Fl-industrija tal-manifattura, l-inġiniera responsabbli għas-siġillar huma tipikament l-aktar membri impenjattivi ta 'tim tal-proġett.
Meta l-magna tkun qed taħdem b'mod normali, ħadd ma jaħseb dwarek; iżda ladarba t-tagħmir jiżviluppa tnixxijiet (ta 'ilma, żejt, jew gass) fis-sit tal-klijent, l-ewwel persuna miżmuma responsabbli hija bla dubju l-inġinier tas-siġillar.
L-inġinier strutturali l-ewwel jeżamina d-dimensjonijiet tat-trinka, u jikkonferma li huma mfassla b'mod preċiż skont l-ispeċifikazzjonijiet tat-tolleranza. Id-dipartiment IQC imbagħad jivverifika r-rapport tal-fabbrika, u jivverifika li l-prodotti fornuti minn manifatturi ewlenin jissodisfaw l-istandards kollha meħtieġa. Fl-aħħar mill-aħħar, ir-responsabbiltà għall-analiżi tal-falliment taqa' b'mod ċar fuq l-inġinier tas-siġillar.
Neħħejt l-O-ring difettuż; il-wiċċ tiegħu kien intatt, ħieles minn xquq jew sinjali ta 'korrużjoni kimika. L-unika alterazzjoni kienet li kienet ġiet iċċattjata u ma setgħetx terġa’ tingħata l-forma oriġinali tagħha.
F'dan l-istadju, li tiffoka biss fuq is-saħħa tat-tensjoni u l-valuri tal-ebusija Shore elenkati fl-ispeċifikazzjonijiet tal-materjal tal-fornitur jista 'jonqos milli jidentifika l-kawża attwali tal-falliment.
Fil-qasam tal-materjali tal-polimeru ssiġillati, il-prestazzjoni tas-siġillar fit-tul-spiss hija ddeterminata mhux mill-ebusija tal-materjal jew is-saħħa tat-tensjoni, iżda minn parametru spiss sottovalutat: sett ta 'kompressjoni (CS).
Ejja nesploraw dan il-parametru fil-fond minn tliet perspettivi.
0 1
Issiġillar - x'qed jiġi ssiġillat eżattament?
Qabel ma tiddiskuti d-deformazzjoni permanenti kompressiva, huwa essenzjali li tikkoreġi kunċett żbaljat mekkaniku komuni: is-siġillar jiddependi mhux fuq "imblukkar" iżda fuq "appoġġ."
stampa
Meta daħħal O-ring tas-silikonju fil-kanal tal-metall u issikka l-flanġ, is-silikonju jiġi kkompressat (tipikament għal proporzjon ta '15%–30%).
Is-silikonju huwa materjal elastiku ħafna. Meta tkun ikkompressata, il-ktajjen molekulari tagħha huma mgħawġa bil-forza, u tiġġenera forza qawwija ta 'rebound (stress ta' kuntatt) li tfittex li terġa 'lura għall-istat oriġinali tagħha.
Din il-forza tar-rebound topponi bis-sħiħ il-ħajt tal-metall; teoretikament, sakemm taqbeż il-pressjoni tal-fluwidu intern, il-medju ma jnixxi xejn.
Għalhekk, l-essenza tas-siġillar tinsab fil-provvista kontinwa ta 'forza elastika minn ktajjen molekulari tas-silikon taħt kompressjoni, li jippermettulhom jaderixxu sew ma' uċuħ tal-metall.
0 2
X'jikkawża falliment tas-siġill?
Peress li s-siġillar jiddependi fuq il-forza tar-restawr, x'jiġri jekk din il-forza tisparixxi?
X'inhi deformazzjoni permanenti kompressiva?
Aħna ċċattjat il-ġel tas-silikonju b'25%, saħmih f'forn f'temperatura ta '120 grad għal 70 siegħa, imbagħad neħħewh u ħallieh jiksaħ u jerġa' lura għall-forma oriġinali tiegħu.
Jekk tista' tirrestawra kompletament il-ħxuna oriġinali tagħha, CS=0% (elastomeru perfett li ma jeżistix fir-realtà).
Jekk jiċċattja kompletament u ma jirkupra xejn, CS=100% (li jindika li sar plastik riġidu).
Għaliex il-ktajjen molekulari ma jistgħux "jirritornaw għall-istat oriġinali tagħhom"? Il-kwistjoni tinsab fil-livell mikroskopiku:
Livell Fiżiku - Rilassament tal-istress u Riorganizzazzjoni tas-Segmentazzjoni tal-Katina
Is-silikonju huwa ffurmat mill-interlocking ta 'ktajjen molekulari twal. Meta jkun soġġett għal kompressjoni fit-tul f'temperaturi għoljin,
Inaqqas l-istress intern tiegħu permezz ta 'żliq u riorganizzazzjoni gradwali.
Qisu tagħfas ballun fluffy tal-ħajt fil-qiegħ ta' kaxxa għal sena-meta toħroġha, tkun diġà adattata għall-forma ċatta tagħha u ma tantx tista' terġa' tikseb it-tuffija oriġinali tagħha.
Dan il-"kompromess" fiżiku jirriżulta fi tnaqqis gradwali fil-forza tar-rebound.
Livell kimiku – Tkissir u riorganizzazzjoni ta' cross-bonds
Dan huwa l-aktar aspett kritiku. L-elastiċità tas-silikon tiddependi fuq cross-bonds li jgħaqqdu bejn ktajjen molekulari (bħal bonds tal-kubrit-kubrit).
Taħt temperaturi għoljin u kompressjoni fit-tul, il-cross-linking bonds oriġinali jinkisru, u dan jirriżulta f'telf ta 'forza ta' trazzjoni elastika.
B'mod aktar kritiku, ir-radikali ħielsa ġġenerati mill-ksur se jerġgħu jiffurmaw bonds cross-inkroċjati ġodda taħt kundizzjonijiet ikkompressati tal-materjal-li jsakkru b'mod effettiv il-ktajjen molekulari fi "stat ċatt." Anke wara li titneħħa l-forza esterna, dawn ir-rabtiet kimiċi ġodda jipprevjenu l-materjal milli jerġa 'lura għall-konfigurazzjoni oriġinali tiegħu.
Żlieq fiżiku + rikombinazzjoni kimika=deformazzjoni permanenti kompressiva.
Valur CS ogħla jirriżulta f'ġel tas-silikonju aktar ċatt u stress ta 'kuntatt aktar dgħajjef. Eventwalment, meta l-forza tar-rebound issir insuffiċjenti meta mqabbla mal-pressjoni tal-fluwidu, isseħħ tnixxija.
0 3
Kif għandu jiġi indirizzat dan mill-perspettiva tal-inġinerija?
Issa li nifhmu l-mekkaniżmi sottostanti, kif nistgħu nevitaw dan ir-riskju meta niddisinjaw is-siġilli u nagħżlu l-materjali?
1. Meta tinterpreta d-dejta CS, dejjem iċċara l-kundizzjonijiet tal-ittestjar.
It-tabella tal-proprjetà fiżika pprovduta mill-fornitur ħafna drabi tiddikjara "deformazzjoni permanenti taħt kompressjoni: 25%."Madankollu, f'liema temperatura, taħt liema proporzjon ta 'kompressjoni, u għal kemm żmien ittieħdu dawn il-kejl?
Jekk il-valur CS jitkejjel f'25% f'100 grad, jista 'jogħla għal aktar minn 50% taħt kundizzjonijiet operattivi attwali ta' 150 grad minħabba tixjiħ termali u ossidattiv aċċellerat.
Ir-rekwiżit ewlieni huwa li meta jiġi evalwat il-valur CS, it-temperatura tat-test m'għandhiex tkun inqas mit-temperatura operattiva massima tal-prodott, u t-tul tat-test għandu jkun mill-inqas 70 siegħa jew 168 siegħa. Tali data biss tista' sservi bħala referenza valida għall-għażla.
2. Iffoka fuq is-sistema ta' cross-linking aktar milli żżid l-ebusija bl-addoċċ
Jekk il-valur CS ma jissodisfax ir-rekwiżiti, tippruvax tikkumpensa billi żżid l-ebusija tal-ġel tas-silikon-l-ebusija ma tistax ireġġa' lura d-deformazzjoni permanenti. Minflok, l-intervent għandu jkun dirett lejn is-sistema ta' cross-kimika tal-materjal.
Meta tieħu NBR jew EPDM bħala eżempji: sistemi tradizzjonali ta 'vulkanizzazzjoni tal-kubrit jiffurmaw bonds tal-kubrit-kubrit b'enerġija ta' bond baxxa, li huma suxxettibbli għal ksur u riforma f'temperaturi għoljin, li jirriżultaw f'valuri CS ħżiena.
Bl-adozzjoni ta 'sistema ta' vulkanizzazzjoni tal-perossidu, huma ffurmati bonds singoli tal-karbonju-karbonju, li juru enerġija ta 'bonds għolja u huma reżistenti għall-qsim u r-rikombinazzjoni taħt kompressjoni ta'-temperatura għolja, u b'hekk tnaqqas b'mod sinifikanti d-deformazzjoni tal-kompressjoni permanenti.
Il-kompromess-huwa tnaqqis fir-reżistenza tad-dmugħ tal-materjali vulkanizzati-perossidu. Dan jirrappreżenta bilanċ tipiku bejn il-kisba ta' "nuqqas ta'-tiċrit" u ż-żamma ta' "proprjetajiet ta' rebound".
3. Kumpens għall-attenwazzjoni CS materjali permezz ta 'disinn strutturali
Jekk il-valur CS tal-materjal ġie ottimizzat sal-limitu fiżiku tiegħu (eż., 30%), kif nistgħu niżguraw prestazzjoni kontinwa tas-siġillar fuq użu fit-tul-?
Peress li nafu li se titlef xi reżiljenza, għandna ninkorporaw dan it-telf fl-allowance tal-kompressjoni meta niddisinjaw id-dimensjonijiet tal-kanal.
Madankollu, il-proporzjon tal-kompressjoni ma jistax jiżdied b'mod indefinit. Meta r-rata ta 'kompressjoni hija eċċessivament għolja (taqbeż l-40%), l-istress intern fi ħdan il-polimer jiżdied b'mod esponenzjali, li jwassal għal ksur mekkaniku prematur tal-ktajjen molekulari u konsegwentement jaċċellera d-deterjorazzjoni tas-CS.
L-aktar approċċ effiċjenti huwa li l-inġiniera strutturali u l-inġiniera tal-materjali jiksbu flimkien tolleranza tal-kanal ibbażata fuq il-kurva tar-rilassament tal-istress-waħda li la tikkomprometti l-integrità tas-silikon u lanqas tonqos milli żżomm proporzjon suffiċjenti tal-pressjoni tas-siġillar wara għaxar snin.
Il-ħolqien ta 'siġill essenzjalment ifisser li ssir kemm ħabib kif ukoll ghadu taż-żmien.
Inġinier tas-siġillar veru ma jiffokax biss fuq li jiżgura siġill li ma jgħaddix ilma minnu fil-mument tat-tlestija tal-assemblaġġ.
It-tħassib tagħhom jinsab fuq jekk, wara tlieta, ħames, jew saħansitra għaxar snin-taħt espożizzjoni ripetuta għal temperaturi għoljin u pressjoni intensa-il-katina molekulari xorta tibqax mwaħħla sew mal-wiċċ tal-metall.
Jekk għandek siġill li jibqa' jnixxi ripetutament iżda ma tistax tidentifika l-kawża, jew issib it-tabelli tal-proprjetà tal-fornitur iħawdu- tħossok liberu li tikkuntattja lill-inġinier tal-bejgħ tagħna bit-tpinġijiet u l-kampjuni falluti tiegħek.