Выбор уплотнения в зависимости от твердости — краткое обсуждение уплотнений из нитрилбутадиенового каучука (NBR) и наполненного ПТФЭ.

NBR и PTFE являются наиболее часто используемыми уплотнительными материалами для уплотнений DMS. В этой статье рассматривается выбор уплотнений с точки зрения твердости материала.

1. NBR — это эластичная резина, твердость которой измеряется по шкале Шора А. Для гидравлических систем общего назначения типичный диапазон твердости составляет 60–90 по Шору А. 70A — это стандартный универсальный сорт. Он обладает хорошей эластичностью и способностью к восстановлению после сжатия, а также может адаптироваться к незначительным неровностям уплотнительных поверхностей. 60A мягче и обладает отличной эластичностью, но склонен к выдавливанию и повреждению в условиях высокого давления. Высокотвердый NBR (85–90A) обеспечивает лучшую устойчивость к выдавливанию и подходит для статических уплотнений под высоким давлением. Его недостатком является снижение эластичности, что требует более высокой точности обработки канавок и штоков поршней; незначительные дефекты поверхности могут легко привести к утечке.

Уплотнения из NBR основаны на упругом предварительном натяжении резины. Основные причины их разрушения включают остаточную деформацию при сжатии, термоокислительное старение, набухание под воздействием жидкости и усталостное растрескивание. После длительного сжатия эластичность не восстанавливается; температура масла и воздействие химических сред разрушают сшитую структуру резины . Резина становится твердой, хрупкой и трескается, вызывая постоянное падение контактного давления уплотнения и, в конечном итоге, утечку.

Твердость уплотнения напрямую влияет на его прилегание, сопротивление экструзии и характер отказов. Нитриловая резина NBR и наполненный ПТФЭ — два широко используемых материала в гидравлике, имеющие совершенно разные шкалы твердости и механизмы уплотнения.

2. Наполненный ПТФЭ не является эластомером. Его твердость обычно измеряется по шкале Шора D, и он намного тверже резины. Он практически не обладает собственной упругостью и использует пружины и опорные кольца для создания предварительного натяжения при герметизации. Первичный ПТФЭ подвержен холодной деформации, поэтому для улучшения стабильности размеров обычно добавляют наполнители, такие как стекловолокно и углеродный порошок.

Типичные виды разрушения — ползучесть/холодное течение, износ и пластическая деформация. Под длительным давлением материал медленно подвергается пластическому скольжению, и уплотнительная поверхность постепенно разрушается. При износе поверхности в условиях высокоскоростного возвратно-поступательного движения отсутствует упругая компенсация, как в случае с резиной. С увеличением зазора утечка быстро возрастает. К преимуществам относятся сверхнизкий коэффициент трения и широкая химическая совместимость, что делает его пригодным для высокоскоростных, коррозионно-активных и широкодиапазонных применений.

Для улучшения сопротивления ползучести, сопротивления экструзии и ударопрочности в ПТФЭ добавляют наполнители, такие как углеродное волокно, бронзовый порошок и стекловолокно. Различные наполнители выбираются в зависимости от условий эксплуатации.

3. Выбор должен основываться на условиях эксплуатации: для гидравлических систем среднего и низкого давления, низкой скорости возвратно-поступательного движения и масляных сред предпочтительнее использовать NBR 70A из-за его низкой стоимости и хорошей точности. Для применений, требующих высокого давления, высокой скорости скольжения или химической стойкости, следует использовать заполненные PTFE уплотнения с обязательным наличием специальных канавок.

Чем выше твердость, тем лучше. Слишком твердая резина теряет эластичность, а недостаточное предварительное натяжение на ПТФЭ приведет к преждевременному выходу из строя. При проектировании следует учитывать давление, зазор, скорость скольжения, рабочую среду и температуру, чтобы подобрать материал и твердость в соответствии с требуемыми параметрами, сбалансировав срок службы и стоимость.