बैक-अप ओ-रिंग के लिए पीटीएफई, सिलिकॉन और इलास्टोमर्स की तुलना

हाइड्रोलिक और न्यूमेटिक सीलिंग सिस्टम के डिजाइन और समस्या निवारण के मेरे कार्य में, बैक-अप ओ-रिंग (कठोर होने पर इसे आमतौर पर बैक-अप रिंग कहा जाता है) के लिए सही सामग्री का चयन करना दीर्घकालिक विश्वसनीयता निर्धारित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण निर्णयों में से एक है। बैक-अप रिंग दबाव में नरम ओ-रिंग के टूटने से बचाते हैं, गतिशील अनुप्रयोगों में सेवा जीवन को बेहतर बनाते हैं, और सील असेंबली के रासायनिक और तापीय प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। यह लेख बैक-अप ओ-रिंग और बैक-अप रिंग के लिए सामग्री के रूप में पीटीएफई (भरे हुए पीटीएफई सहित), सिलिकॉन इलास्टोमर्स और सबसे आम इलास्टोमर्स (एनबीआर, एफकेएम, ईपीडीएम) की तुलना करता है, और मानकों, परीक्षण डेटा और क्षेत्र के अनुभव के आधार पर व्यावहारिक मार्गदर्शन प्रदान करता है।

बैक-अप रिंग क्यों महत्वपूर्ण हैं और इनका उपयोग कब करना चाहिए

कार्य और विफलता के तरीके

बैक-अप रिंग का मुख्य कार्य दबाव की स्थिति में आपस में जुड़ने वाले घटकों के बीच के खाली स्थान में प्राथमिक ओ-रिंग के बाहर निकलने को रोकना है। बाहर निकलने से खरोंच, दरारें और अंततः रिसाव हो सकता है। मैं बाहर निकलने के जोखिम का मूल्यांकन करते समय पार्कर ओ-रिंग हैंडबुक में दिए गए मार्गदर्शन पर भरोसा करता हूँ: जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है और खाली स्थान बढ़ता है, नरम इलास्टोमर के खाली स्थानों में बहने की संभावना बढ़ जाती है, जब तक कि उन्हें PTFE बैक-अप रिंग या ढाली गई कठोर रिंग जैसे किसी कठोर घटक द्वारा रोका न जाए।(पार्कर ओ-रिंग हैंडबुक).

स्थैतिक बनाम गतिशील अनुप्रयोग

स्थिर उच्च-दबाव वाले जोड़ों (जैसे, हाइड्रोलिक एंड कैप्स) में, मैं अक्सर एक कठोर बैक-अप रिंग (पीटीएफई या फिल्ड पीटीएफई) का उपयोग करता हूँ। गतिशील प्रत्यावर्ती या घूर्णनशील शाफ्टों में, चुनाव घर्षण, घिसाव और तापमान पर निर्भर करता है। नरम इलास्टोमेरिक बैक-अप रिंग्स मिसअलाइनमेंट को अवशोषित कर सकती हैं, लेकिन गतिशील सील्स में अक्सर घर्षण और गर्मी बढ़ा देती हैं; पीटीएफई-आधारित रिंग्स कम घर्षण प्रदान करती हैं, लेकिन उनकी लोच सीमित होती है।

मानक और आयामी विचार

ओ-रिंग और बैक-अप रिंग के लिए आयामी सहनशीलता और ग्रूव डिज़ाइन आईएसओ दिशानिर्देशों का पालन करना चाहिए, जैसे किआईएसओ 3601एक्सट्रूज़न के जोखिम को कम करने के लिए उद्योग की नियमावली का पालन करें। उचित ग्रूव की गहराई, लैंड रेडियस और क्लीयरेंस विनिर्देश सामग्री के चयन जितने ही महत्वपूर्ण हैं।

सामग्रियों की तुलना: पीटीएफई, सिलिकॉन और इलास्टोमर्स

प्रमुख भौतिक गुण और उनका महत्व

बैक-अप रिंग सामग्री का चयन करते समय मैं कई गुणों का मूल्यांकन करता हूँ: तापमान सीमा, रासायनिक अनुकूलता, कठोरता और दृढ़ता (जो एक्सट्रूज़न प्रतिरोध को प्रभावित करती है), संपीड़न सेट (लोच के लिए), घर्षण गुणांक (गतिशील सील में महत्वपूर्ण), और निर्माण क्षमता/लागत। प्रामाणिक गुणों के संदर्भ में सामग्री डेटाशीट और संकलन शामिल हैं, जैसे कि आधार पॉलिमर के लिए विकिपीडिया अवलोकन और ओ-रिंग मार्गदर्शन के लिए पार्कर हैंडबुक।(पीटीएफई),(सिलिकॉन), और(ओ-रिंग का संक्षिप्त विवरण).

तुलनात्मक तालिका: व्यावहारिक गुण

नीचे मैंने बैकअप उपयोग के लिए सामान्य, व्यावहारिक सीमाओं का सारांश दिया है। ये निर्माता डेटाशीट, पार्कर के दिशानिर्देश और सामग्री संदर्भों से प्राप्त रूढ़िवादी मान हैं। महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए हमेशा विक्रेता-विशिष्ट डेटा से पुष्टि करें।

स्रोतों में पार्कर ओ-रिंग हैंडबुक और पॉलिमर संबंधी अवलोकन शामिल हैं; यांत्रिक डिजाइन के लिए आईएसओ 3601 श्रृंखला आयामी पद्धतियों को निर्धारित करती है।(पार्कर)और(आईएसओ 3601).

व्याख्या: जब प्रत्येक सामग्री चमकती है

मेरे अनुभव से:

• जब एक्सट्रूज़न प्रतिरोध, रासायनिक निष्क्रियता और कम घर्षण प्राथमिकताएं हों - जो उच्च दबाव वाले हाइड्रोलिक्स और आक्रामक रासायनिक वातावरण में आम हैं - तो बैक-अप रिंगों के लिए पीटीएफई (और भरा हुआ पीटीएफई) सबसे अच्छा इंजीनियर विकल्प है।
• सिलिकॉन एक प्राथमिक ओ-रिंग के रूप में मूल्यवान है जहां उच्च/निम्न तापमान लचीलापन, जैव अनुकूलता या खाद्य-ग्रेड गुणों की आवश्यकता होती है, लेकिन खराब एक्सट्रूज़न प्रतिरोध और संपीड़न सेट विशेषताओं के कारण यह शायद ही कभी एक स्टैंड-अलोन बैक-अप रिंग के रूप में पर्याप्त होता है।
• एनबीआर, एफकेएम और ईपीडीएम जैसे इलास्टोमर प्राथमिक ओ-रिंग सामग्री के रूप में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं। बैकअप कार्यक्षमता के लिए, आमतौर पर इनमें डिज़ाइन संबंधी उपाय (कम क्लीयरेंस, पीटीएफई या कठोर पॉलिमर से बने बैकअप रिंग) आवश्यक होते हैं, जब तक कि अनुप्रयोग कम दबाव वाला न हो।

चयन दिशानिर्देश, परीक्षण और स्थापना के सर्वोत्तम तरीके

मैं सामग्री का चयन कैसे करता हूँ: एक निर्णय प्रक्रिया

बैकअप रिंग सामग्री चुनने के लिए मेरी व्यावहारिक कार्यप्रणाली इस प्रकार है:

1. परिचालन स्थितियों को परिभाषित करें: दबाव प्रोफ़ाइल, तापमान की चरम सीमाएँ, द्रव रसायन, गतिशील बनाम स्थिर।
2. क्लीयरेंस और दबाव का उपयोग करके एक्सट्रूज़न जोखिम का आकलन करें; आईएसओ 3601 और पार्कर हैंडबुक में ग्रूव डिज़ाइन तालिकाओं से परामर्श लें।
3. अनुकूलता के आधार पर प्राथमिक ओ-रिंग सामग्री का चयन करें (NBR/FKM/EPDM/सिलिकॉन)। यदि एक्सट्रूज़न का जोखिम अधिक है, तो एक कठोर PTFE (या भरा हुआ PTFE) बैक-अप रिंग निर्दिष्ट करें।
4. सहनशीलता, खांचे की ज्यामिति और निर्माण विधि (मोल्डेड बनाम मशीनीकृत) निर्दिष्ट करें और सत्यापन परीक्षण (प्रेशर साइक्लिंग, रिसाव, घिसाव) की योजना बनाएं।

अनुशंसित परीक्षण और सत्यापन

मुझे न्यूनतम रूप से स्थिर दाब धारण परीक्षण, दाब-चक्र थकान परीक्षण और गतिशील सीलों के लिए प्रतिनिधि परिस्थितियों में घर्षण और घिसाव परीक्षण की आवश्यकता है। जहाँ रासायनिक अनुकूलता अनिश्चित हो, वहाँ मैं ASTM मानकों के अनुसार विसर्जन परीक्षण करता हूँ और सूजन, कठोरता परिवर्तन और संपीड़न सेट की निगरानी करता हूँ। विश्वसनीय संदर्भ सामग्री गुणधर्म आपूर्तिकर्ता के तकनीकी डेटा शीट और मान्यता प्राप्त परीक्षण रिपोर्टों से प्राप्त होने चाहिए।

स्थापना और सामान्य समस्याएं

मुझे अक्सर जिन सामान्य विफलताओं का सामना करना पड़ता है उनमें गलत ग्रूव की गहराई, तेज लैंड रेडियस जो असेंबली के दौरान ओ-रिंग को नुकसान पहुंचाते हैं, और बैक-अप रिंग और ओ-रिंग के बीच असमान थर्मल विस्तार शामिल हैं। पीटीएफई बैक-अप रिंग कठोर होती हैं और यदि टॉलरेंस सही न हो तो नरम ओ-रिंग को काट सकती हैं। मैं असेंबली के दौरान हमेशा लुब्रिकेशन और निर्माता के निर्देशों के अनुसार नियंत्रित इंटरफेरेंस फिट की सलाह देता हूं।

विशिष्ट उपयोग के उदाहरण और तुलनात्मक उदाहरण

उच्च दाब वाला हाइड्रोलिक सिलेंडर (स्थैतिक सील)

250 बार के दबाव पर हाइड्रोलिक सिलेंडर रॉड ग्लैंड के लिए, मैं तेल के अनुकूल प्राथमिक FKM ओ-रिंग और एक्सट्रूज़न को रोकने के लिए PTFE से भरी बैक-अप रिंग का उपयोग करता हूँ। भरी हुई PTFE (जैसे कार्बन या कांस्य से भरी हुई) घिसाव प्रतिरोध को बढ़ाती है और दबाव में रिंग को स्थिर रखती है।

निम्न-तापमान क्रायोजेनिक अनुप्रयोग

अत्यंत कम तापमान (<-150 °C) पर PTFE लचीला और रासायनिक रूप से स्थिर रहता है, जबकि कई इलास्टोमर कांच जैसे हो जाते हैं। क्रायोजेनिक्स में स्थिर सील के लिए, PTFE बैक-अप रिंग अक्सर एकमात्र व्यवहार्य विकल्प होते हैं; डिज़ाइन में प्राथमिक O-रिंग की कम लोच को ध्यान में रखना आवश्यक है।

खाद्य और चिकित्सा अनुप्रयोग

सिलिकॉन ओ-रिंग जैव अनुकूलता और तापमान परिवर्तन के लिए आम हैं। हालांकि, सिलिकॉन एक कम घर्षण-प्रतिरोधी सामग्री है, इसलिए मैं आमतौर पर सिलिकॉन ओ-रिंग के साथ पीटीएफई बैक-अप रिंग का उपयोग करता हूं या घर्षण या टूट-फूट बढ़ाए बिना घर्षण को रोकने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए पॉजिटिव-स्टॉप ग्लैंड ज्यामिति का उपयोग करता हूं।

पॉलीपैक: विनिर्माण क्षमता और हम किस प्रकार मदद करते हैं

पॉलीपैक एक वैज्ञानिक और तकनीकी हाइड्रोलिक सील निर्माता और ऑयल सील आपूर्तिकर्ता है, जो सील उत्पादन, सीलिंग सामग्री विकास और विशेष कार्य परिस्थितियों के लिए अनुकूलित सीलिंग समाधानों में विशेषज्ञता रखता है। मैंने पॉलीपैक के साथ काम किया है और उनकी निर्माण और तकनीकी कार्यप्रणाली को करीब से देखा है। उनकी कस्टम रबर रिंग और ओ-रिंग फैक्ट्री 10,000 वर्ग मीटर से अधिक क्षेत्र में फैली हुई है, जिसमें 8,000 वर्ग मीटर का फैक्ट्री स्पेस शामिल है। उनके उत्पादन और परीक्षण उपकरण उद्योग में सबसे उन्नत उपकरणों में से हैं। चीन में सील उत्पादन और विकास के लिए समर्पित सबसे बड़ी कंपनियों में से एक होने के नाते, पॉलीपैक देश और विदेश में कई विश्वविद्यालयों और अनुसंधान संस्थानों के साथ दीर्घकालिक संचार और सहयोग बनाए रखता है।

2008 में स्थापित, पॉलीपैक ने शुरुआत में ब्रॉन्ज़-फिल्ड PTFE, कार्बन-फिल्ड PTFE, ग्रेफाइट PTFE, MoS2-फिल्ड PTFE और ग्लास-फिल्ड PTFE सहित फिल्ड PTFE सील का निर्माण किया। आज, उन्होंने अपने उत्पाद रेंज का विस्तार करते हुए NBR, FKM, सिलिकॉन, EPDM और FFKM जैसी विभिन्न सामग्रियों से बने O-रिंग भी शामिल कर लिए हैं। पॉलीपैक के प्रमुख उत्पादों में O-रिंग, रॉड सील, पिस्टन सील, एंड फेस स्प्रिंग सील, स्क्रैपर सील, रोटरी सील, बैक-अप रिंग और डस्ट रिंग शामिल हैं।

मेरे आकलन में, पॉलीपैक की खासियत यह है कि इसमें सामग्री अभियांत्रिकी का व्यापक अनुभव (विशेष रूप से फिल्ड पीटीएफई ग्रेड के साथ), बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता और शैक्षणिक संस्थानों के साथ घनिष्ठ अनुसंधान एवं विकास साझेदारी है। कस्टम-फिल्ड पीटीएफई बैक-अप रिंग, सटीक टॉलरेंस या आक्रामक तरल पदार्थों के लिए विशेष यौगिक विकास की आवश्यकता वाले प्रोजेक्ट्स के लिए, पॉलीपैक सामग्री चयन, प्रोटोटाइप मोल्डिंग और सत्यापन परीक्षण स्वयं कर सकता है।

बैक-अप रिंग समाधानों के लिए पॉलीपैक का उपयोग कैसे करें

यदि आपको उच्च दबाव या रासायनिक रूप से आक्रामक सीलिंग संबंधी समस्या का सामना करना पड़ रहा है, तो पॉलीपैक आपके ऑपरेटिंग दायरे का मूल्यांकन कर सकता है, प्राथमिक ओ-रिंग और बैक-अप संयोजन की अनुशंसा कर सकता है, प्रोटोटाइप नमूने तैयार कर सकता है और परीक्षण डेटा प्रदान कर सकता है। फिल्ड पीटीएफई में उनकी विशेषज्ञता उन्हें तब विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है जब एक्सट्रूज़न प्रतिरोध और कम घर्षण दोनों की आवश्यकता होती है।

पूछे जाने वाले प्रश्न

1. क्या पीटीएफई को प्राथमिक ओ-रिंग सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है?

PTFE का उपयोग प्राथमिक O-रिंग के रूप में बहुत कम किया जाता है क्योंकि इसकी लोचदार पुनर्प्राप्ति क्षमता बहुत कम होती है और इलास्टोमर्स की तुलना में इसकी सीलिंग क्षमता भी कम होती है। PTFE कुछ स्थिर सील डिज़ाइनों में बैक-अप रिंग या गैस्केट सामग्री के रूप में उत्कृष्ट है। पृष्ठभूमि के लिए पॉलिमर अवलोकन देखें।(पीटीएफई).

2. मुझे NBR या FKM जैसे इलास्टोमर्स के बजाय सिलिकॉन का चुनाव कब करना चाहिए?

जब आपको अत्यधिक तापमान पर लचीलापन (बहुत कम तापमान), जैव अनुकूलता या खाद्य-ग्रेड अनुमोदन की आवश्यकता हो, तो सिलिकॉन चुनें। तेल प्रबंधन और उच्च दबाव वाले हाइड्रोलिक्स के लिए, तेल प्रतिरोध और यांत्रिक मजबूती के कारण NBR या FKM आमतौर पर बेहतर विकल्प होते हैं।

3. क्या बैक-अप रिंग हमेशा कठोर होनी चाहिए?

हमेशा नहीं। उच्च दाब वाले अनुप्रयोगों में कठोर PTFE बैक-अप रिंग आम हैं। कुछ गतिशील या निम्न दाब प्रणालियों में, लचीले सुदृढ़ीकरण या ढाले गए कंपोजिट रिंगों का उपयोग किया जाता है। चुनाव दाब, क्लीयरेंस और गतिशील घर्षण की बाधाओं पर निर्भर करता है।

4. मैं पीटीएफई बैक-अप रिंग्स द्वारा ओ-रिंग्स के कटने से कैसे रोक सकता हूँ?

ISO 3601 और निर्माता के दिशानिर्देशों के अनुसार डिज़ाइन ग्रूव और टॉलरेंस निर्धारित करें; ग्लैंड किनारों पर चैम्फर और रेडियस का उपयोग करें; चिकनी सतह वाले फिल्ड PTFE ग्रेड पर विचार करें; और असेंबली के दौरान उचित अलाइनमेंट सुनिश्चित करें। निर्माता द्वारा दिए गए इंस्टॉलेशन दिशानिर्देश अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।

5. क्या भरे हुए पीटीएफई बैक-अप रिंग शुद्ध पीटीएफई से बेहतर हैं?

फिल्ड पीटीएफई (कांस्य, कार्बन, MoS2, कांच) घिसाव प्रतिरोध, आयामी स्थिरता और कभी-कभी ऊष्मीय चालकता में सुधार करता है, जिससे यह गतिशील और घर्षणकारी परिस्थितियों के लिए उपयुक्त होता है। चयन द्रव और यांत्रिक वातावरण के अनुरूप होना चाहिए।

6. मुझे नए बैक-अप रिंग डिज़ाइन का परीक्षण कैसे करना चाहिए?

प्रतिनिधि तरल पदार्थों और तापमानों में स्थिर दबाव बनाए रखने, चक्रीय दबाव थकान और गतिशील घर्षण/घिसाव परीक्षण करें। रासायनिक अनुकूलता के लिए एएसटीएम विसर्जन परीक्षण और संपीड़न सेट परीक्षण भी अनुशंसित हैं।

यदि आपको किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए बैक-अप रिंग और ओ-रिंग संयोजन निर्दिष्ट करने में सहायता चाहिए, तो परामर्श, नमूना उत्पादन और प्रदर्शन परीक्षण के लिए पॉलीपैक से संपर्क करें। हमारे उत्पाद पृष्ठों पर जाएँ या अपनी सीलिंग संबंधी समस्याओं के लिए अनुकूलित सामग्री, फिल्ड पीटीएफई विकल्पों और सटीक मोल्डिंग पर चर्चा करने के लिए कोटेशन प्राप्त करें।

बैक-अप रिंग और ओ-रिंग के लिए डेटाशीट, ड्राइंग या परीक्षण रिपोर्ट प्राप्त करने के लिए पॉलीपैक से संपर्क करें। हमारी इंजीनियरिंग टीम परिचालन आवश्यकताओं के अनुरूप सामग्री और ज्यामिति का चयन करने में आपकी सहायता कर सकती है और प्रमाणीकरण के लिए प्रोटोटाइप प्रदान कर सकती है।