Რომელი მასალა ხდის ზეთის ბოჭკოს მაღალ ტემპერატურას მიმართ მდგრადს?

Ზემაღალი ტემპერატურის მდგრადობის მნიშვნელობა ზეთის ბოჭკებში

Როგორ ზეგავლენას ახდენს თერმული დატვირთვა ზეთის ბოჭკის მუშაობაზე

Ნავთობის ბოჭკოები დროთა განმავლობაში, ეს მუდმივი გაფართოება და შეკუმშვა ქმნის პატარა ბზარებს მასალის ზედაპირზე, რაც საბოლოოდ ხდის შეკვრა ნაკლებად ეფექტური. გამოკვლევები, როგორ დაბერდებიან პოლიმერები, აჩვენებს რაღაც საკმაოდ სადარდებლად ნიტრილის რეზინის ბოჭკებისთვის. თუ ისინი 150 გრადუსზე მაღალ სიცხეს ექვემდებარებიან, ისინი იწყებენ მოქნილობის დაკარგვას საკმაოდ სწრაფად. სინამდვილეში, დაახლოებით 40%-იანი დანაკლისი მხოლოდ 500 საათის შემდეგ ტესტირების პირობებში. რაც შემდეგ მოხდება, მექანიკური სისტემებისთვის კიდევ უფრო ცუდია. დასუსტებული რეზინი უფრო სწრაფად იწურება იმ წერტილებში, სადაც ის შეეხება სხვა ნაწილებს, განსაკუთრებით პრობლემურია მოძრავ კომპონენტებში, როგორიცაა მბრუნავი ღერძები, სადაც მუდმივი მოძრაობა დამატებით სტრესს აყენებს უკვე დაზიანებულ მშვილდოსნებს.

Რატომ არის ტემპერატურული მედეგობა მნიშვნელოვანი ჰერმეტიკულობისთვის

Მაღალ ტემპერატურას მიმაგრებული მასალები ინახავს შეკუმშვის მაჩვენებელს, რაც ნიშნავს, რომ ისინი თავის საწყის ფორმას აღიდგენენ შეკუმშვის შემდეგ, თუნდაც სითბოს გავლენის ქვეშ. მაგალითად, ფთორნახშირბადის ან FKM ბოჭკები 200 გრადუს ცელსიუსზე ინახავს დაახლოებით 90%-ს მათი დაზიანების უნარისა ბოლო წლის Global O-ring-ის კვლევის მიხედვით. შედარებისათვის, ჩვეულებრივი ნიტრილის ბოჭკები იკარგებენ დაახლოებით ნახევარ ეფექტურობას იმავე ტემპერატურაზე. ეს სხვაობა ძალიან მნიშვნელოვანია ისეთ ადგილებში, როგორიცაა ძრავის საღრმავე სისტემები, სადაც პატარა დაზიანებები სწრაფად შეიძლება გადაიზარდოს დიდ პრობლემებში. რამდენიმე წვეთი დაზიანება შეიძლება უსაფრთხოდ ჩანდეს, მაგრამ დროთა განმავლობაში ეს პატარა დანაკარგები იკრიბება, სანამ რამე სერიოზული არ მოხდება.

Რეალური შეცდომა: ნიტრილის რეზინის ბოჭკები ტურბო კომპრესორებში 150°C-ზე მეტ ტემპერატურაზე

2022 წლის ავტომობილების შესახებ კვლევამ გამოავლინა, რომ ნიტრილის სანათურებმა გამოიწვიეს ტურბომაქური ზეთის დაგვრევების 34% მაღალი სიმძლავრის ძრავებში. მაღალი ტემპერატურა, რომელიც გადააჭარბებს 150°C-ს, იწვევს მასალის გამყარებას, რაც ქმნის სივრცეებს, სადაც 1000 სამუშაო საათში 0.3–0.5 ლიტრი ზეთი იწვევს დაგვრევას. ამ გამართულების შედეგად მწარმოებლები ტურბომანქანებში იყენებენ FKM ან PTFE სანათურებს.

Მაღალი ტემპერატურის ზეთის სანათურებისთვის საუკეთესო მასალები

Ფტორნაერთი (FKM/Viton™): სითბოს მიმართ მდგრადობისა და ქიმიური სტაბილურობის დაცვა

Ფთორქარბონატის რეზინის დამუშავებული გავრცელებები კარგად უძლებენ წნეხს, მაშინაც კი როდესაც ტემპერატურა მიაღწევს დაახლოებით 200 გრადუს ცელსიუსს, მდგრადია ზეთების, სხვადასხვა საწვავის და კოროზიული მჟავების მიმართ. წლის ბოლოს ჩატარებული ელასტომერების შესახებ უახლესი გამოკვლევის მიხედვით, ფთორქარბონატი (FKM) ინარჩუნებს თავისი ორიგინალური სიმტკიცის დაახლოებით 85%-ს, იმ შემთხვევაში თუ 180°C-ზე უწყვეტლივ იმყოფება 1,000 საათზე მეტი ხნის განმავლობაში. ეს ფაქტობრივად საკმაოდ შთამბეჭდავია, თუ შევადარებთ ჩვეულებრივ ნიტრილურ რეზინას, რომელიც თითქმის 27%-ით ჩამორჩება. მასალის მდგრადობა ქიმიკატების მიმართ ხდის ამ დამუშავებულ გავრცელებებს სასურველ არჩევანად ავტომობილების გადაცემის კოლოფებში, სადაც ისინი ყოველდღიურად უხვდებიან მკაცრ პირობებს. თუმცა, არსებობს შეზღუდვებიც – ნუ ელოდებით, რომ ისინი გაუმკლავდებიან მეთანოლზე დაფუძნებულ სითხეებს ან გაუძლონ სიმკვრივე წყლის ორთქლის წნევას გარკვეული დროის განმავლობაში.

PTFE (პოლიტეტრაფტორეთილენი): მუშაობა სასიამოვნო სიცხისა და აგრესიული გარემოს პირობებში

PTFE ზეთის ბარიერები კარგად მუშაობს ფართო ტემპერატურულ დიაპაზონში, მინუს 80 გრადუსი ცელსიუსიდან 260 გრადუს ცელსიუსამდე. მაშინაც კი, როდესაც სიცხე მაღალია, ეს ბარიერები თითქმის არ კარგავს ხახუნს. იმით გამოირჩევიან, რომ მათი უნიკალური კრისტალური სტრუქტურა არ დაშლის მკაცრი ქიმიკატების, როგორიცაა გოგირდმჟავა და ქლორის აირი. ერთი პირობა არსებობს: რადგან PTFE არ არის საკმარისად ელასტიური, საუკეთესო შედეგების მისაღებად საჭიროა სპეციალურად დამუშავებული საბარიერო ზედაპირები, განსაკუთრებით როტაციულ პომპებში, სადაც შეხების სწორი უზრუნველყოფა მნიშვნელოვანია სწორი მუშაობისთვის დროთა განმავლობაში.

Სილიკონი და FFKM: სპეციალიზებული ამონაწურები ულტრა მაღალი ტემპერატურის გარემოში

Სილიკონის მოქნილი პოლიმერული ჯაჭვები ადაპტირებულია თერმული გაფართოების მიმართ ტურბინული ზეთის სისტემებში, ხოლო FFKM (პერფთვინაგულოვანი ელასტომერი) აერთიანებს FKM-ის ელასტიურობას და PTFE-დონის თბომედეგობას ატომური რეაქტორის საცხელწამო ტუმბოებისთვის. ორივე მასალის ღირებულება სტანდარტული FKM სანათურების ღირებულებაზე 3–5-ჯერ მეტია.

Შედარებითი მიმოხილვა: ელასტომერული წინააღმდეგობა თერმოპლასტიკურ მასალებს ზეთის სანათურებისთვის

Იმ დინამიური გამოყენებისთვის, სადაც მნიშვნელოვანია შეკუმშვის აღდგენა და ხახუნის დამავიბრაცია, ინჟინრები ხშირად იყენებენ ელასტომერულ ბოჭკეებს FKM ან FFKM მასალებისგან. როდესაც საქმე ეხება სტატიკურ ბოჭკეებს, რომლებიც მუშაობენ 250 გრადუს ცელსიუსზე მეტ ტემპერატურაზე, თერმოპლასტიკური მასალები, როგორიცაა PTFE, ბევრ ინდუსტრიაში ხდება პირველადი არჩევანი. ბოლო დროს კი უფრო ხშირად გვხვდება ჰიბრიდული ამონაწევები, განსაკუთრებით ელექტრომობილების აკუმულატორების გასაცივებელ სისტემებში. ეს კომბინაციები იყენებს ორივე მხარის უპირატესობებს — ელასტომერულ ზამბარას და PTFE-ს გარსს. შედეგად მიიღება ბოჭკეები, რომლებიც აძლევენ ექსტრემალურ სიცხეს და ამავდროულად ინარჩუნებენ საჭირო დაზელილობის წნევას დროის განმავლობაში. მწარმოებლები იღებენ ამ ჰიბრიდულ ამონაწევებს, რადგან ისინი ერთდროულად ამოგვიხსნიან ორ პრობლემას შესრულების მოთხოვნების შეუღლებლად.

Ზეთის ბოჭკეების მასალებში თერმული დეგრადაციის გაგება

Სითბოს მიერ გამოწვეული დაშლის მექანიზმები: ოქსიდაცია და პოლიმერული ჯაჭვის დაშლა

Ტემპერატურის 150°C-ზე მაღალ მნიშვნელობებზე ოქსიდაცია აზიანებს ნახშირბად-წყალბადის ბმულებს გავრცელებულ ზელის მასალებში, როგორიცაა ნიტრილური რეზინი (NBR). ამასთანავე, პოლიმერული ჯაჭვის დაშლა აზიანებს ელასტომერების ძირეულ მოლეკულებს. აჩქარებული სასტარტო ტესტები აჩვენებს, რომ ეს ორმაგი დეგრადაცია 500 საათის განმავლობაში ამცირებს მასალის ელასტიურობას 60%-მდე.

Სასტარტო ეფექტების გაზომვა: შეკუმშვის დაყენება, სიმკვრივე და სიმტკიცის დაკარგვა

ASTM D395 ზომავს იმას, თუ რამდენად იცვლება სანაღმების ფორმა სითბოს გავლენით გარკვეული დროის განმავლობაში. სილიკონის სანაღმების შემთხვევაში, ეს შეკუმშვის მაჩვენებელი მიახლოებით 40%-ია 200 °C-ის ტემპერატურაზე 1000 საათიანი გამოწვრის შემდეგ. ფთორის ნაერთების (FKM) სანაღმები კი ბევრად უკეთეს შედეგს აჩვენებენ, რადგან მათი დეფორმაცია მაინც 15%-ზე ნაკლები რჩება მსგავსი პირობების შემდეგ. რბილობის ცვლილებების შესახებ ინფორმაცია, რომელიც Shore-ის დურომეტრის საშუალებით განისაზღვრება, აჩვენებს, რომ მხოლოდ 10 ერთეულით გაზრდა მასალაში მნიშვნელოვანი ქსელოვანი დაკავშირების დამტკიცების ნიშანია. ასეთი ცვლილება ინჟინრებისთვის ერთ-ერთი ყურადღების მისაქცევი სიგნალია, რადგან სანაღმები შეიძლება მოძრავ ნაწილებში ან ბრუნვით მოწყობილობებში მუშაობისას დაინგრონ, სადაც მუდმივი მოძრაობა მასალაზე დამატებით დატვირთვას უხდის.

EPDM-ის შესახებ დისკუსია: შესაფერისია თუ არა უწყვეტი მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედებისთვის ნავთის გარემოში?

EPDM არის მდგრადი 170°C-მდე მოკლევადიან თერმულ პიკების მიმართ, მაგრამ ზეტევს შეუქცევად გამაგრებას 135°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ზეთის გარემოში. ავტომობილების გადაცემის ტესტები აჩვენებს, რომ FKM ინარჩუნებს სიმკვრივის 90%-ს 2000 საათის განმავლობაში 200°C-ზე – რაც EPDM-ზე სამჯერ მეტ მდგრადობას უზრუნველყოფს იგივე პირობებში.

Ზეთის ბურღის მასალის შერჩევა სიმაღლის ტემპერატურის პირობებში

Ხარჯების, მდგრადობის და ქიმიური თავსებადობის დატოლება მასალის შერჩევისას

Მაღალ ტემპერატურაზე მუშაობისთვის ნავთობის დამხურავების შერჩევისას მნიშვნელოვანია მანქანის ყოველდღიურ საჭიროებებს შორის და გრძელვადიან ხარჯებს შორის სწორი ბალანსის პოვნა. ფტორნახშირბადის დამხურავები, რომლებიც ტექნიკურად FKM-ის სახელითაა ცნობილი, უმეტეს შემთხვევაში კარგად მუშაობს. ისინი მუშაობს დაახლოებით -20 °C-დან 230 °C-მდე, რაც საკმაოდ დიდ დიაპაზონს მოიცავს. 2023 წელს Ponemon-ის კვლევის თანახმად, ამ დამხურავებმა დაახლოებით 75%-ით მეტი დანაზოგი მოაქვთ მათი უფრო მაღალი კლასის კოლეგა FFKM-ის შედარებით, როდესაც სერიოზული კოროზია არ ხდება. PTFE მასალები თავდაპირველად ძვირადღირებულად შეიძლება გამოიყურებოდეს, მაგრამ დიდ ხანში მაინც მოგებაში გადადის, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე მიდის საკმაოდ აგრესიულ ქიმიკატებთან. რატომ? იმიტომ, რომ ამ დამხურავებს არ შეესვენიან ისე, როგორც სხვებს, და მათი ჩანაცვლება ბევრად ნაკლებად არის საჭირო. უმეტესი ინჟინრისთვის ცნობილია, რომ ისინი უნდა შეამოწმონ ASTM F739 დიაგრამები, რათა დადგინონ, თუ როგორ იქნება დამხურავი თავსებადი იმ ქიმიკატებთან, რომლებიც გარემოშია. ავიღოთ EPDM დამხურავების მაგალითად. მოათავსეთ ისინი სინთეტიკურ ესტერებში, რომლებიც 150°C-ზე მეტი ტემპერატურისაა, და ისინი სამჯერ სწრაფად დაიშლებიან, ვიდრე კარგი ძველი FKM.

Სამრეწველო გამოყენება: ავტომობილები, ავიაცია და სამრეწველო მანქანების საჭიროებები

• Ავტომობილები : ტურბო კომპრესორის სანჯღები FKM-ს საჭიროებენ 200°C-ზე მუდმივი წინააღმდეგობისთვის და გოგრის ზეთებთან შეთავსებადობისთვის
• Აერონავტიკა : FFKM აკმაყოფილებს რეაქტიული ძრავის მოთხოვნებს 315°C-ზე მაღლა და აკმაყოფილებს NORSOK M-710 სტანდარტებს
• Ინდუსტრიული მანქანები : PTFE-ით დაფარებული სანჯღები განსაკუთრებით კარგად ასრულებენ წყლის ორთქლის ტურბინებში და 260°C-ზე აჩვენებენ 5%-ზე ნაკლებ შეკუმშვის დეფორმაციას

2024 წლის სამრეწველო სანჯღების ანგარიში აჩვენებს, რომ ჰიდრავლიკური სისტემების 68% გამართულება ზედმეტ სიცხეში ხდება შეუთავსებელი მასალის არჩევის გამო, არა კი დიზაინის ხარვეზების გამო

Სიცოცხლის ხანგრძლივობის სტრატეგია: როდი აირჩიოთ PTFE, FKM ან FFKM გრძელვადიანი საიმედოობისთვის

FKM მასალები gut მუშაობს ნავთობზე დაფუძნებულ სისტემებში, რომლებიც მუშაობს 200 გრადუს ცელსიუსზე დაბალ ტემპერატურაზე, როდესაც ეძებთ კომპონენტებს, რომლებიც მინიმუმ ხუთი წელი უნდა გაგრძელდეს. ნახშირწყალბადზე დაფუძნებული სისტემებისთვის, FFKM პრაქტიკულად აუცილებელი ხდება, როდესაც ყოველდღიურად ხდება 300 გრადუსზე მეტი თერმული ციკლირება. როდესაც საქმე გვაქვს ქიმიურ დამუშავების სადგურებთან, რომლებიც ერთდროულად განიცდიან როგორც მაღალ ტემპერატურას, ასევე მჟავურ პირობებს, PTFE-ს ტევადობა ყველაზე მეტ დაბრუნებას იძლევა ინვესტიციებზე. მასალას ასევე გამოჩნდა შესანიშნავი წინააღმდეგობის თვისებები, რომლებიც გაფართოებულია ნახევარ პროცენტზე ნაკლებით, როდესაც ის ბენზოლში იმყოფება 200 გრადუს ცელსიუსზე. ეს მუშაობა უნჭერს სტანდარტულ ელასტომერებს დაახლოებით თორმეტი ჯერ, რაც ხდის PTFE-ს მიმზიდველ არჩევანად მკაცრ ქიმიურ გარემოში, სადაც საიმედოობა ყველაზე მეტად მნიშვნელოვანია.

Ხშირად დასმული კითხვები

Რა არის FKM სავენტილაციო დანადგარების გამოყენების ძირეული უპირატესობა ნიტრილის სავენტილაციო დანადგარებთან შედარებით?

FKM საველითების ძირეთადი უპირატესობა მათი დამუშავების უნარში მდგომარეობს, რადგან ისინი შეძლებენ შეინარჩუნონ დაახლოებით 90% საველითი უნარი 200°C-მდე მაღალ ტემპერატურაზე, ხოლო ნიტრილური საველითები იკარგებენ დაახლოებით ნახევარ ეფექტურობას იმავე ტემპერატურაზე.

Რატომ არიან PTFE საველითები უმჯობესი ქიმიურ გარემოში?

PTFE საველითები უმჯობესია ქიმიურ გარემოში მათი უნიკალური კრისტალური სტრუქტურის გამო, რომელიც არ იშლება მკაცრი ქიმიკატების, როგორიცაა გოგირდმჟავა და ქლორის აირი, მიმართ მდგრადობის გამო.

Რამდენად განსხვავდება FFKM-სა და FKM-საველითების ფასი?

FFKM საველითები მნიშვნელოვნად უფრო ძვირია, ვიდრე FKM საველითები, და ღირებულება სამიდან ხუთჯერ მეტია, ძირეთადად მათი გაუმჯობესებული მდგრადობის გამო ულტრა მაღალ ტემპერატურასა და ქიმიურ გარემოში.

Როგორ აისახება თერმული დატვირთვა ნიტრილური რეზინის საველითებზე?

Თერმული დატვირთვა იწვევს ნიტრილური რეზინის საველითების მოქნილობის სწრაფ დაკარგვას 150°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე გამოწვეული მასალის დახვევის გამო, რაც იწვევს მასალის დამაგრებას და შესაბამისად გაზრდილ wear-ს და შესაძლო დაგვირვებას.