Il-konfini vera fl-inġinerija tas-siġillar hija fundamentalment il-konfini tal-mekkaniżmi tas-siġillar. Is-siġilli elastomeriċi jiddependu primarjament fuq l-irkupru elastiku wara l-kompressjoni biex jiġġeneraw il-forza tas-siġillar inizjali, u l-pressjoni medja tkompli tkabbar l-istress tal-kuntatt. Ladarba s-sett tal-kompressjoni jsir eċċessiv u l-materjal jitlef il-memorja elastika tiegħu, isseħħ falliment tas-siġillar. B'kuntrast, plastiks tal-inġinerija bħal PTFE, UHMWPE, u PEEK juru rkupru elastiku intrinsikament dgħajjef, u PTFE b'mod partikolari juri fluss kiesaħ jew creep qawwi. Għalhekk, dawn il-materjali ma jiffunzjonawx billi "molla lura bħall-gomma," iżda minflok jiddependu fuq disinn ġeometriku, preload, attivazzjoni tal-pressjoni, molol, jew enerġizzazzjoni O-ring biex tinżamm il-prestazzjoni tas-siġillar. Dan jiddefinixxi l-konfini tal-qalba tal-materjali tas-siġillar mhux-elastomeri: il-mistoqsija ewlenija mhix kemm hu b'saħħtu l-materjal, iżda x'rwol għandu fis-sistema-jekk jipprovdix kumpens elastiku, jew jekk iservix funzjonijiet bħal frizzjoni baxxa, reżistenza għall-ilbies, reżistenza kimika, reżistenza għall-estrużjoni, jew tagħbija-. L-ewwel jappartjeni għall-elastomeri, filwaqt li l-aħħar jispjega għaliex il-plastiks tal-inġinerija jidħlu applikazzjonijiet tas-siġillar.
1. PTFE
Il-PTFE m'għandux jinftiehem sempliċement bħala "plastik-għoli", iżda pjuttost bħala materjal li simultanjament jimbotta tliet konfini ewlenin: reżistenza kimika, reżistenza għat-temperatura, u frizzjoni baxxa. Skont id-dejta tal-AGC, il-firxa tat-temperatura tas-servizz tipika tagħha hija bejn wieħed u ieħor minn -180 grad sa +260 grad, u hija kimikament inerta għal kważi l-midja kollha. Id-dejta ta 'Parker tindika li PTFE juri koeffiċjent ta' frizzjoni li jiżżerżaq niexef kontra l-azzar ta 'madwar 0.10, li huwa inqas b'mod sinifikanti minn UHMWPE f'madwar 0.25 u PEEK verġni f'madwar 0.35. Dan ifisser li l-PTFE jestendi b'mod fundamentali l-limitu ta' fuq tal-prestazzjoni tas-siġilli bbażati fuq elastomeri-f'ambjenti dinamiċi ta'-temperatura għolja, korrużivi ħafna u ta' frizzjoni baxxa.
Madankollu, il-limitazzjonijiet tagħha huma ugwalment sinifikanti. Parker jinnota li l-PTFE verġni juri creep qawwi taħt tagħbija kontinwa anke f'temperatura tal-kamra u kważi m'għandu l-ebda rkupru elastiku. Għalkemm il-frizzjoni tagħha hija baxxa ħafna, ir-reżistenza għall-ilbies tagħha hija relattivament fqira. Dan jagħmilha mhux xieraq li PTFE jiġi ttrattat bħala gomma ta'-temperatura għolja jew bħala sostitut riġidu għal O-rings elastomeriċi. Żball ta 'inġinerija komuni huwa li tħawwad frizzjoni baxxa ma' kapaċità ta 'siġillar elastika affidabbli. F'applikazzjonijiet prattiċi, PTFE għalhekk rarament jintuża waħdu. Approċċ wieħed huwa l-modifika tal-mili bl-użu ta 'materjali bħal fibra tal-ħġieġ, fibra tal-karbonju, grafita, jew bronż biex ittejjeb ir-reżistenza għat-tkaxkir, ir-reżistenza għall-ilbies, is-saħħa kompressiva, u l-kapaċità ta' kontra l--estrużjoni. Approċċ ieħor huwa l-użu ta' strutturi ta' siġillar enerġizzati bħal siġilli enerġizzati-molla jew disinji enerġizzati-elastomeri, fejn molol jew O-rings jikkumpensaw għal kuntatt ta'-pressjoni baxxa u-deformazzjoni fit-tul.
Minn perspettiva ta 'inġinerija, PTFE għandu jitqies bħala materjal li jikser il-konfini tal-kompatibilità tal-midja, it-temperatura u l-frizzjoni, aktar milli wieħed li jipprovdi kumpens ġeometriku jew elastiku. Huwa l-aktar adattat għal kundizzjonijiet dominati minn temperatura għolja, espożizzjoni kimika qawwija, jew moviment dinamiku ta' frizzjoni-baxxa, filwaqt li mhuwiex ideali meta r-rekwiżit primarju huwa konformità ta 'deformazzjoni kbira jew irkupru elastiku fit-tul-.
2. UHMWPE
UHMWPE jippreżenta limitu materjali kompletament differenti meta mqabbel ma 'PTFE. Meta tieħu Ensinger PE1000 bħala eżempju, UHMWPE huwa kkaratterizzat minn toughness ta 'impatt estremament għoli, reżistenza eċċellenti għall-ilbies u l-brix, imġieba qawwija ta' xedd li jiżżerżaq, u prestazzjoni superjuri f'temperatura baxxa-. Proprjetajiet tipiċi jinkludu modulu tat-tensjoni ta 'madwar 700 MPa, saħħa ta' rendiment ta 'madwar 19 MPa, u firxa ta' temperatura tas-servizz minn madwar -260 grad sa +80 grad.
In-natura materjali tiegħu mhix dik ta' plastik-temperatura-reżistenti, iżda pjuttost dik ta' polimeru tal-inġinerija reżistenti għall--xedd u-reżistenti għall-impatt. Skont Parker, UHMWPE huwa fost l-aktar materjali iebsa u reżistenti għall-ilbies -, iżda għandu temperatura aktar limitata u reżistenza kimika meta mqabbla ma 'PTFE u hija aktar adattata għal applikazzjonijiet li jiżżerżqu bil-mod reċiproku jew bil-mod ħafna, b'koeffiċjent ta' frizzjoni ogħla minn PTFE. Trelleborg ipoġġi l-UHMWPE primarjament bħala materjal għal ċrieki ta' gwida u ċrieki tal-ilbies f'ċilindri idrawliċi, fejn jassorbi tagħbijiet tal-ġenb, jiggwida pistuni jew vireg, u jipprevjeni kuntatt tal-metall-ma-metall.
Fi kliem ieħor, UHMWPE huwa ottimizzat għal reżistenza għall-ilbies, gwida, toughness f'temperatura baxxa-, u moviment bil-mod li jiżżerżaq, aktar milli biex jikkompeti mal-PTFE f'ambjenti ta'-temperatura għolja jew kimikament aggressivi. Nuqqas ta' ftehim komuni huwa li l-UHMWPE jiġi ttrattat bħala alternattiva ta'-spiża baxxa għall-PTFE, filwaqt li fir-realtà r-rwoli tagħhom ivarjaw b'mod fundamentali: PTFE huwa ddisinjat għal reżistenza kimika estrema, temperatura għolja, u frizzjoni ultra-baxxa, filwaqt li UHMWPE huwa ddisinjat għal reżistenza għall-ilbies, reżistenza għall-impatt, u durabilità-baxxa.
3. PEEK
PEEK jokkupa rwol aktar strutturali fis-sistemi tas-siġillar. Skont id-dejta Victrex, PEEK joffri kapaċità ta'-temperatura għolja, reżistenza kimika wiesgħa, saħħa mekkanika għolja, stabbiltà dimensjonali eċċellenti, reżistenza għall-idroliżi, u reżistenza għall-ilbies. Pereżempju, il-grad standard 450G juri modulu ta 'tensjoni ta' madwar 4.0 GPa, saħħa tat-tensjoni ta 'madwar 98 MPa, u temperaturi ta' servizz kontinwu sa 260 grad.
Dan juri biċ-ċar li l-PEEK mhuwiex materjal ta' siġillar ta' kuntatt artab iżda polimeru strutturali ta'-modulu għoli. Fl-applikazzjonijiet tas-siġillar, huwa prinċipalment użat għal back-ċrieki, komponenti ta 'kontra l--estrużjoni, elementi ta' gwida, u partijiet strutturali li jġorru tagħbija-. Trelleborg jikklassifika PEEK bħala plastik ta' inġinerija ta'-modulus għoli użat fl-applikazzjonijiet ta' gwida u ta' xedd, u ċrieki ta' back-up magħmulin minn PEEK huma ddisinjati speċifikament biex jipprevjenu l-estrużjoni ta' O-rings jew X-rings taħt pressjoni għolja.
Il-valur tal-PEEK jinsab fl-estensjoni tal-konfini tar-reżistenza tal-pressjoni, il-kontroll tal-vojt, il-kapaċità ta' ġarr ta' tagħbija-, u l-istabbiltà dimensjonali. Madankollu, PEEK mhuwiex materjal tas-siġillar universali. Mhuwiex adattat għal sitwazzjonijiet li jeħtieġu konformità ta 'deformazzjoni kbira jew assorbiment ta' tolleranza, u l-koeffiċjent ta 'frizzjoni tiegħu huwa ogħla minn dak ta' PTFE. Għalhekk, PEEK għandu jinftiehem primarjament bħala materjal strutturali u kontra l--estrużjoni aktar milli element primarju tas-siġillar.
4. PU (TPU)
Il-polyurethane, tipikament imsejjaħ TPU fl-applikazzjonijiet tas-siġillar, huwa meqjus b'mod wiesa 'bħala materjal standard fis-siġillar dinamiku idrawliku. Parker jiddeskrivi t-TPU bħala punt ta' referenza-stabbilit fit-tul fis-sistemi tal-enerġija fluwidu minħabba r-reżistenza għall-ilbies eċċellenti tiegħu, l-istabbiltà termali, ir-reżistenza għall-idroliżi, il-prestazzjoni tas-sett tal-kompressjoni, u l-irkupru elastiku. Covestro jenfasizza wkoll ir-reżistenza għolja għall-brix tiegħu, firxa wiesgħa ta 'flessibilità, elastiċità għolja, u reżistenza tajba għaż-żjut u ċerti solventi.
Dan ipoġġi TPU f'pożizzjoni intermedja bejn elastomeri u plastiks tal-inġinerija. Iżomm l-elastiċità filwaqt li ttejjeb b'mod sinifikanti l-ħajja tal-ilbies u d-durabilità mekkanika, u tagħmilha speċjalment effettiva f'applikazzjonijiet idrawliċi dinamiċi ta' pressjoni għolja-. Madankollu, is-saħħa vera tagħha tinsab speċifikament fis-siġillar idrawliku dinamiku aktar milli reżistenza kimika universali jew kundizzjonijiet statiċi ta 'siġillar.
Nuqqas ta 'ftehim ewlieni huwa li t-TPU jittratta bħala materjal uniformi wieħed, filwaqt li fir-realtà r-reżistenza kimika tiegħu tiddependi ħafna fuq il-formulazzjoni, l-ebusija, it-temperatura, il-konċentrazzjoni u l-ħin ta' espożizzjoni. Aċidi u alkali qawwija jistgħu jiddegradaw TPU, idrokarburi aromatiċi jikkawżaw nefħa, ketoni u esteri jikkawżaw nefħa sinifikanti, u solventi bħal DMF, DMSO, NMP, u THF jistgħu jdubu. Ir-reżistenza għat-temperatura tvarja wkoll skont il-formulazzjoni, b'sistemi bbażati fuq MDI-tipikament madwar 100 grad u sistemi bbażati fuq PPDI-li jilħqu madwar 135 grad. Għalhekk, PU mhijiex definita b'konfini fiss wieħed iżda minn konfini ta' formulazzjoni dipendenti mis-sistema-.
5. Konfini tal-inġinerija bejn elastomeri u plastiks tal-inġinerija
Meta l-plastiks tal-inġinerija u l-elastomeri jitqiesu flimkien, il-konfini fundamentali jistgħu jinftiehmu f'diversi modi. Elastomeri huma primarjament responsabbli biex jiġġeneraw forza tas-siġillar permezz ta 'rkupru elastiku, filwaqt li plastiks ta' inġinerija bħal PTFE, UHMWPE u PEEK ma jiddependux fuq deformazzjoni elastika iżda minflok jestendu l-konfini tal-prestazzjoni permezz ta 'frizzjoni baxxa, reżistenza għall-ilbies, reżistenza kimika, reżistenza għall-estrużjoni u stabbiltà dimensjonali.
Ir-rwoli funzjonali tagħhom huma differenzjati b'mod ċar: PTFE jindirizza primarjament limiti kimiċi, tat-temperatura u tal-frizzjoni; UHMWPE jiffoka fuq reżistenza għall-ilbies, gwida, prestazzjoni ta' temperatura baxxa-, u jiżżerżqu bil-mod; PEEK jintuża għall--bearing tat-tagħbija, kontra l--estrużjoni, u l-istabbiltà strutturali ta'-pressjoni għolja; u PU huwa ottimizzat għall-ħajja tal-ilbies f'kundizzjonijiet idrawliċi dinamiċi. Fil-prattika, l-aħjar soluzzjonijiet ta 'siġillar ħafna drabi mhumiex sostituzzjonijiet iżda sistemi ibridi. Pereżempju, O-ring jista 'jipprovdi preload u forza ta' kuntatt inizjali, filwaqt li kmiem PTFE inaqqas il-frizzjoni u jtejjeb ir-reżistenza kimika, u PEEK jew ċirku mimli PTFE back-up jipprevjeni l-estrużjoni taħt pressjoni.
L-iżball ta 'inġinerija l-aktar komuni huwa t-tqabbil ta' materjali f'mekkaniżmi ta 'siġillar differenti. PTFE mhuwiex gomma high-end, PEEK mhuwiex plastik universali, UHMWPE mhix verżjoni rħisa ta 'PTFE, u PU mhix sempliċement verżjoni aktar diffiċli ta' NBR. Ladarba l-mod ta 'falliment dominanti jiġi identifikat b'mod korrett, il-konfini tal-materjal isir ċar.
