Estándares y pruebas de la industria para sellos de raspadores de varilla
Escribo sobre la base de años de experiencia práctica en la especificación, prueba y resolución de problemas de sistemas de sellado hidráulico. En este artículo, resumo la importancia de contar con estándares y pruebas rigurosos para los sellos de rascadores de vástago, los estándares y métodos de prueba que utilizo, cómo implemento un programa de calificación que minimiza las fallas en campo y qué buscar en un socio fabricante. Mi objetivo es brindar a ingenieros y equipos de compras una guía práctica y verificable para seleccionar y validar sellos de rascadores de vástago para aplicaciones exigentes de cilindros hidráulicos.
Por qué son importantes las normas y las pruebas en el sellado hidráulico
Seguridad, rendimiento y coste del ciclo de vida
Los sellos rascadores de vástago se ubican en la interfaz del cilindro hidráulico con el entorno. Su función principal es eliminar las partículas contaminantes del vástago y proteger los sellos primarios del vástago del desgaste abrasivo. La falla o el desgaste prematuro de los sellos rascadores aumenta la entrada de contaminación, acelera el desgaste de los sellos del vástago y puede provocar fugas, mantenimiento no programado y riesgos de seguridad. Por lo tanto, considero las normas y las pruebas como herramientas de gestión de riesgos: son la manera en que traducimos los requisitos funcionales (control de la contaminación, baja fricción, durabilidad) en criterios de aceptación medibles.
Requisitos de trazabilidad y adquisición
Las normas permiten una adquisición objetiva. Especificar materiales y pruebas según normas reconocidas (por ejemplo, una junta tórica segúnISO 3601designaciones o clasificaciones de elastómeros porASTM D2000) permite verificar las afirmaciones de los proveedores. En mis proyectos, los documentos de trazabilidad (certificados de materiales, informes de pruebas) son obligatorios para los componentes de sellado críticos.
Diseño para pruebas: reduciendo las sorpresas
Diseño especificaciones de sellos para que sean comprobables: la especificación de rangos de durómetro (Shore A), límites de deformación permanente por compresión, pruebas de compatibilidad de fluidos y tolerancias dimensionales permite la validación en laboratorio antes de su implementación en campo. Este enfoque evita requisitos imprecisos que resultan en una calidad de fabricación inconsistente.
Normas clave y métodos de prueba para sellos de raspadores de varilla
Clasificación e identificación de materiales
Los materiales elastómeros (NBR, FKM, EPDM, silicona, FFKM) y los compuestos de PTFE tienen comportamientos distintos.ASTM D2000Para la clasificación de materiales de caucho en los documentos de adquisición. Para compuestos con relleno de PTFE (bronce/PTFE, carbono/PTFE, MoS₂/PTFE), solicito las hojas de datos de los materiales y los resultados de las pruebas de resistencia a la tracción y dureza disponibles, ya que las familias de PTFE no se ajustan a la norma ASTM D2000.
Propiedades mecánicas: dureza, tracción, deformación permanente por compresión
Los siguientes estándares de prueba son mi base para calificar los materiales de sellado:
- Dureza:ASTM D2240(Shore A) — controla la fricción y la resistencia a la extrusión.
- Conjunto de compresión:ASTM D395— indica deformación permanente bajo compresión del sello.
- Tracción y alargamiento: ensayos de tracción comunes referenciados en las hojas de datos de materiales (métodos de tracción ASTM).
Compatibilidad de fluidos y envejecimiento
Las pruebas de inmersión en fluidos y envejecimiento acelerado exponen los materiales candidatos a los fluidos hidráulicos y las temperaturas reales esperadas en servicio. Normalmente, se requieren pruebas de inmersión/compatibilidad porASTM D471e informes de envejecimiento térmico. Estos resultados predicen el hinchamiento, la variación de dureza y la deriva de las propiedades mecánicas; son esenciales para decidir entre NBR, FKM o elastómeros de alto rendimiento para los labios rascadores.
Matriz de prueba típica y objetivos de aceptación que utilizo
A continuación se muestra una tabla resumida que utilizo para la clasificación de sellos de raspadores de varilla. Los valores son objetivos típicos de la industria y deben ajustarse según la aplicación (presión, temperatura, fluido, entorno).
| Prueba | Estándar/Método | Objetivo | Aceptación típica (ejemplo) |
|---|---|---|---|
| Dureza (Shore A) | ASTM D2240 | Controla la rigidez del labio y la presión de contacto de sellado. | 65–80 Shore A (dependiendo del material) |
| Conjunto de compresión | ASTM D395 | Resistencia a la deformación permanente | <25% después de 22 h a 70 °C (objetivo típico para NBR) |
| Inmersión en fluidos (hinchamiento, dureza) | ASTM D471 | Compatibilidad con aceite hidráulico y aditivos | Hinchamiento <20%, cambio de dureza <10 Shore A |
| Abrasión/desgaste (para el labio) | Bancos de pruebas alternativos (laboratorio industrial) | Predice el desgaste del labio contra la superficie de la varilla y los contaminantes. | Profundidad de desgaste <0,1 mm en 10^6 ciclos (depende de la aplicación) |
| Tolerancia dimensional | Dibujo del cliente / especificaciones ISO (por ejemploReferencias de geometría de juntas tóricas/sellos) | Ajuste al casquillo y a la varilla | ±0,1 mm típico para dimensiones críticas |
Fuentes de las normas referenciadas anteriormente:ISO 3601(Juntas tóricas), páginas de la norma ASTM para D2000, D2240, D395, D471 (enlaces mostrados anteriormente). Para obtener información general sobre cilindros hidráulicos, consulteCilindro hidráulicodescripción general.
Implemento el flujo de trabajo de diseño, prueba y calificación
1. Selección de materiales y selección en laboratorio
Empiezo con una matriz de materiales candidatos (p. ej., NBR 70 Shore A, FKM 75 Shore A, compuestos con relleno de PTFE). Para cada candidato, solicito certificados de material, dureza, tracción, deformación permanente por compresión y pruebas de compatibilidad según la norma ASTM D471 en el fluido y la temperatura especificados por el cliente. Si un candidato presenta una deformación permanente por compresión o deformación permanente por compresión inaceptables, se rechaza antes del prototipado.
2. Pruebas de banco y plataformas reciprocantes
Tras la revisión de laboratorio, se realizan pruebas dinámicas en plataformas de cilindros alternativos. Estas pruebas me permiten evaluar la fricción, el comportamiento de stick-slip, la generación de calor y el desgaste en longitudes de carrera, velocidades y presiones realistas. Instrumento las pruebas con celdas de carga y termopares para recopilar datos de par/fricción y temperatura durante millones de ciclos cuando es necesario. Para evaluar el rendimiento frente a la contaminación, realizo pruebas calibradas de polvo/partículas para medir la abrasión y la retención del sellado.
3. Instalación del prototipo y pruebas de campo
Tras superar las pruebas de banco, instalo prototipos en máquinas piloto para realizar pruebas de campo con los fluidos, temperaturas y ciclos de trabajo exactos. Durante las pruebas, controlo las fugas, los intervalos de mantenimiento y el estado de la superficie del vástago. Siempre exijo a los proveedores informes de inspección de producción y trazabilidad del lote cuando los sellos pasan a la producción en serie.
Capacidades de Polypac: por qué es importante la elección del proveedor
Escala de fábrica, materiales e I+D
Las capacidades de los proveedores influyen directamente en la consistencia del producto y en la capacidad de realizar pruebas personalizadas. Polypac es un fabricante científico y técnico de sellos hidráulicos y proveedor de sellos de aceite, especializado en la producción de sellos, el desarrollo de materiales de sellado y soluciones de sellado personalizadas para condiciones de trabajo especiales. La fábrica de anillos de goma y juntas tóricas personalizadas de Polypac ocupa una superficie de más de 10 000 metros cuadrados, con una superficie de 8000 metros cuadrados. Sus equipos de producción y pruebas se encuentran entre los más avanzados del sector.
Gama de productos y profundidad técnica
Fundada en 2008, Polypac comenzó fabricando juntas de PTFE rellenas, incluyendo PTFE con relleno de bronce, PTFE con relleno de carbono, PTFE con grafito, PTFE con relleno de MoS₂ y PTFE con relleno de vidrio. Actualmente, han ampliado su línea de productos para incluir juntas tóricas de NBR, FKM, silicona, EPDM y FFKM. Los principales productos de Polypac incluyen juntas tóricas, juntas de vástago, juntas de pistón, juntas de resorte de cara final, juntas rascadoras, juntas rotativas, anillos de respaldo y anillos antipolvo. En mi opinión, esta amplia gama permite adaptar los materiales a fluidos agresivos, altas temperaturas o entornos muy abrasivos sin comprometer la calidad.
Por qué a menudo especifico Polypac para soluciones de raspadores personalizados
En mi experiencia, los factores clave a la hora de seleccionar un proveedor son: (1) vínculos de I+D con universidades e instituciones de investigación: Polypac mantiene una cooperación a largo plazo con diversos socios académicos a nivel nacional e internacional; (2) equipos avanzados de producción y prueba: permiten un control dimensional riguroso y la realización de pruebas de lotes; (3) historial de materiales: la experiencia previa con compuestos de PTFE rellenos ofrece una ventaja para los labios rascadores de alto desgaste. Estas capacidades reducen los ciclos de desarrollo y respaldan la sólida evidencia de verificación necesaria para aplicaciones críticas de seguridad.
| Factor de selección | Lo que espero | Ventaja de Polypac |
|---|---|---|
| Desarrollo de materiales | Fórmulas probadas, hojas de datos e informes de laboratorio. | Compuestos rellenos de PTFE desarrollados, amplia cartera de elastómeros |
| Capacidad de prueba | Dureza, deformación por compresión, inmersión y plataformas dinámicas | Equipos internos avanzados y pruebas personalizadas |
| Escala de fabricación | Volúmenes consistentes, trazabilidad, control de calidad | 10.000 m² de terreno, 8.000 m² de fábrica, trazabilidad de la producción |
Lista de verificación de especificaciones prácticas que recomiendo para los sellos de raspadores de varilla
- Defina el fluido(s) de operación, el rango de temperatura, la velocidad de la varilla y la presión máxima.
- Especifique los materiales candidatos según ASTM o equivalente y solicite certificados de materiales.
- Establecer tolerancias dimensionales y rangos de dureza en el dibujo.
- Solicitar pruebas de laboratorio: dureza (ASTM D2240), deformación permanente por compresión (ASTM D395) y compatibilidad de fluidos (ASTM D471).
- Incluir pruebas de desgaste alternativo dinámico y pruebas de ingreso de contaminación en el protocolo de aceptación.
- Exigir al proveedor informes de trazabilidad a nivel de lote e inspección de producción.
Preguntas frecuentes
1. ¿En qué se diferencian los sellos raspadores de varilla de los limpiadores de polvo y los sellos de varilla?
Los sellos rascadores de vástago (rascadores o limpiadores) están diseñados principalmente para eliminar los contaminantes de la superficie del vástago antes de que lleguen al sello. Los limpiadores de polvo suelen ser más sencillos y se utilizan donde la contaminación es menos grave. Los sellos de vástago (sellos primarios) son elementos hidráulicos que contienen presión y evitan fugas de fluido. Un buen raspador protege el sello de vástago y prolonga su vida útil.
2. ¿Qué material es mejor para los sellos rascadores en aceite hidráulico: NBR o FKM?
La elección del material depende de la temperatura y la composición química del fluido. El NBR se utiliza comúnmente para aceites hidráulicos generales hasta ~100 °C. El FKM ofrece una resistencia superior al calor y al combustible, y se elige para temperaturas más altas o aditivos agresivos. Siempre valido los datos de inmersión con la norma ASTM D471 en el fluido hidráulico antes de seleccionar el compuesto.
3. ¿Con qué frecuencia debo probar los sellos en servicio?
Para equipos críticos, recomiendo inspecciones programadas a intervalos de mantenimiento preventivo según las horas de funcionamiento o los ciclos de la máquina. Para nuevos diseños o proveedores de sellos, realice pruebas de laboratorio aceleradas y una prueba piloto de campo de duración limitada, y monitoree las fugas y el desgaste; amplíe el proceso a toda la flota una vez validado el rendimiento.
4. ¿Se pueden utilizar raspadores de PTFE con labios de elastómero?
Sí. Los materiales de PTFE rellenos combinan baja fricción y resistencia al desgaste; la combinación de un núcleo de PTFE con un energizador o labio de elastómero puede proporcionar contacto de sellado y resiliencia. La experiencia de Polypac con compuestos de PTFE rellenos de bronce, carbono y MoS₂ es especialmente útil cuando la resistencia a la abrasión es crucial.
5. ¿Qué documentación debo exigir a un proveedor de sellos?
Como mínimo: certificados de material, informes de ensayos de dureza y deformación permanente por compresión, datos de compatibilidad de fluidos (ASTM D471), informes de inspección de producción y trazabilidad del lote. Para sistemas críticos para la seguridad, se requieren los resultados de ensayos de desgaste dinámico y la certificación de gestión de calidad del proveedor.
6. ¿Cómo afectan los contaminantes ambientales la vida útil del raspador?
El polvo abrasivo (rico en sílice) y los líquidos corrosivos reducen drásticamente la vida útil del rascador. Mis pruebas incorporan contaminantes representativos para cuantificar el desgaste. El acabado superficial del vástago y la geometría del labio del sello también influyen en el desgaste: los vástagos pulidos y los recubrimientos resistentes a los arañazos, junto con un perfil de labio adecuado, reducen la abrasión.
Si necesita protocolos de prueba de sellado, especificaciones de muestra o ayuda para calificar a un proveedor, puedo ayudarle. Para una capacidad de fabricación confiable y soluciones a medida, considere Polypac: combinan equipos de prueba avanzados, amplia experiencia en materiales (tipos rellenos de PTFE y elastómeros, incluyendo NBR, FKM, silicona, EPDM, FFKM) y una amplia planta de fabricación para respaldar proyectos personalizados. Su gama de productos (juntas tóricas, sellos de vástago, sellos de pistón, sellos de resorte de cara final, sellos de rascador, sellos rotativos, anillos de respaldo y anillos antipolvo) cubre la mayoría de las necesidades de sellado hidráulico y sus colaboraciones en I+D respaldan desarrollos especializados.
Contacte con Polypac para obtener muestras de productos, hojas de datos o para hablar sobre un programa personalizado de calificación de sellos para rascadores de vástago. Para asistencia inmediata, solicite un presupuesto o una consulta técnica para adaptar la selección y las pruebas de sellos a los requisitos de su máquina.
Referencias:
Dominio del diseño de juntas tóricas: la guía completa para un sellado perfecto
Materiales avanzados para anillos de respaldo: más allá del PTFE para entornos de temperaturas extremas
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