Resum de les principals causes de fallada del segell de goma
Com a element de segellat àmpliament utilitzat en l'àmbit industrial, el rendiment i la vida útil deanells de segellat de gomaafecta directament la seguretat i la fiabilitat dels equips mecànics. Tanmateix, a la pràctica, els segells de goma solen fallar per diversos motius, provocant fuites, fallades mecàniques i fins i tot danys en l'equip. A continuació es fa una anàlisi en profunditat de les principals causes de la fallada dels segells de cautxú des de múltiples perspectives com ara els materials, el disseny, el processament, les condicions d'ús i l'entorn extern.
Motius materials
El rendiment dels segells de goma depèn molt de les propietats físiques i químiques del material i de la seva compatibilitat amb el medi de treball. Si el material no es selecciona correctament, el segell pot fallar a causa de diverses accions químiques i mecàniques.
Els materials són incompatibles
Els materials de cautxú s'han d'adaptar al medi (per exemple, oli, aigua, gas) i a l'entorn de treball (per exemple, temperatura, humitat, productes químics). Si el material no es selecciona correctament, es poden produir els problemes següents:
Inflor o dissolució: els segells poden inflar-se quan s'exposen a certs olis, dissolvents o productes químics, donant lloc a canvis dimensionals o a una resistència reduïda.
Enduriment o suavització: la incompatibilitat química pot fer que el cautxú s'endureixi (perdi elasticitat) o s'estovi (perdi resistència estructural).
Degradació o descomposició: Alguns cautxús es descomponen quan s'exposen a altes temperatures o oxidació (per exemple, el cautxú natural s'esquerda sota l'acció de l'ozó).
Envelliment dels materials de cautxú
En l'ús a llarg termini, el rendiment dels materials de cautxú es deteriorarà a causa de l'envelliment, que es manifesta principalment com una disminució de l'elasticitat, augment de la duresa i esquerdes superficials. Les principals causes de l'envelliment inclouen:
Envelliment tèrmic: a altes temperatures, les cadenes moleculars del cautxú pateixen una degradació oxidativa tèrmica, donant lloc a la pèrdua de propietats mecàniques.
Envelliment oxidatiu: l'oxigen reacciona amb dobles enllaços en les molècules de cautxú, provocant la descomposició del material.
Envelliment de l'ozó: l'ozó provoca esquerdes a la superfície del cautxú, especialment en condicions dinàmiques.
Envelliment ultraviolat: els raigs ultraviolats de la llum solar poden provocar la degradació de les superfícies de cautxú.
Migració d'additius materials
Els plastificants, antioxidants, farcits, etc. afegits al cautxú poden migrar a la superfície a temperatures altes i mitjanes, canviant així les propietats del cautxú, com ara l'enduriment, l'esquerda, etc.
Motius de disseny
L'etapa de disseny té un impacte important en la fallada dels segells de goma, i un disseny no raonable pot provocar un rendiment de segellat insuficient o fins i tot un fracàs.
El disseny de l'estructura de segellat no és raonable
Compressió excessiva: una compressió excessiva dels segells de goma pot provocar una deformació o esquinçament permanent.
Compressió insuficient: si la compressió és massa petita, no es pot formar un segell efectiu.
Concentracions d'esforços: les superfícies angulars o poc llises del disseny poden provocar concentracions d'esforços que poden fer que els segells siguin susceptibles de danyar-se.
Problemes de concordança de tolerància
Les toleràncies no raonables entre el segell de goma i l'acoblament poden provocar que el segell no s'ajusti eficaçment. Massa fluix pot provocar fuites, i massa ajustat pot augmentar les pèrdues per fricció o trencar el segell.
La mida de la secció transversal de l'anell de segellat està seleccionada incorrectament
Si la mida de la secció transversal de l'anell de segellat és massa petita, no pot suportar l'alta pressió; Si és massa gran, pot augmentar la dificultat de muntatge i les pèrdues per fricció en funcionament.
Ignorar les condicions dinàmiques
El fet de no tenir en compte completament els requisits de segellat en moviment (per exemple, alternatiu, rotació) en el disseny pot provocar una fricció excessiva o una resistència al desgast insuficient, la qual cosa pot accelerar la fallada.
Motius de transformació i fabricació
Els problemes de procés en el procés de fabricació del segellat també contribueixen de manera important al fracàs.
Problemes de formulació del material
El rendiment dels segells de goma depèn de la proporció de cada component en la formulació del material. El disseny inadequat de la formulació, com ara la quantitat incorrecta de vulcanitzador o farciment, pot provocar un rendiment de segellat deficient.
Procés de vulcanització inadequat
Una vulcanització insuficient farà que el cautxú sigui menys elàstic i una vulcanització excessiva augmentarà la fragilitat o l'envelliment accelerat.
Desviació dimensional
Una precisió de mecanitzat insuficient pot provocar que la mida de l'anell de segellat no coincideixi amb el disseny, afectant el rendiment del segellat.
Defectes superficials
Els defectes com ara la porositat, les esquerdes i les rebaves a la superfície del segell de goma provocaran un rendiment de segellat reduït i fins i tot provocaran que la concentració d'estrès condueixi a una fallada primerenca.
Motius de les condicions d'ús
La fallada dels segells de goma en aplicacions pràctiques també pot estar estretament relacionada amb les condicions d'ús.
Excés de temperatura
Els materials de cautxú tenen un rang de temperatures, més enllà del qual poden provocar una caiguda dràstica del rendiment:
Ambient d'alta temperatura: Això condueix a l'envelliment tèrmic dels materials, disminució de l'elasticitat i augment de la duresa.
Entorn de baixa temperatura: provoca fragilitat o vitrificació del cautxú, pèrdua de l'efecte de segellat.
Pressió excessiva o pressió fluctuant
En un entorn d'alta pressió, el segell es pot extruir o deformar per fallar; Les fluctuacions de pressió poden provocar danys per fatiga.
Velocitat de moviment i problemes de fricció
Els segells dinàmics poden desgastar-se, deteriorar-se o fallar prematurament a causa de l'acumulació de calor de fricció a altes velocitats o en moviments freqüents.
Contaminació del medi de treball
La presència de partícules o impureses en el medi de treball pot provocar abrasió o rascades a la superfície de l'anell de segellat.
Factors ambientals externs
Les condicions ambientals externes també tenen un impacte significatiu en la vida útil i el rendiment dels segells de cautxú.
1. Erosió química
Els productes químics corrosius (per exemple, àcids, àlcalis, solucions de sal) poden tenir un efecte agressiu sobre els segells de cautxú, fent que es descomposin o degraden les seves propietats.
2. Danys mecànics
Els danys mecànics (per exemple, rascades, talls) durant la instal·lació o el manteniment poden ser el punt de partida de la fallada.
3. Partícules contaminants
La contaminació de partícules exteriors pot quedar incrustada a la superfície de segellat, provocant rascades o abrasió.
4. Interaccions electroquímiques
Les reaccions electroquímiques en entorns especials, com ara aplicacions de segellat en líquids conductors, poden accelerar l'envelliment o el dany del cautxú.