انتخاب اورینگ لاستیکی مناسب – عوامل کلیدی در انتخاب

اورینگ لاستیکی، همانطور که از نامش پیداست، یک آب‌بند یا واشر دایره‌ای با سطح مقطع O شکل است. وظیفه اصلی اورینگ، ایجاد یک آب‌بندی محکم و هرمتیک در برابر جامدات، مایعات و گازها است. اورینگ‌ لاستیکی معمولاً در محصولات، سیستم‌های کنترل فرآیند، ماشین‌آلات، شفت‌های موتور یا سایر کاربردهایی که آب‌بندی مورد نظر است، استفاده می‌شوند. این کاربردها می‌توانند پویا یا ایستا باشند. اگرچه همه اورینگ‌ها از نظر طراحی مشابه هستند، اما انواع مختلفی دارند. در اینجا پنج نکته وجود دارد که باید هنگام انتخاب اورینگ‌ها در نظر بگیرید.

دما

مقاومت دمایی به لاستیک انتخاب شده برای اورینگ بستگی دارد. مقاومت دمایی، توانایی یک اورینگ را در تحمل دماهای شدید تعیین می‌کند.

• مقاومت در برابر دمای بالا: اورینگ‌های Viton®، FFKM، Kalrez® و سیلیکونی می‌توانند تا دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند. این یک ویژگی مهم برای کاربردهای هوافضا است.
• دمای نسبتاً بالا: اورینگ‌های HNBR و اورینگ‌های سخت‌شده با پراکسید EPDM برای دماهای نسبتاً بالا تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد مناسب هستند.
• دمای پایین: اورینگ‌های سیلیکونی ترجیح داده می‌شوند زیرا می‌توانند دماهای تا -60 درجه سانتیگراد را تحمل کنند.

محیط زیست

آشنایی با کاربردی که اورینگ برای آن مورد نیاز است، بسیار مهم است. این امر بسیار مهم است زیرا ما اورینگ‌هایی با جنس‌ها و اندازه‌های مختلف، مانند اورینگ‌های FFKM، داریم که هر کدام مزایا و ویژگی‌های خاص خود را دارند. دانستن محیطی که اورینگ در معرض آن قرار می‌گیرد، به شما در تصمیم‌گیری آگاهانه کمک می‌کند. برخی از عوامل محیطی که باید در نظر بگیرید عبارتند از:

• حمله ازن
• کاربرد
• لرزش
• تابش فرابنفش بالا

مواد

یک آب‌بند اورینگ لاستیکی خراب اغلب نه تنها هزینه‌های تعویض، بلکه زمان از کارافتادگی دستگاه را نیز افزایش می‌دهد (که هزینه‌های قابل توجهی را نیز به همراه دارد). یکی از راه‌های افزایش طول عمر آب‌بند اورینگ، اطمینان از بهترین خواص فیزیکی آن است. خواص فیزیکی مانند فشردگی کم، فرسودگی حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون می‌تواند عمر اورینگ را در مقایسه با خواص کم موجود در بازار، تا 3 برابر افزایش دهد. دانستن استحکام منحصر به فرد الاستومرها، مانند اورینگ‌های EPDM  و اورینگ‌های Viton که کمترین میزان فشردگی را در بین تمام الاستومرها دارند، یا اورینگ‌های HNBR و NBR با بهترین استحکام مکانیکی، بسیار مهم است.

پی اس آی

بیشتر اورینگ‌ها برای فشارهای تا ۱۵۰۰ PSI رتبه‌بندی شده‌اند. رتبه‌بندی پوند بر مربع یک اورینگ، میزان فشاری را که اورینگ می‌تواند قبل از نشتی تحمل کند، به ما می‌گوید. در فشارهای بالاتر، جنس اورینگ باید استحکام کافی برای مقاومت در برابر فشردگی فضای خالی را داشته باشد. اورینگ‌ها محدودیت‌های ترکیبی مشخصی برای فضای خالی، شکاف، سختی ماده و اختلاف فشار سیستم دارند. 

مقطع عرضی

سطح مقطع، ضخامت یک اورینگ است. سطح مقطع اورینگ، کاربرد آن را تعیین می‌کند. اورینگ با سطح مقطع بزرگ معمولاً برای جلوگیری از نشتی استفاده می‌شود. سطح مقطع اورینگ با چرخاندن آن به پهلو اندازه‌گیری می‌شود. هنگام بررسی سطح مقطع، باید مجاری عبور اورینگ نیز در نظر گرفته شوند.

نقل قول از صنایع لاستیک سازی ماهان صنعت:

"اگر اندازه اورینگ شما برای منطقه ای که قصد نصب آن را دارید متفاوت است. شما باید با استفاده از ابزاری مانند کولیس دقیقاً محل قرار دادن O-ring را اندازه بگیرید.

موضوع دیگری که باید به آن توجه کنید این است که بر خلاف تصور برخی از افراد که فکر می کنند در خرید اورینگ تنها جنس آن اهمیت دارد، ابعاد اورینگ نیز در نظر گرفته می شود. مهمترین پارامتر این است که اورینگ های کوچک و بزرگ ویژگی های متفاوتی دارند.به همین دلیل باید با توجه به نیاز خود به سراغ سایزهای مختلف محصولات بروید تا در نهایت بتوانید از اورینگ ها به بهترین شکل ممکن استفاده کنید."

 

با انتخاب مواد اورینگ لاستیکی شروع کنید

انتخاب جنس، اولین و مسلماً مهم‌ترین تصمیم شما هنگام انتخاب اورینگ یا محصولاتی مانند پکینگ لاستیکی است. صنایع و محیط‌های مختلف، خواص مواد متفاوتی را می‌طلبند.

در اینجا یک مقایسه مرجع سریع آورده شده است:

نکته: با درک اینکه اورینگ شما در معرض چه سیالات، دماها و انواع حرکاتی قرار خواهد گرفت، شروع کنید. این متغیرها را با ماده الاستومری ایده‌آل مطابقت دهید.

مقاومت در برابر دما اهمیت دارد

گرما یا سرمای شدید می‌تواند به شدت بر خاصیت ارتجاعی و عملکرد آب‌بندی اورینگ تأثیر بگذارد.
برای مثال:

• در محیط‌های سرد ، اورینگ‌ها می‌توانند شکننده شده و ترک بخورند.
• در شرایط دمای بالا ، ممکن است به مرور زمان نرم شده و از بین بروند.

برای جلوگیری از خرابی زودرس، همیشه محدوده دمای کاری خود را با درجه‌بندی ماده مطابقت دهید.

فشار عملیاتی را در نظر بگیرید

• برای فشارهای کم تا متوسط ، سختی استاندارد 70 Shore به خوبی کار می‌کند.
• برای کاربردهای فشار بالا ۱۵۰۰+ psi ، ارتقاء به سختی ساحلی ۸۰-۹۰ را در نظر بگیرید تا شکل خود را تحت فشار حفظ کنید.

در سیستم‌های دینامیکی مانند پمپ‌های هیدرولیک یا سیلندرهای پیستونی، این تغییر می‌تواند یک تصمیم سرنوشت‌ساز باشد.

تأثیر پرداخت سطح بر طول عمر

برای کاربردهای آب‌بندی دینامیکی:

• پرداخت ایده‌آل: ۵ تا ۱۶ میکرواینچ RMS
• آب‌بندی استاتیک: تا 64 میکرواینچ RMS قابل قبول است

پرداخت نامناسب سطح می‌تواند اصطکاک را افزایش دهد و منجر به سایش زودرس و کاهش اثربخشی شود.

کشش و تناسب را درک کنید

حلقه اورینگ شما باید کمی در شیار خود کشیده شود تا به درستی آب‌بندی شود. بهترین روش‌ها:

• کشش هدف: ۲٪ ایده‌آل است
• محدوده قابل قبول: ۱-۵٪

کشش بیش از حد می‌تواند باعث اعوجاج حلقه اورینگ لاستیکی شود، در حالی که کشش کمتر از حد لازم می‌تواند باعث ایجاد شکاف در آب‌بندی شود.

نمونه‌های بین صنعتی

نفت و گاز، نفت و انرژی

اورینگ‌ها در این صنایع باید دماهای بسیار بالا، مواد شیمیایی خورنده و فشارهای بالا را تحمل کنند. شرکت ها موادی مانند Aflas® و FKM را ارائه می‌دهند که مقاومت بسیار خوبی در برابر گاز، بخار، آمین‌ها و هیدروکربن‌ها دارند - ایده‌آل برای ابزارهای درون چاهی، شیرآلات و تجهیزات پالایشگاهی.

تولید نیمه‌هادی

فرآیندهای نیمه‌هادی به راه‌حل‌های آب‌بندی فوق‌العاده تمیز و مقاوم در برابر مواد شیمیایی نیاز دارند. اورینگ‌های PTFE و FFKM شرکت ها برای عملکرد در حکاکی پلاسما، پردازش مرطوب و محیط‌های خلاء که آلودگی غیرقابل انکار است، طراحی شده‌اند.

هوافضا

در هوافضا، دقت و قابلیت اطمینان بسیار مهم هستند. شرکت ها اورینگ‌هایی را برای استفاده در سیستم‌های سوخت، خطوط هیدرولیک و اجزای موتور، با استفاده از موادی مانند EPDM و Vitron® که الزامات سختگیرانه دما و قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی را برآورده می‌کنند، تأمین می‌کند.

خودرو

از انژکتورهای سوخت و سیستم‌های انتقال قدرت گرفته تا قطعات ترمز، شرکت ها اورینگ‌های Buna-N و HNBR را ارائه می‌دهد که عملکرد مناسبی را تحت فشار بالا و حرکت ثابت ارائه می‌دهند.

سیستم‌های هیدرولیک

آب‌بندی در سیستم‌های هیدرولیک نیاز به استحکام تحت فشار دارد. اورینگ‌ها در جنس‌های NBR، HNBR و FKM عملکرد قوی در سیلندرها، پمپ‌ها و شیرهایی که حرکت دینامیکی فشار بالا وجود دارد.

تولید

از رباتیک گرفته تا نقاله‌های خودکار، اورینگ‌های همه‌کاره با ارائه آب‌بندی‌های قابل اعتماد در تجهیزاتی که در معرض گرما، لرزش و مواد ساینده قرار دارند، به تولیدکنندگان کمک می‌کنند تا زمان آماده به کار خود را حفظ کنند.

ساخت و ساز

تجهیزات سنگین مانند بیل مکانیکی، پمپ‌های بتن و کمپرسورها به اورینگ‌هایی وابسته هستند که در برابر استفاده سخت و شرایط آب و هوایی مقاوم هستند.

پردازش شیمیایی

ایمنی و قابلیت اطمینان در کارخانه‌های فرآوری شیمیایی ضروری است.

خمیر و کاغذ

محیط‌های مرطوب، ساینده و تحت عملیات شیمیایی در عملیات خمیر و کاغذ رایج هستند.

راهنمای انتخاب جنس اورینگ

به منظور تطبیق با طیف وسیعی از کاربردها، تولیدکنندگان اورینگ‌ها و آب‌بندها را با استفاده از الاستومرهای مختلف با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت می‌سازند. در زیر به برخی از آنها نگاهی می‌اندازیم:

لاستیک نیتریل بوتادین (NBR)

مقاوم در برابر: آب، روغن‌ها و سیالات نفتی و سیالات هیدرولیک.

برای موارد زیر توصیه نمی‌شود:  مایعات هیدرولیک پایه فسفات استر، مایعات ترمز خودرو، کتون‌ها، اسیدهای قوی، ازن، فرئون‌ها، هیدروکربن‌های هالوژنه و متانول.

محدوده دما: -40° تا +250°F، اگرچه این میانگینی برای تلرانس‌های پایین و بالای ترکیبات مختلف لاستیک نیتریل بوتادین (NBR) تولید شده است. ترکیب Buna-N ، که سختی آن از 70 تا 90 دورومتر نیتریل متغیر است.

سختی: 40 تا 90 دورومتر Shore A.

نیتریل بونا

محبوب‌ترین ماده‌ی اورینگ الاستومر. شرکت لاستیک سازی برای اکثر اورینگ‌های استاندارد خود از نیتریل سخت با سختی ۷۰ دورومتر (Buna-N) استفاده می‌کند و برای اتصالات لوله و آداپتورها، سختی ۹۰ دورومتر نیز موجود است. 

اتیلن-پروپیلن (EPDM)

EPDM به دلیل مقاومت عالی در برابر گرما، آب و بخار، قلیا، حلال‌های اسیدی ملایم و اکسیژن‌دار، ازن و نور خورشید (UV) شهرت بی‌نظیری در دنیای آب‌بندی دارد. با این وجود، متخصصان ترکیبات EPDM را برای بنزین، روغن و گریس نفتی و محیط‌های هیدروکربنی توصیه نمی‌کنند.

مقاوم در برابر: سرمای شدید، بخار، آب داغ، نور خورشید و اشعه ماوراء بنفش، اسیدهای رقیق، کتون‌ها، قلیاها.

برای موارد زیر توصیه نمی‌شود:  روغن‌های پایه نفتی و روان‌کننده‌های پایه دی‌استر.

محدوده دما: -65° تا +450°F.

محدوده سختی:  40 تا 90 دورومتر Shore A.

نئوپرن (CR)

نئوپرن یک الاستومر عمومی با خواص مقاومتی متوسط ​​در برابر روغن‌های نفتی و آب و هوا (ازن، نور خورشید، اشعه ماوراء بنفش و اکسیژن) است. اورینگ‌های نئوپرن دارای مانایی فشاری نسبتاً کم، خاصیت ارتجاعی خوب، سایش و مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از خمش هستند.

مقاوم در برابر: مبردها (فرئون، آمونیاک)، روغن‌های نفتی با نقطه آنیلین بالا، اسیدهای ملایم و روان‌کننده‌های سیلیکات استر.

برای موارد زیر توصیه نمی‌شود: مایعات فسفات استر و کتون‌ها.

محدوده دما: -45° تا +250°F.

سختی: ۵۰ تا ۸۰ دورومتر Shore A.

فلوروکربن (ویتون)

وقتی در مورد اورینگ‌های فلوئوروکربن صحبت می‌کنیم، ممکن است نام تجاری وایتون به ذهن شما خطور کند. ترکیبات فلوئوروکربن (FKM) مقاومت در برابر دمای بالا را با مقاومت شیمیایی عالی ترکیب می‌کنند. این خواص، آنها را به انتخابی محبوب برای بسیاری از کاربردها، از جمله صنایع هواپیماسازی و خودروسازی، تبدیل کرده است.

مقاوم در برابر: روغن‌ها و سیالات پایه نفتی، برخی از سیالات پایه فسفات استر، روان‌کننده‌های پایه سیلیکون و سیلیکات استر، اسیدها و هیدروکربن‌های هالوژنه.

محدوده دما::استانداردها -15 درجه فارنهایت تا +400 درجه فارنهایت، اما برخی از ترکیبات FKM Viton می‌توانند دماهای پایین تا -65 درجه فارنهایت و تا +450 درجه فارنهایت را تحمل کنند.

سختی: 50-95 دورومتر Shore A.

پرفلوئوروالاستومرها FFKM

پرفلوروالاستومرها (FFKM) امتداد الاستومرهای FKM فلوئوروکربن هستند که سازگاری FKM را افزایش می‌دهند و در عین حال محدودیت‌های دمایی بالای مواد را افزایش می‌دهند و محدودیت‌های دمایی پایین‌تر را به خطر می‌اندازند. FFKMها تمیزترین/خالص‌ترین ترکیبات موجود در بازار هستند. آنها اولین انتخاب برای کاربردهای پاک هستند و به ویژه در صنعت نیمه‌هادی محبوب هستند.

سیلیکون

اورینگ‌های سیلیکونی دارای خواص برجسته بسیاری از جمله انعطاف‌پذیری عالی و عمر خستگی، مقاومت بالا در برابر ازن و اشعه ماوراء بنفش هستند. با وجود ویژگی‌های ذکر شده، متخصصان اورینگ‌های سیلیکونی را برای کاربردهای دینامیکی توصیه نمی‌کنند. استحکام پایین و مقاومت سایشی ضعیف و همچنین نفوذپذیری بالای گاز، آنها را با اکثر سیالات نفتی، کتون‌ها، آب و بخار سازگار نمی‌کند.

مقاوم در برابر: گرمای خشک (هوا تا ۴۰۰ درجه فارنهایت) و روغن‌های با نقطه آنیلین بالا

برای موارد زیر توصیه نمی‌شود:  اکثر سیالات نفتی، کتون‌ها، آب و بخار

محدوده دما: -175F تا +450°F

پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE)

اورینگ‌های پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) برای استفاده در محیط‌های سخت با دمای بین -450 درجه فارنهایت تا 600 درجه فارنهایت طراحی شده‌اند. اورینگ‌های PTFE با طیف وسیعی از مواد شیمیایی مانند استون، ایزوپروپیل، متیل و غیره سازگار هستند. علاوه بر این، آنها نفوذپذیری گاز و جذب کمی دارند. مقاوم در برابر: اکثر مواد شیمیایی، به جز فلزات قلیایی، تعداد کمی از مواد شیمیایی فلوئور مانند کلر تری فلوراید و اکسیژن دی فلوراید.