유압유 호환성: 피스톤 씰 재질 선택

유압 시스템은 압력을 유지하고 오염을 방지하며 부품 수명을 연장하기 위해 신뢰할 수 있는 밀봉에 의존합니다. 엔지니어이자 씰 제조 컨설턴트로서 저는 다음과 같은 핵심 질문에 집중합니다. 주어진 유압유와 작동 환경에서 어떤 피스톤 씰 재질이 내구성과 성능을 발휘할까요? 이 글에서는 유압 피스톤 씰의 호환성을 화학적 성질, 기계적 응력, 온도, 오염물질 등 기본 원리부터 분석하고, 권위 있는 자료와 현장 경험을 바탕으로 실용적인 선택 지침, 시험 프로토콜, 유지보수 팁을 제공합니다.

유압유 호환성이 중요한 이유

화학과 역학의 만남

호환성은 단순히 재질이 유체 속에서 팽창하는지 여부만이 아니라, 유체가 시간이 지남에 따라 경도, 인장 강도, 내마모성 및 동적 마찰에 미치는 영향까지 포함합니다. 처음에는 완벽하게 맞는 씰이라도 팽창으로 인해 치수가 변형되거나 화학적 침식으로 인해 취성이 생겨 누출이 증가하고 커넥팅 로드와 실린더 내벽의 마모가 가속화될 수 있습니다. 유압 피스톤 씰을 선택할 때는 항상 단기적인 상호 작용과 장기적인 노화 거동을 모두 평가합니다.

호환되지 않는 유체와 관련된 일반적인 고장 유형

일반적인 고장 유형으로는 압출, 영구 변형, 가속 마모, 경화/균열, 밀봉 립 손상 등이 있습니다. 기계적 오류처럼 보이는 많은 고장은 실제로는 화학적 비호환성 문제입니다. 국제 표준 및 산업 지침에서는 재료/유체 호환성을 주요 설계 요소로 강조합니다. 자세한 내용은 ISO O링 및 유압유 관련 자료를 참조하십시오.유압유 — 위키백과).

일반적인 밀봉재 및 호환성 프로필

엘라스토머: NBR, FKM(비톤), EPDM, 실리콘

엘라스토머는 탄성과 밀봉 복원력이 뛰어나 로드 및 피스톤 씰에 널리 사용됩니다. 니트릴 고무(NBR)는 광물유에 적합한 범용 소재이지만 인산 에스테르 및 일부 내화 유체에서는 열화됩니다. FKM(플루오로엘라스토머)은 많은 유압유 및 고온에 대한 내성이 우수하지만 케톤 및 특정 저분자량 탄화수소와는 호환되지 않을 수 있습니다. EPDM은 광물유에서는 성능이 떨어지지만 물-글리콜 유체 및 증기에서는 사용 가능합니다. 실리콘은 온도 범위가 우수하지만 내마모성이 약하고 고압 유압 시스템에서 동적 수명이 제한적입니다.

PTFE 및 충전 PTFE

PTFE 및 충전 PTFE(청동, 탄소, 흑연, MoS2, 유리 충전)는 대부분의 유압유에 대해 화학적으로 불활성이며, 적절한 백업 링과 결합 시 낮은 마찰과 우수한 압출 저항성을 제공합니다. 그러나 PTFE는 탄성이 낮아 견고한 글랜드 설계가 필요하며, 충전형 PTFE는 내화학성을 유지하면서 기계적 단점을 일부 보완합니다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 화학적 성질은 광범위하게 연구되어 있습니다.PTFE — 위키백과).

FFKM 및 특수 화합물

극한의 화학적 환경(부식성 합성 유체, 인산 에스테르 또는 과산화물 함유 시스템)에서는 FFKM(퍼플루오로엘라스토머)이 유일하게 사용 가능한 엘라스토머 옵션일 수 있습니다. 이 소재는 PTFE에 가까운 내화학성과 탄성 특성을 결합하지만, 비용과 가용성을 고려해야 합니다.

유압 피스톤 씰에 적합한 재질 선택하기

재료 특성을 작동 조건에 맞추십시오.

윤활유의 화학적 성분, 작동 온도 범위, 압력 및 동적 조건(로드 속도, 왕복 운동 주파수)을 고려하여 선택을 시작합니다. 일반적인 이동식 또는 산업용 유압 시스템은 광물유를 사용하며, 온도와 압력은 최대 250bar까지입니다. 이러한 시스템에서는 NBR 또는 FKM 엘라스토머나 PTFE 립 씰이 일반적으로 사용됩니다. 인산에스테르계 내화 유체 또는 물-글리콜 시스템의 경우에는 EPDM 또는 FFKM/충전 PTFE가 필요할 수 있습니다.

압력, 압출 간극 및 백업 링

고압 환경에서 피스톤 씰은 피스톤과 실린더 사이의 틈으로 압출될 위험이 있습니다. 엘라스토머는 백업 링(주로 PTFE 또는 강화 열가소성 수지)과 함께 사용할 수 있습니다. 충진형 PTFE 피스톤 씰은 적절한 백업 링과 함께 사용할 경우 고압 환경에 매우 적합합니다. 유압 실린더 및 씰에 대한 ISO 권장 사항과 같은 설계 표준을 참조해야 합니다.ISO — 국제표준화기구).

동적 밀봉 및 마찰 고려 사항

동적 마찰은 열 발생 및 제어 응답에 영향을 미칩니다. PTFE 및 충전재가 포함된 PTFE는 마찰 계수가 낮아 스틱-슬립 현상과 히스테리시스를 줄여줍니다. 윤활 충전재(예: MoS2 충전 화합물)가 포함된 엘라스토머는 마찰과 탄성 사이의 균형을 맞출 수 있습니다. 저는 동적 누출 위험과 마찰을 비교하여 시스템 제어를 유지하면서 내구성을 확보할 수 있는 재료를 선택합니다.

시험, 설치 및 장기 유지보수

호환성 테스트 및 검증

핵심 시스템에 대해서는 일반적인 호환성 차트에만 의존해서는 안 됩니다. 가속 노화 시험을 권장합니다. ASTM D471에 따른 침지 시험(유체 노출 후 고무의 물성 변화)과 대표적인 압력, 온도 및 속도 조건에서의 동적 성능 시험을 실시하십시오. 참조 시험 절차는 팽창, 경도 변화 및 인장 강도 저하를 정량화하는 데 도움이 됩니다. 자세한 방법은 ASTM 자료를 참조하십시오.ASTM International).

설치, 글랜드 설계 및 허용 오차

재질 선택은 글랜드 형상과 공차를 결정합니다. 엘라스토머 피스톤 씰은 적절한 압착 및 압축 변형 허용치가 필요하고, PTFE는 압출을 방지하기 위해 더 좁은 홈과 백업 링이 필요합니다. 저는 항상 단면, 홈 깊이 및 표면 마감을 확인합니다. 표면 거칠기, 로드 도금 및 실린더 보어 경도는 마모율에 영향을 미치므로, 적절한 로드 표면 마감(예: Ra 0.2~0.4μm)과 경질 크롬 도금을 지정하면 연질 씰의 손상을 줄일 수 있습니다.

현장 모니터링 및 예측 유지보수

유압유 분석(점도, 산도, 수분 함량, 미립자 오염)은 실용적인 조기 경보 도구입니다. 유압유의 화학적 성분이 변질될 경우(용매, 연료 희석 또는 산화 부산물로 인한 오염), 씰이 예상보다 빠르게 열화될 수 있습니다. 정기적인 누출 점검, 압력 유지 시험 및 계획된 씰 검사를 통해 수명을 연장할 수 있습니다.

재료 비교 및 ​​의사 결정 워크플로

의사 결정 워크플로

유압 피스톤 씰을 선택할 때 제가 실제로 사용하는 작업 흐름은 다음과 같습니다.

• 유압유의 종류와 온도/압력 범위를 파악하십시오.
• 유체의 화학적 성질과 호환되지 않는 물질을 제거하십시오.
• 동적 요구사항(마찰, 속도) 및 기계적 하중(압력, 압출 간극)을 평가합니다.
• 후보 재료(NBR, FKM, EPDM, PTFE, 충전 PTFE, FFKM)를 선택하고, 필요한 경우 침지 및 동적 테스트를 실행하십시오.
• 글랜드를 설계하고, 백업 링 및 설치 허용 오차를 명시하고, 유지 보수 및 모니터링 계획을 수립합니다.

호환성 요약

빠른 선택을 위해: 일반 광물유에는 NBR, 고온 및 다양한 합성유에는 FKM, 수성 유체에는 EPDM, 화학적 불활성 및 백업 링과 함께 사용 시 고압에는 PTFE/충전 PTFE, 예산이 허용하는 경우 부식성 유체에는 FFKM을 사용할 수 있습니다.

데이터 기반 사례 연구

인산에스테르계 내화유제를 사용하는 유압 프레스 현장 프로젝트에서 초기에는 NBR 피스톤 씰을 사용했는데, 몇 주 만에 상당한 팽창과 탄성 손실을 관찰했습니다. 립 지지대 역할을 하는 FFKM 보조 요소가 있는 PTFE 충진 피스톤 씰로 교체한 결과 누출이 완전히 제거되었고 수명이 네 배로 증가했습니다. 저는 침지 시험과 실제 가동 중 모니터링을 통해 이를 입증했으며, ASTM D471 결과 및 기계 가동 시간 기록과도 일치시켰습니다.

폴리팩: 역량, 제품군 및 지원 방법

우리는 누구이며 우리의 기술적 강점은 무엇인가

폴리팩(Polypac)은 유압 씰 및 오일 씰 전문 제조업체이자 공급업체로, 씰 생산, 씰링 재료 개발, 특수 작업 조건에 맞는 맞춤형 씰링 솔루션을 제공합니다. 2008년 설립된 폴리팩은 청동 충진 PTFE, 탄소 충진 PTFE, 흑연 PTFE, MoS2 충진 PTFE, 유리 충진 PTFE 등 다양한 충진 PTFE 씰 생산으로 사업을 시작했습니다. 현재는 NBR, FKM, 실리콘, EPDM, FFKM 소재의 O링도 공급하고 있습니다.

제조 거점 및 연구 개발 파트너십

저희 맞춤형 고무 링 및 O링 공장은 10,000제곱미터가 넘는 부지에 8,000제곱미터의 공장 공간을 갖추고 있습니다. 생산 및 시험 설비는 업계 최고 수준입니다. 중국 최대 규모의 씰 생산 및 개발 기업 중 하나로서, 국내외 여러 대학 및 연구 기관과 장기적인 협력 관계를 유지하며 특수 유압유 및 극한 조건에 적합한 소재 개발, 시험 및 신속한 프로토타입 제작을 가능하게 하고 있습니다.

제품 및 일반적인 적용 분야

폴리팩은 유압 피스톤 씰 용도에 최적화된 다양한 씰링 부품을 공급합니다. O링, 로드 씰, 피스톤 씰, 엔드 페이스 스프링 씰, 스크레이퍼 씰, 로터리 씰, 백업 링, 더스트 링 등이 있습니다. 까다로운 환경에 맞춰 맞춤형 소재, 경도 프로파일, 충진 PTFE 등급도 지원합니다.

귀사의 장비가 인산 에스테르, 물-글리콜, 생분해성 합성 물질을 사용하거나 극한 온도에서 작동하는 경우, 당사는 재료 호환성 검사를 수행하고 테스트 샘플을 제공하며 장기적인 서비스 요구 사항에 맞는 맞춤형 밀봉 솔루션을 제공할 수 있습니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

1. 현재 사용 중인 피스톤 씰이 유압유와 화학적으로 호환되지 않는지 어떻게 알 수 있나요?

치수 변화(팽창), 눈에 보이는 균열, 압력 하에서의 누출 증가, 완충재 열화 또는 밀봉재의 경화/연화 현상을 확인하십시오. 유체 분석 결과 용매 오염, 낮은 점도 또는 부식성 첨가제 존재가 확인되면 위험성을 나타냅니다. 엘라스토머의 경우 ASTM D471 침지 시험을 통해 확인하십시오.

2. 모든 유압유에 PTFE 피스톤 씰을 사용할 수 있습니까?

PTFE는 대부분의 유압유와 화학적으로 호환되지만 탄성이 부족하여 압출을 방지하기 위해 신중한 글랜드 설계와 백업 링이 필요합니다. 충전재가 첨가된 PTFE는 기계적 성능을 향상시킵니다. 립 밀착성이 중요한 동적 밀봉의 경우, 엘라스토머 또는 하이브리드 솔루션(엘라스토머 강화 PTFE)이 더 적합할 수 있습니다.

3. 고온 및 합성 유압유에 가장 적합한 재질은 무엇입니까?

FKM(플루오로엘라스토머)은 고온 환경 및 다양한 합성 오일에 일반적으로 사용됩니다. 매우 부식성이 강한 합성 오일이나 최고의 내화학성이 요구되는 시스템의 경우, FFKM 또는 충진 PTFE 솔루션이 필요할 수 있습니다.

4. 본격적인 배포 전에 씰의 호환성을 어떻게 테스트해야 합니까?

ASTM D471에 따른 침수 시험을 사용하여 치수 및 기계적 변화를 평가하고, 대표적인 압력, 온도 및 속도 조건에서 동적 벤치 시험을 수행하십시오. 가능하면 실제 장비에서 시범 운전을 실시하고 시간이 지남에 따라 유체 특성 및 씰 상태를 모니터링하십시오.

5. 백업 링과 씰 형상은 호환성 및 수명에 어떤 영향을 미칩니까?

백업 링은 고압 하에서 밀봉 요소가 틈새로 밀려나오는 것을 방지하는데, 이는 특히 연질 엘라스토머나 PTFE 소재에 매우 중요합니다. 적절하게 설계된 홈과 정확한 공차는 기계적 마모를 줄이고 화학적 분해를 가속화하는 응력 집중으로부터 소재를 보호합니다.

연락처 및 제품 문의

유압 피스톤 씰 재질 선정, 후보 물질 시험, 맞춤형 피스톤 씰 및 O링 조달에 도움이 필요하시면 폴리팩(Polypac)에 문의하여 기술 상담 및 무료 타당성 평가를 받아보세요. 제품 페이지를 방문하시거나 샘플을 요청하여 사용하시는 유체 및 적용 분야와의 호환성을 검증해 보세요. 맞춤형 씰링 솔루션, 재질 데이터 시트 및 시험 서비스에 대한 문의는 영업 및 엔지니어링 팀으로 연락 주시기 바랍니다.

참고 자료 및 추가 읽을거리:유압유 개요 및 특성:https://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_fluidO링의 기본 사항 및 재질 관련 참고 사항:https://en.wikipedia.org/wiki/O-ringPTFE 소재의 특성:https://en.wikipedia.org/wiki/Polytetrafluoroethylene실용적인 호환성 차트는 Parker O-Ring Handbook을 참조하십시오.파커 O-링 핸드북표준화 기구:ISO,ASTM.