Руководство по совместимости: Специальные сальники из NBR с различными маслами и жидкостями

Каждую неделю я разрабатываю и подбираю нестандартные уплотнительные решения, и один из вопросов, который мне постоянно задают, — выдержит ли изготовленное на заказ маслоуплотнение из нитрилбутадиенового каучука (НБР) конкретное масло или жидкость в данном применении. Это руководство дает практический, основанный на опыте обзор совместимости НБР с распространенными гидравлическими маслами, смазочными материалами, топливом и технологическими жидкостями, объясняет ключевые критерии выбора и методы испытаний, а также предоставляет практические рекомендации по выбору нестандартных маслоуплотнений из НБР для обеспечения долгосрочной надежности. Для подтверждения каждой рекомендации включены ссылки на стандарты и химические ресурсы.

Как работает NBR и почему важна совместимость материалов.

Что такое NBR и каковы его химические свойства?

НБР (нитрилбутадиеновый каучук) — это сополимер акрилонитрила и бутадиена; полярные нитрильные группы придают НБР хорошую устойчивость к жидкостям на нефтяной основе. Обзор химии полимера и его общих свойств см. в статье о нитрильном каучуке в Википедии.https://en.wikipedia.org/wiki/Nitrile_rubber).

Почему совместимость зависит как от химического состава масла, так и от состава уплотнений?

Совместимость определяется не только совместимостью резины и жидкости. Она зависит от содержания акрилонитрила (ACN%), плотности сшивки, состава пластификаторов или наполнителей, а также добавок в масле (моющих средств, сложных эфиров, воды). Например, более высокое содержание ACN% повышает устойчивость к топливу, но снижает гибкость при низких температурах. При заказе нестандартных деталей сальников из каучука я всегда указываю конкретный состав жидкости и профиль рабочих температур, а не просто название жидкости.

Ключевые параметры производительности, которые необходимо проверить.

• Статическое и динамическое набухание (изменение объема) жидкости.
• Сохранение прочности на разрыв и удлинения после воздействия
• Изменение твердости (по Шору А) и остаточная деформация при сжатии.
• Диапазон рабочих температур и устойчивость к термическому старению

Совместимость: НБР с распространенными маслами и жидкостями.

Гидравлические масла (минеральные, класса ISO VG)

NBR обычно демонстрирует превосходную устойчивость к минеральным гидравлическим маслам и типичным противоизносным присадкам. Для промышленных гидравлических систем, работающих в диапазоне температур от -30°C до +100°C, NBR (ACN 33–45%) является традиционным и экономически выгодным выбором. При наличии фосфатных эфиров или высоких концентраций синтетических эфиров необходимо проверять совместимость путем испытаний, поскольку сложные эфиры могут пластифицировать некоторые виды NBR.

Моторные масла и трансмиссионные масла

NBR широко используется с моторными и трансмиссионными маслами на нефтяной основе. Современные моторные масла с моющими и диспергирующими присадками обычно совместимы, но агрессивные окислительные среды и воздействие высоких температур в картере могут ускорить старение NBR. Для непрерывной работы при высоких температурах выше 120°C следует рассмотреть FKM, если это позволяет химическая совместимость. В справочнике по уплотнительным кольцам Parker O-Ring Handbook приведены рекомендации по температуре и совместимости, полезные для первоначальной проверки.Справочник по уплотнительным кольцам Parker).

Топливо (бензин, дизельное топливо, биодизель)

Традиционные углеводороды, такие как дизельное топливо и бензин с низким содержанием ароматических углеводородов, подходят для многих составов NBR, но современные виды топлива и биотопливо (например, B20, смеси с этанолом) более агрессивны. Этанол в бензине, как правило, вызывает значительное набухание и потерю механических свойств NBR. Для топливных систем, в которых присутствует этанол или биодизель, я рекомендую тестировать подходящие составы NBR на точно такой же топливной смеси или перейти на топливостойкий эластомер, такой как FKM или специальные топливные смеси FKM.

Смазки, силиконовые масла и синтетические жидкости

Совместимость со смазками зависит от базового масла в составе смазки и загустителя/добавок. Силиконовые масла и силиконы, как правило, несовместимы с NBR из-за набухания; могут потребоваться полимеры, такие как HNBR или FKM. Полиалкиленгликоли и некоторые синтетические эфиры могут быть приемлемы, но их совместимость должна быть подтверждена испытаниями на погружение и механическими свойствами.

Практическая стратегия отбора и тестирования

Шаг 1: Сбор данных о химическом составе жидкости и профиле работы системы.

Всегда запрашивайте точные паспорта безопасности (MSDS/PDS) жидкости, а также рабочие температуры, давления и динамические скорости. Я считаю характеристики жидкости наиболее важным параметром при выборе номера сальника, поскольку небольшие различия в составе присадок могут повлиять на совместимость.

Шаг 2: Выберите подходящие марки NBR и расчетные запасы прочности.

Выбирайте марки NBR по содержанию ацетонитрила и твердости, подходящей для конкретного применения. Для динамических масляных уплотнений я обычно указываю твердость 70±5 по Шору А для валов, вращающихся под умеренным давлением; для статических уплотнений низкого давления может потребоваться более низкая твердость. Если совместимость с жидкостью неясна, запросите образцы нескольких составов NBR (стандартный NBR, низкотемпературный NBR, HNBR) и предоставьте план ускоренных испытаний.

Шаг 3: Проведение лабораторных и стендовых испытаний.

В качестве базового метода используются лабораторные испытания на погружение (ASTM D471) для измерения объемного набухания и изменений физических свойств. Дополните испытания на погружение динамическим старением на стенде при реалистичных давлениях и скоростях. Стандарты, такие как ISO 3601, предоставляют рекомендации по геометрии и размерам уплотнительных колец и прокладок; ознакомьтесь с ISO 3601 для получения информации о допусках, связанных с проектированием.ISO 3601).

Виды отказов, диагностика и методы их устранения

Типичные причины отказов NBR

Я часто наблюдаю следующие проблемы: чрезмерное разбухание, приводящее к экструзии и уменьшению зазора уплотнения; затвердевание и растрескивание вследствие окислительного старения; термическая деградация при повышенной температуре; и химическое воздействие несовместимых жидкостей (например, этанола). Понимание первопричины помогает определить, требуется ли изменение состава, изменение геометрии кромки или корректировка качества поверхности.

Как провести диагностику возвращенных деталей

При возврате уплотнения после поломки я рекомендую следующие испытания: измерение размеров, твердость по Шору, испытания на растяжение/удлинение и инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) для выявления химических изменений в резине. Фотодокументация сопрягаемых поверхностей и условий установки часто позволяет выявить механические повреждения или выдавливание.

стратегии смягчения последствий

Возможные меры по снижению рисков включают: замену на более высококачественный ACN NBR или HNBR для повышения термо- и химической стойкости; переход на FKM для работы в экстремальных температурах и под воздействием экстремальных химических веществ; добавление опорных колец для предотвращения выдавливания; или изменение конструкции вала/поверхности и допусков для снижения напряжения на кромке. По возможности, исключение несовместимых присадок к смазочным материалам или выбор альтернативных смазок обеспечивает наиболее надежный результат.

Таблица сравнения совместимости (NBR против обычных эластомеров)

Источники информации, использованные для описания общих характеристик: Справочник по уплотнительным кольцам Parker (Паркер) и материальные энциклопедии, такие как статья о нитриловой резине в Википедии (Википедия).

Когда следует выбирать нестандартное сальниковое уплотнение из NBR — моё эмпирическое правило

Веские причины для выбора нестандартного NBR.

• В состав средства входят масла и гидравлические жидкости на нефтяной основе, не содержащие агрессивных эфиров или спиртов.
• Рабочие температуры остаются ниже ~120°C и включают в себя условия низких температур, в которых NBR сохраняет свою гибкость.
• Экономически чувствительные области применения, требующие надежного вращательного или возвратно-поступательного уплотнения при умеренном давлении.

Тревожные сигналы, указывающие на альтернативный вариант

• Наличие этанола, высококонцентрированного биодизеля или агрессивных эфиров в рабочей жидкости.
• Постоянная температура выше 120°C или высокая окислительная активность.
• В случаях, когда утечки, критически важные для безопасности, недопустимы, а диапазон рабочих параметров широк, следует рассмотреть использование FFKM/FFPM или специализированных эластомеров.

Пользовательские функции, которые я указываю

Для изготовления масляного сальника на заказ я обычно указываю: специально подобранный состав (процентное содержание ацетонитрила и наполнители), оптимизированную геометрию кромки для динамического трения и давления, соответствующую твердость, а также, при необходимости, использование противоэкструзионных опорных колец или подпружиненных кромок для динамических уплотнений при низком давлении.

Polypac: Производственные возможности и почему это важно

Компания Polypac — это производитель и поставщик гидравлических и маслосъемных уплотнений, специализирующийся на производстве уплотнений, разработке уплотнительных материалов и индивидуальных решениях для особых условий эксплуатации. Я ознакомился с возможностями Polypac и считаю, что они соответствуют потребностям проектов, когда требуется индивидуальное решение на основе эластомеров.

Завод Polypac по производству резиновых и уплотнительных колец занимает площадь более 10 000 квадратных метров, из которых 8 000 квадратных метров отведены под производственные помещения. Их производственное и испытательное оборудование является одним из самых передовых в отрасли. Будучи одной из крупнейших компаний в Китае, специализирующихся на производстве и разработке уплотнений, Polypac поддерживает долгосрочные связи и сотрудничество со многими университетами и научно-исследовательскими институтами как внутри страны, так и за рубежом.

Компания Polypac, основанная в 2008 году, начала свою деятельность с производства наполненных ПТФЭ уплотнений, включая ПТФЭ с бронзовым наполнителем, ПТФЭ с углеродным наполнителем, ПТФЭ с графитом, ПТФЭ с наполнителем MoS₂ и ПТФЭ со стекловолокном. Сегодня компания расширила свою линейку продукции, включив в нее уплотнительные кольца из различных материалов, таких как NBR, FKM, силикон, EPDM и FFKM. Основные категории продукции включают уплотнительные кольца, штоковые уплотнения, поршневые уплотнения, торцевые пружинные уплотнения, скребковые уплотнения, вращающиеся уплотнения, опорные кольца и пылезащитные кольца.

Почему это важно: когда я заказываю маслоуплотнение нестандартного размера для работы со сложными жидкостями, мне нужен партнер, который может (1) разрабатывать и компаундировать материалы, (2) создавать прототипы и проводить испытания в соответствии со стандартами (например, ASTM D471) и (3) масштабировать производство с обеспечением стабильного качества. Лаборатория Polypac и передовые производственные возможности позволяют разрабатывать материалы и проводить итеративные испытания, что снижает количество отказов в полевых условиях и сокращает циклы квалификации.

Рекомендуемые протоколы и стандарты тестирования

Базовые испытания на погружение

Для испытаний эластомеров на погружение используйте стандарт ASTM D471 и измерьте изменение объема, твердость, прочность на растяжение и удлинение до и после воздействия. Дополните испытания испытаниями на термическое старение по стандарту ASTM D573 для прогнозирования воздействия высоких температур.

Геометрические и размерные стандарты

Для получения информации о допусках геометрии уплотнительных колец и основных типов уплотнений обратитесь к стандарту ISO 3601.ISO 3601) и руководства производителя с рекомендуемыми размерами сальника. Правильная конструкция сальника предотвращает выдавливание и снижает нагрузку на губку.

Проверка поля

После лабораторных испытаний проведите контролируемые полевые испытания с мониторингом состояния (температура, давление, анализ жидкости). Задокументируйте скорость утечек, момент трения и стабильность размеров во времени; эти данные, полученные в реальных условиях, подтверждают совместимость.

Часто задаваемые вопросы

1. Можно ли использовать стандартные уплотнения из NBR с биодизельным топливом?

Краткий ответ: без тестирования — нет. Биодизельное топливо содержит полярные эфиры, которые склонны к набуханию NBR. При низком содержании биодизеля NBR может подойти; при более высоком содержании (например, B20+) проведите тестирование или выберите HNBR/FKM.

2. Какой процент содержания ацетонитрила (ACN%) следует указать для изготовленного на заказ сальника из нитрида каучука (NBR)?

Типичная концентрация ацетонитрила (ACN) в диапазоне 33–45% обеспечивает хорошую маслостойкость. Более высокая концентрация ACN улучшает топливную стойкость, но снижает гибкость при низких температурах. Я выбираю концентрацию ACN, исходя из самой низкой рабочей температуры и агрессивности жидкости.

3. Как проверить герметичность уплотнений при использовании топлива, содержащего этанол?

Используйте испытание на погружение по стандарту ASTM D471 с точно таким же составом топливной смеси, а затем проведите динамические стендовые испытания при репрезентативном давлении и движении. Отслеживайте изменения набухания, твердости и прочности на растяжение.

4. В каких случаях следует рассматривать HNBR или FKM вместо NBR?

Рассмотрите HNBR для более высоких температур и лучшей устойчивости к старению при работе со многими маслами; выбирайте FKM, когда вам необходима превосходная высокотемпературная стабильность и широкая химическая стойкость (топливо, масла, растворители). В обоих случаях необходимо найти компромисс между стоимостью и производительностью.

5. Насколько важна геометрия уплотнительной кромки по сравнению с материалом?

Важны оба параметра. Геометрия контролирует напряжения, трение и пути утечки; материал определяет химическую и термическую стойкость. Прочная конструкция оптимизирует оба параметра — можно изменить угол зазора, степень натяга и при необходимости добавить опорные кольца.

Контакты и дальнейшие шаги

Если вам нужна помощь в подборе нестандартного сальника для конкретной жидкости или условий эксплуатации, я могу проанализировать вашу техническую документацию по жидкости и профиль применения, а также порекомендовать подходящие составы, планы испытаний и корректировки конструкции. Для прототипирования и серийного производства Polypac предлагает разработку материалов, прототипирование и серийное производство с расширенными возможностями тестирования. Свяжитесь с Polypac, чтобы запросить образцы, технические характеристики или коммерческое предложение на изготовление нестандартных уплотнительных колец, уплотнений штока/поршня, вращающихся уплотнений и сопутствующих уплотнительных изделий. Посетите сайт Polypac или свяжитесь с их технической командой, чтобы начать программу по обеспечению совместимости материалов и разработке нестандартного сальника.

Связаться с CTA:Для получения технической консультации, образцов на заказ или по вопросам продукции обращайтесь в отдел продаж и инженерный отдел Polypac или запросите коммерческое предложение через их официальные каналы. Мы поможем вам выбрать и подобрать оптимальное решение по масляным уплотнениям из NBR, разработанное специально для вашего применения.