Nhiệt độ không chỉ là một con số trên bảng dữ liệu.

Một vòng đệm kín hiệu quả có thể hoạt động tốt ở điều kiện môi trường xung quanh nhưng có thể bị hỏng trong điều kiện lạnh khi khởi động vào mùa đông, tắt máy khi nóng hoặc sau chu kỳ hoạt động. Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ cứng của vật liệu và khả năng phục hồi sau biến dạng, ngoài ra còn ảnh hưởng đến tốc độ giãn nở dưới tác động của ứng suất và khả năng lão hóa, cũng như các biến số xung quanh như chất lỏng, áp suất, phần cứng. Tiêu chuẩn ISO 5119:2023 quy định việc thử nghiệm vòng đệm O-ring tĩnh ở nhiệt độ thấp với khí nén. Tiêu chuẩn này không xác định tiêu chí chấp nhận cho sản phẩm. Trên thực tế, nhà cung cấp và khách hàng có thể cùng nhau quyết định mức chất lượng sản phẩm chấp nhận được. Tuy nhiên, tiêu chuẩn này nêu rõ rằng một cấu hình này sẽ không thiết lập nhiệt độ tối thiểu cho cấu hình khác.

Ảnh hưởng của nhiệt độ lạnh và nóng đến chất đàn hồi

Nhiệt độ thấp làm giảm độ dẻo và tốc độ phục hồi, thời tiết lạnh làm cho cao su trở nên giòn. Nếu áp suất tạo ra một lỗ hổng trong lớp bịt kín, vật liệu có thể bị nén hoặc phục hồi quá chậm. Điều này có nghĩa là rò rỉ có thể bắt đầu trước khi mẫu vật khô hoàn toàn - việc bịt kín phụ thuộc vào sự tiếp xúc tốt chứ không chỉ đơn thuần là khô ráo.

Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ lão hóa và hao mòn.

Nhiệt độ cao có thể gây ra quá trình oxy hóa, liên kết chéo, đứt gãy chuỗi và mất chất làm dẻo. Mối hàn có thể trở nên cứng hoặc giòn, hoặc thậm chí bị nứt; lực tiếp xúc thấp hơn có thể gây rò rỉ, ngay cả khi kích thước phù hợp.

Chu kỳ nhiệt tạo thêm chuyển động

Cao su, nhựa và kim loại giãn nở ở các mức độ khác nhau, làm thay đổi độ nén và khe hở. Chu kỳ hoạt động tạo ra thêm một mức độ biến dạng, áp suất khởi động và thay đổi độ nhớt - do đó, điều tồi tệ nhất có thể xảy ra trong quá trình chuyển tiếp, chứ không phải ở bất kỳ điểm dừng nào.

NBR, EPDM, FKM và Silicone: So sánh sơ bộ

Các phạm vi nhiệt độ của gioăng cao su Parker này chỉ là những con số ước lượng. Chúng sẽ thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào môi chất, và các loại gioăng đặc biệt cũng sẽ khác nhau. Vì vậy, nếu bất kỳ phạm vi nhiệt độ gioăng cao su nào được sử dụng lần thứ hai, thì thử nghiệm nên được thực hiện trong điều kiện làm việc thực tế.

NBR: Tốt cho dầu, nhưng giới hạn chịu lạnh phụ thuộc vào công thức.

Gioăng cao su NBR là sản phẩm tiết kiệm chi phí, mang lại sự cân bằng tốt cho nhiều loại dầu và nhiên liệu khác nhau. Hàm lượng acrylonitrile cao hơn giúp tăng khả năng chống chịu chất lỏng của gioăng cao su, nhưng đồng thời cũng làm giảm khả năng hoạt động tốt của gioăng trong điều kiện lạnh, do đó gioăng cao su nitrile có cùng độ cứng có thể hoạt động khác nhau.

Tiếp xúc với nhiệt độ cao không chỉ làm tăng độ cứng và thời gian đông cứng. Vật liệu làm kín phải được kiểm tra với dầu, chất phụ gia, thời gian giữ nhiệt và tuổi thọ trong thử nghiệm đã lên kế hoạch. Thử nghiệm ngắn hạn trong lò nung không đủ để xác định thời gian cần thiết giữa các lần thay thế gioăng.

EPDM: Chống thấm nước và chịu được thời tiết khắc nghiệt – Không phải dầu mỏ

Gioăng cao su EPDM có sự kết hợp tốt giữa tính dẻo ở nhiệt độ thấp và khả năng chống ozone, đồng thời chúng cũng có khả năng chống chịu thời tiết và nhiều chất lỏng gốc nước. Mặc dù EPDM có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng ngoài trời và tiếp xúc với nước, nhưng ngay cả nước và hơi nước ở nhiệt độ cao cũng sẽ gây ra những thay đổi tùy thuộc vào loại hợp chất được sử dụng.

Dầu mỏ và nhiên liệu là kẻ thù lớn nhất của nó. Nếu không biết rõ chi tiết, một gioăng cao su EPDM có thể bị phồng lên và gioăng khác bị mất đi một số đặc tính ngay cả khi cả hai gioăng vẫn nằm trong giới hạn nhiệt độ cho phép, do đó, cần phải chú ý kỹ đến chất bôi trơn, chất tẩy rửa và cả việc tiếp xúc ngẫu nhiên.

FKM: Sở hữu đặc tính vượt trội ở nhiệt độ cao và khả năng khởi động ở nhiệt độ thấp.

Gioăng cao su FKM chịu được sự tiếp xúc với dầu nóng, nhiều loại nhiên liệu và dung dịch hóa chất. Hầu hết các trường hợp, gioăng cao su FKM hoạt động tốt hơn gioăng cao su nitrile ở nhiệt độ cao. Vật liệu này được sử dụng rộng rãi gần động cơ, máy bơm, máy nén và trong các thiết bị công nghiệp.

Các loại gioăng cao su FKM thông thường trở nên cứng nhanh hơn ở nhiệt độ thấp, trong khi các loại gioăng chịu nhiệt thấp không thể thay thế cho nhau. Gioăng cao su FKM được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao phải được kiểm tra khả năng chịu được hơi nước, amin, bazơ và các chất lỏng không thông thường khác, vì khả năng chịu nhiệt không có nghĩa là các đặc tính khác vẫn được duy trì hoặc vật liệu vẫn tương thích trong thời gian dài.

Silicone: Độ dẻo tuyệt vời trong phạm vi nhiệt độ rộng, nhưng bị hạn chế bởi hiệu suất cơ học.

Gioăng cao su silicone vẫn giữ được độ đàn hồi trong các chế độ nhiệt độ khác nhau. Nó có thể giúp làm kín tĩnh điện, phục hồi nhiệt độ nóng và lạnh, và cách nhiệt khô. Tuy nhiên, các tuyên bố về khả năng điều chỉnh hoặc độ sạch sẽ phải liên quan đến công thức đã được ghi chép chứ không phải đến vẻ bề ngoài của vật liệu.

Do có đặc tính chống rách, mài mòn và ép đùn thấp hơn, cũng như do tính chất thấm khí, các khu vực chuyển động, mài mòn và khe hở áp suất cần được kiểm tra cẩn thận đối với gioăng cao su silicon.

Ví dụ về một vấn đề thực tế do nhiệt độ thấp: Rò rỉ van CNG.

Ban đầu, GM đã ban hành một bản thông báo có tiêu đề '16-NM-121' thông qua NHTSA, trong đó thảo luận về việc khí CNG thoát ra ngoài trong điều kiện cực lạnh hoặc trong quá trình tiếp nhiên liệu. Khí được nạp nhanh sẽ giãn nở, làm giảm nhiệt độ của các bộ phận xuống dưới -40°C, khiến khí bị rò rỉ qua vòng đệm O-ring đã trở nên quá cứng.

Bản tin cũng cho biết hiện tượng rò rỉ đã ngừng ở nhiệt độ trên -40°C do tính đàn hồi đã được khôi phục và vấn đề có thể trở nên nghiêm trọng hơn nếu áp suất tác động lên bộ phân phối lớn hơn; ngoài việc kiểm tra các trạm, van cũng được nâng cấp nếu cần thiết trong trường hợp áp suất tác động lên bộ phân phối.

Vụ việc của General Motors được công khai này không phải do Yida gây ra. Nó cho thấy rằng nhiệt độ môi trường xung quanh tự nó không đủ để làm chỉ dẫn khi sự giãn nở của khí, áp suất, nhiệt độ kim loại và khả năng phục hồi cùng tác động lên gioăng.

Kết hợp đánh giá môi trường và nhiệt độ

Bề mặt nóng dễ bị tấn công bởi chất lỏng hơn, đồng thời có thể xảy ra hiện tượng trương nở hoặc tiết ra chất lỏng, trong khi bề mặt lạnh sẽ trở nên nhớt hơn và lực tác động sẽ lớn hơn. Bên cạnh đó, công thức sẽ khác nhau tùy từng trường hợp, và cùng một vật liệu có thể thể hiện hành vi rất khác nhau trong điều kiện khắc nghiệt so với điều kiện bình thường hơn. Do đó, bạn không nên dựa vào dữ liệu về khả năng tương thích nếu bạn không biết mình đang xử lý trong điều kiện nào!

Thông số nhiệt độ thể hiện những gì và không thể hiện những gì.

Theo tiêu chuẩn ISO 3601-5:2015, người sử dụng và nhà cung cấp phải thống nhất về các yêu cầu đối với tính chất vật liệu, các thử nghiệm và mẫu cần thực hiện. Việc chỉ nêu tên polyme, cấp độ cứng và một tấm mẫu chung chung không mô tả đầy đủ hành vi của vật liệu được niêm phong sau khi sản xuất.

Quy trình kiểm định nhiệt độ cho niêm phong thành phẩm

Quá trình kiểm định phải tạo ra tình huống chính xác giống như những gì có thể xảy ra trong thực tế sử dụng. Việc giữ nhiệt độ thấp ổn định có thể không phát hiện được sự phục hồi trong quá trình tăng áp, trong khi việc tăng nhiệt độ ngắn hạn có thể bỏ qua sự giãn nở ứng suất theo thời gian.

a. Hãy tìm hiểu nhiệt độ hoạt động thực tế của gioăng; không nên giả vờ như vậy, vì nhiệt độ môi trường hoặc nhiệt độ nguồn cung cấp có thể không trùng khớp.

b. Giữ nguyên các thông số kỹ thuật của hợp chất, gioăng, rãnh, phụ kiện và phương pháp lắp ráp chất bôi trơn, tức là không thay đổi bất kỳ thông số nào.

c. Đảm bảo các niêm phong sản phẩm hoàn chỉnh tuân thủ thời gian chờ cần thiết, lý tưởng nhất là sử dụng môi trường thực tế nếu có thể.

d. Sử dụng các dụng cụ, chất bôi trơn và phần cứng nguyên bản của các cụm lắp ráp tiêu biểu.

e. Thực hiện khởi động nguội, ngâm nóng, tắt máy và chu trình theo đúng trình tự áp suất, chân không hoặc chuyển động.

f. Đo lượng rò rỉ trong quá trình thử nghiệm chu kỳ nhiệt, chứ không phải chỉ sau khi thử nghiệm kết thúc.

g. Kiểm tra các dấu hiệu biến dạng, thay đổi độ cứng, nứt nẻ, phồng rộp, biến dạng và hư hỏng do lắp đặt.

h. Ghi chép lại các lô và phiên bản, sau đó quyết định khi nào cần xác nhận lại các thay đổi mà bạn đã thực hiện.

Hướng dẫn dành cho người mua về gioăng hoạt động ở nhiệt độ cụ thể

Hợp tác với Đại Liên Yida trong việc lựa chọn và kiểm định vật liệu.

Công ty TNHH Sản phẩm Cao su Chính xác Dalian Yida có thể đánh giá khả năng tương thích với các môi chất khác nhau, chu kỳ nhiệt, lịch sử áp suất và chân không cũng như các yếu tố khác liên quan đến thiết kế và lắp ráp gioăng. Việc lựa chọn dòng sản phẩm sẽ dẫn đến hỗn hợp chính xác và quy trình được kiểm soát.

Gửi bản vẽ, thông tin về vị trí gioăng, hình dạng gioăng đo được, đặc tính môi chất, chu kỳ áp suất/chân không, yêu cầu và tiêu chuẩn của khách hàng. Việc sử dụng các tuyên bố về hiệu suất của Yida chỉ được phép khi có sự phê duyệt dự án.

Loại cao su có chỉ số cao nhất không phải là câu trả lời, mà là hợp chất có khả năng duy trì lực tiếp xúc, độ đàn hồi và tính toàn vẹn của khớp nối trong điều kiện thực tế. Hãy tiến hành sàng lọc, sau đó xác nhận hợp chất và cuối cùng là thử nghiệm toàn bộ chu kỳ.