Në industrinë e prodhimit, inxhinierët përgjegjës për vulosjen janë zakonisht anëtarët më kërkues të një ekipi projekti.
Kur makina funksionon normalisht, askush nuk mendon për ju; por sapo pajisja zhvillon rrjedhje (uji, vaji ose gazi) në vendin e klientit, personi i parë që mbahet përgjegjës është padyshim inxhinieri i vulosjes.
Inxhinieri strukturor së pari shqyrton dimensionet e kanalit, duke konfirmuar se ato janë tërhequr me saktësi sipas specifikimeve të tolerancës. Më pas, departamenti IQC verifikon raportin e fabrikës, duke verifikuar që produktet e furnizuara nga prodhuesit kryesorë përmbushin të gjitha standardet e kërkuara. Në fund të fundit, përgjegjësia për analizën e dështimit bie drejtpërdrejt mbi inxhinierin e vulosjes.
Ke hequr unazën O- me defekt; sipërfaqja e saj ishte e paprekur, pa të çara apo shenja korrozioni kimik. Ndryshimi i vetëm ishte se ajo ishte rrafshuar dhe nuk mund të rikthehej në formën e saj origjinale.
Në këtë fazë, përqendrimi vetëm në rezistencën në tërheqje dhe në vlerat e fortësisë Bregdetare të listuara në specifikimet e materialit të furnizuesit mund të mos arrijë të identifikojë shkakun aktual të dështimit.
Në fushën e materialeve polimer të mbyllura, performanca afatgjatë e vulosjes shpesh përcaktohet jo nga fortësia e materialit ose forca në tërheqje, por nga një parametër shpesh i nënvlerësuar: grupi i ngjeshjes (CS).
Le ta shqyrtojmë këtë parametër në thellësi nga tre këndvështrime.
0 1
Vulosja - çfarë saktësisht po vuloset?
Përpara se të diskutohet për deformimin e përhershëm të shtypjes, është thelbësore të korrigjohet një keqkuptim i zakonshëm mekanik: vulosja nuk mbështetet në "bllokim" por në "mbështetje".
foto
Kur futni një unazë silikoni O- në brazdë metalike dhe shtrëngoni fllanxhën, silikoni kompresohet (zakonisht në një raport prej 15%–30%).
Silikoni është një material shumë elastik. Kur kompresohet, zinxhirët e tij molekularë shtrembërohen me forcë, duke gjeneruar një forcë të fortë rikthimi (stresi kontakti) që kërkon të kthehet në gjendjen e tij origjinale.
Kjo forcë rikuperuese kundërshton fort murin metalik; teorikisht, për sa kohë që tejkalon presionin e lëngut të brendshëm, mediumi nuk do të rrjedhë fare.
Prandaj, thelbi i vulosjes qëndron në sigurimin e vazhdueshëm të forcës elastike nga zinxhirët molekularë të silikonit nën shtypje, duke u mundësuar atyre të ngjiten fort në sipërfaqet metalike.
0 2
Çfarë e shkakton dështimin e vulës?
Meqenëse vulosja mbështetet në forcën rivendosëse, çfarë ndodh nëse kjo forcë zhduket?
Çfarë është deformimi i përhershëm në shtypje?
Xhelin e silikonit e rrafshuam me 25%, e pjekim në furrë në temperaturë 120 gradë për 70 orë, më pas e hoqëm dhe e lëmë të ftohet dhe të kthehet në formën e tij origjinale.
Nëse mund të rivendosë plotësisht trashësinë e tij origjinale, CS=0% (një elastomer i përsosur që nuk ekziston në realitet).
Nëse rrafshohet plotësisht dhe nuk rikuperohet fare, CS=100% (duke treguar se është bërë plastike e ngurtë).
Pse zinxhirët molekularë nuk mund të "kthehen në gjendjen e tyre origjinale"? Çështja qëndron në nivelin mikroskopik:
Niveli fizik – Relaksimi i stresit dhe riorganizimi i segmentimit zinxhir
Silikoni formohet nga ndërlidhja e zinxhirëve të gjatë molekularë. Kur i nënshtrohet ngjeshjes së zgjatur në temperatura të larta,
Redukton stresin e tij të brendshëm përmes rrëshqitjes dhe riorganizimit graduale.
Është njësoj si të shtypësh një top fije me gëzof në fund të një kutie për një vit-derisa e nxirrni, ai tashmë është përshtatur me formën e tij të rrafshuar dhe vështirë se mund të rifitojë gëzofin e tij origjinal.
Ky "kompromis" fizik rezulton në një rënie graduale të forcës së rikthimit.
Niveli kimik – Thyerja dhe riorganizimi i lidhjeve të ndërlidhura-
Ky është aspekti më kritik. Elasticiteti i silikonit mbështetet në lidhjet ndërlidhëse- ndërmjet zinxhirëve molekularë (siç janë lidhjet e squfurit-squfurit).
Nën temperaturat e larta dhe ngjeshjen e zgjatur, lidhjet{0}}ndërlidhëse origjinale thyhen, duke rezultuar në humbjen e forcës tërheqëse elastike.
Në mënyrë më kritike, radikalet e lira të krijuara nga thyerja do të ri-formojnë lidhje të reja të ndërlidhura-në kushte të ngjeshura të materialit-duke mbyllur në mënyrë efektive zinxhirët molekularë në një "gjendje të sheshtë". Edhe pasi të hiqet forca e jashtme, këto lidhje të reja kimike parandalojnë që materiali të kthehet në konfigurimin e tij origjinal.
Rrëshqitje fizike + rikombinim kimik=deformim i përhershëm në shtypje.
Një vlerë më e lartë CS rezulton në xhel silikoni më të sheshtë dhe stres më të dobët të kontaktit. Përfundimisht, kur forca e rikthimit bëhet e pamjaftueshme në krahasim me presionin e lëngut, ndodh rrjedhje.
0 3
Si duhet të trajtohet kjo nga një këndvështrim inxhinierik?
Tani që i kuptojmë mekanizmat themelorë, si mund ta shmangim këtë rrezik gjatë projektimit të vulave dhe përzgjedhjes së materialeve?
1. Kur interpretoni të dhënat e CS, gjithmonë sqaroni kushtet e testimit.
Tabela e pronës fizike e ofruar nga furnizuesi shpesh thotë "deformim i përhershëm nën shtypje: 25%.Megjithatë, në çfarë temperature, në çfarë raporti kompresimi dhe për sa kohë janë marrë këto matje?
Nëse vlera CS matet në 25% në 100 gradë, ajo mund të rritet në mbi 50% në kushtet aktuale të funksionimit prej 150 gradësh për shkak të plakjes së përshpejtuar termike dhe oksiduese.
Kërkesa kryesore është që gjatë vlerësimit të vlerës CS, temperatura e provës të mos jetë më e ulët se temperatura maksimale e funksionimit të produktit dhe kohëzgjatja e provës duhet të jetë së paku 70 orë ose 168 orë. Vetëm të dhëna të tilla mund të shërbejnë si referencë e vlefshme për përzgjedhje.
2. Përqendrohuni në sistemin e{1}}lidhjes së kryqëzuar në vend që të rrisni verbërisht fortësinë
Nëse vlera CS nuk i plotëson kërkesat, mos u përpiqni të kompensoni duke rritur fortësinë e xhelit silikoni-fortësia nuk mund të kthejë deformimin e përhershëm. Në vend të kësaj, ndërhyrja duhet të drejtohet në sistemin kimik të ndërlidhjes-të materialit.
Duke marrë si shembuj NBR ose EPDM: sistemet tradicionale të vullkanizimit të squfurit formojnë lidhje squfuri- me energji të ulët lidhjeje, të cilat janë të prirura për t'u thyer dhe riformuar në temperatura të larta, duke rezultuar në vlera të dobëta CS.
Duke adoptuar një sistem vullkanizimi me peroksid, formohen lidhje të vetme karboni-, të cilat shfaqin energji të lartë lidhjeje dhe janë rezistente ndaj ndarjes dhe rikombinimit nën ngjeshjen e{1}}temperaturës së lartë, duke reduktuar ndjeshëm deformimin e përhershëm të ngjeshjes.
Tregtimi-është një ulje e rezistencës ndaj grisjes së materialeve të vullkanizuara me peroksid{{1}. Kjo përfaqëson një ekuilibër tipik midis arritjes së "jo-shkatërrueshmërisë" dhe mbajtjes së "vetive të rikthimit".
3. Kompensimi i dobësimit të CS të materialit nëpërmjet projektimit strukturor
Nëse vlera CS e materialit është optimizuar deri në kufirin e tij fizik (p.sh., 30%), si mund të sigurojmë performancë të vazhdueshme vulosjeje gjatë përdorimit afatgjatë?
Meqenëse e dimë se do të humbasë njëfarë elasticiteti, duhet ta inkorporojmë këtë humbje në lejimin e ngjeshjes kur dizajnojmë dimensionet e brazdës.
Megjithatë, raporti i kompresimit nuk mund të rritet pafundësisht. Kur shkalla e ngjeshjes është tepër e lartë (që kalon 40%), stresi i brendshëm brenda polimerit rritet në mënyrë eksponenciale, duke çuar në thyerje të parakohshme mekanike të zinxhirëve molekularë dhe rrjedhimisht duke përshpejtuar përkeqësimin e CS.
Qasja më efikase është që inxhinierët strukturorë dhe inxhinierët e materialeve të nxjerrin së bashku një tolerancë të brazdës bazuar në lakoren e relaksimit të stresit-që as nuk cenon integritetin e silikonit dhe as nuk arrin të mbajë raportin e mjaftueshëm të presionit të vulosjes pas dhjetë vjetësh.
Të krijosh një vulë në thelb do të thotë të bëhesh edhe mik edhe armik i kohës.
Një inxhinier i vërtetë vulosjeje nuk fokusohet vetëm në sigurimin e një vulosjeje të papërshkueshme nga uji në momentin e përfundimit të montimit.
Shqetësimi i tyre qëndron nëse, pas tre, pesë apo edhe dhjetë vjetësh-nën ekspozim të përsëritur ndaj temperaturave të larta dhe presionit intensiv-zinxhiri molekular do të mbetet ende i lidhur fort me sipërfaqen metalike.
Nëse keni një vulë që vazhdon të rrjedhë në mënyrë të përsëritur, por nuk mund të identifikojë shkakun, ose i gjeni konfuze tabelat e pronave të furnitorit- mos ngurroni të kontaktoni inxhinierin tonë të shitjes me vizatimet tuaja dhe mostrat e dështuara.