанной серы.
EPDM, VMQ, FKM.
2. Антистатический, как полупроводник: от 105 Ом см до
При контакте с любым количеством металлов и сплавов (на-
109 Ом см; NBR, CR.
пример, серебром, медью, свинцом) свободная сера стремит-
3. Электропроводящий: < 105 Ом см; специальные компаунды.
ся формировать сульфиды металла, которые вызывают поте-
рю цвета и коррозионные повреждения. Более того, реакция
При полевом использовании электропроводность требуется
между металлами и серой может привести к неисправностям,
для уплотнений в таких условиях применения, где необходимо
например, если уплотнения для движущихся деталей маши-
предотвратить образование электростатического заряда, на-
ны имеют склонность к слипанию при возобновлении работы
пример в уплотнениях топливных резервуаров, приводных рем-
машины после продолжительного простоя. Во избежание та-
нях, при использовании в медицине и т. д. При необходимости
кой коррозии или неисправности рекомендуется использовать
применения специальных компаундов, следует уделить особое
компаунды, не содержащие серу.
внимание тому, чтобы определенные части формулы компаунда
не растворялись или не вымывались уплотняемой средой, из-
меняя, таким образом, электрические свойства.
103
содержание .. 23 24 25 26 ..