Стандарты контроля и испытаний для уплотнительных колец резервного типа

Я являюсь специалистом по уплотнительным материалам с практическим опытом в производстве уплотнений, анализе отказов в полевых условиях и обеспечении качества. В этой статье я обобщаю стандарты контроля и испытаний для резервных уплотнительных колец, чтобы помочь инженерам, группам контроля качества и специалистам по закупкам сократить количество отказов, связанных с экструзией, установить надежные критерии приемки и выбрать правильную стратегию испытаний для производственного и входного контроля.

Почему важна правильная проверка пломб

Риск выдавливания и протечки

Опорные кольца (часто называемые защитными кольцами или кольцами против экструзии) устанавливаются рядом с эластомерными уплотнительными кольцами, чтобы предотвратить экструзию мягкого эластомера в динамические или высоконапорные зазоры. Неправильный или недокументированный контроль увеличивает риск экструзионной поломки, которая обычно проявляется в виде вытекания материала в зазор, частичной потери герметизирующего контакта и утечки или катастрофического разрушения под давлением.

Стандартизация качества снижает затраты на гарантийное обслуживание и обеспечение безопасности.

Соблюдение общепризнанных стандартов при проверке размеров, твердости, физических свойств и эксплуатационных характеристик снижает субъективность решений о соответствии/несоответствии и риск судебных разбирательств. К таким стандартам относятся, например,ISO 3601терминологию уплотнительных колец иASTM D2000Классификация эластомеров широко используется в качестве эталонных рамок в закупках и контроле качества. Для размеров уплотнительных колец обычно используется стандарт SAE AS568.AS568).

Основные контрольные точки для проверки резервных уплотнительных колец.

Визуальный и размерный осмотр

Я всегда начинаю с визуального осмотра при контролируемом освещении, а затем провожу проверку размеров. Визуальные критерии включают отсутствие заусенцев, следов механической обработки на сопрягаемых поверхностях, расслоения, пустот в опорном кольце и загрязнения поверхности. Проверка размеров включает внутренний и внешний диаметры/толщину кольца, поперечное сечение эластомерного уплотнительного кольца, а также радиальные и осевые размеры опорного кольца. Для уплотнительных колец эталонные допуски доступны в [ссылка на документацию].отраслевые ссылкии стандарты, такие какAS568.

Проверка твердости и свойств материала.

Твердость (по Шору А или D в зависимости от материала) измеряется дюрометром.ASTM D2240Опорные кольца из ПТФЭ (или наполненного ПТФЭ) являются жесткими и измеряются по-другому (не по шкале Шора А). Эластомерные уплотнительные кольца должны соответствовать указанному составу (например, НБР, ФКМ, ЭПДМ, ФФКМ). Проверка материала может включать ИК-спектроскопию или термогравиметрический анализ для подтверждения типа полимера, а также дифференциальную сканирующую калориметрию для определения термических переходов.

Проверка поверхности и микроструктуры

Для полимерных опорных колец (из семейства ПТФЭ) я провожу микроскопическую проверку на наличие пустот или расслоений, а также проверку качества поверхности, чтобы убедиться в отсутствии острых элементов, которые могли бы повредить эластомер. Сканирующая электронная микроскопия или оптическая микроскопия при увеличении 10–50x часто выявляют следы механической обработки или скопления наполнителя, которые ускользают от визуального осмотра.

Методы испытаний и критерии приемлемости

Механические испытания: растяжение, удлинение, остаточная деформация при сжатии.

Прочность на разрыв и относительное удлинение при разрыве определяются в соответствии с...ASTM D412Остаточная деформация при сжатии (ASTM D395) является критически важным свойством для уплотнительных колец, поскольку высокая остаточная деформация со временем снижает герметизирующее усилие. Я устанавливаю критерии приемлемости на основе технических характеристик материала и запасов прочности, специфичных для конкретного применения — для гидравлических статических уплотнений типичным целевым показателем для NBR общего назначения часто является остаточная деформация при сжатии менее 20% после 22 часов при 100°C; для FKM/FFKM предъявляются другие требования.

Старение под воздействием окружающей среды и химическая совместимость

Ускоренные испытания на старение (термические, испытания в горячем масле, испытания с озоном и т.д.)соответствующие стандарты ISO/ASTM) имитируют условия эксплуатации. Для оценки химической совместимости я использую отраслевые таблицы химической стойкости и провожу испытания на набухание (ASTM D471) в реальной рабочей среде. Для дорогостоящих или критически важных с точки зрения безопасности систем я также провожу испытания на термоциклирование и низкотемпературную гибкость.

Герметичность: испытания на герметичность и экструзию.

Функциональные испытания включают гидростатические испытания под давлением, обнаружение микроутечек гелием и испытания на экструзию, при которых компоненты собираются в испытательных приспособлениях с контролируемыми зазорами. Для проверки устойчивости к экструзии я использую материалы и геометрию резервных колец, проверенные на испытательных стендах, где создается системное давление и измеряется глубина экструзии после заданного времени выдержки. В зависимости от требуемой чувствительности используются гелиевые испытания на герметичность и капиллярная дефектоскопия; типичные допустимые уровни утечки гелия для уплотнений аэрокосмического класса составляют <1x10^-6 мбар·л/с.

Матрица стандартов и испытаний (сравнительная)

В приведенной ниже таблице кратко описаны распространенные тесты, типичные стандарты и то, что они проверяют. Все указанные стандарты являются общедоступными описаниями или страницами организаций, занимающихся стандартизацией.

Источники: ISO 3601 (ISO), страницы стандартов ASTM (ASTM D2000,Д412,Д2240), SAE AS568 (SAE).

Практическая программа обеспечения качества: выборочный контроль, документирование и анализ отказов.

Выборка и статистический контроль

Я рекомендую план выборочного контроля при входном контроле (например, однократный отбор проб по стандарту ANSI/ASQ Z1.4) для крупных партий закупок. Критические заказы (системы безопасности/под давлением) должны подвергаться 100% проверке на соответствие размерам и твердости. Необходимо отслеживать номера партий и обеспечивать прослеживаемость до дат отверждения и партий сырья.

Обработка несоответствий и анализ первопричин

При возникновении экструзии или протечки проведите структурированный анализ причин отказа: измерьте фактический зазор экструзии, проверьте шероховатость сопрягаемой поверхности (Ra), несоответствие твердости между уплотнительным кольцом и опорным кольцом, а также подтвердите правильность установки. Используйте микроскопию поперечного сечения и ИК-спектроскопию или энергодисперсионную спектроскопию для идентификации соединений. Я документирую корректирующие действия (например, пересмотр допуска канавки, изменение материала опорного кольца, добавление фасок) и проверяю их повторным тестированием.

Измерительное оборудование и калибровка

Твердомеры, оптические компараторы, штангенциркули и микроскопы должны быть откалиброваны в соответствии со стандартом ISO/IEC 17025 или местным графиком калибровки. Используйте откалиброванные приспособления для измерения геометрии канавок и включите калибровочные блоки или эталонные кольца для проверки размеров.

Материальные и конструктивные особенности, влияющие на тестирование.

Материалы резервного кольца и их значение

Опорные кольца обычно изготавливаются из ПТФЭ или наполненного ПТФЭ (бронза/ПТФЭ, графит/ПТФЭ, MoS₂/ПТФЭ) для повышения жесткости и износостойкости. Опорные кольца из ПТФЭ устойчивы к высоким температурам и химическому воздействию, но становятся хрупкими при низких температурах — поэтому могут потребоваться испытания на ударную вязкость при низких температурах. При выборе материала следует учитывать совместимость наполнителя с эластомером (например, абразивные наполнители могут повредить мягкие эластомеры во время установки).

Конструктивные особенности, снижающие риск экструзии.

Уменьшить экструзию можно путем: (1) оптимизации поперечного сечения и сжатия уплотнительного кольца, (2) контроля зазоров в канавках, (3) использования опорных колец соответствующей формы (однокромочные, двухкромочные или разъемные конструкции для сборки) и (4) контроля качества поверхности (часто рекомендуется Ra <0,8 мкм). Я подтверждаю изменения в конструкции с помощью испытаний краткосрочных прототипов, включая проверку на выдерживание давления и экструзию.

Проверка сборки и установки

Многие поломки в полевых условиях связаны с неправильной установкой — перекручиванием, зазубринами или неправильной ориентацией разъемных опорных колец. Включите этап проверки установки (визуальная и функциональная проверка) и контроль крутящего момента/усилия сборки (где это применимо). При замене на месте задокументируйте используемые инструменты и смазки, одобренные для материала уплотнительного кольца.

Polypac: возможности и способы обеспечения надежной проверки/тестирования

Компания Polypac — это научно-технический производитель гидравлических и маслосъемных уплотнений, специализирующийся на производстве уплотнений, разработке уплотнительных материалов и индивидуальных решениях для особых условий эксплуатации. Завод Polypac по производству резиновых и уплотнительных колец занимает площадь более 10 000 квадратных метров, а производственные площади составляют 8 000 квадратных метров. Наше производственное и испытательное оборудование является одним из самых передовых в отрасли. Будучи одной из крупнейших компаний в Китае, занимающихся производством и разработкой уплотнений, мы поддерживаем 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 мы расширили ассортимент продукции, включив в него уплотнительные кольца из различных материалов, таких как NBR, FKM, силикон, EPDM и FFKM. В наш основной ассортимент входят уплотнительные кольца, штоковые уплотнения, поршневые уплотнения, торцевые пружинные уплотнения, скребковые уплотнения, вращающиеся уплотнения, опорные кольца и пылезащитные кольца.

Отличительной чертой Polypac является наш объединенный опыт в разработке материалов, масштабировании производства и возможностях тестирования. Мы предлагаем собственную проверку состава (ИК-спектроскопия), механические испытания (на растяжение, остаточная деформация при сжатии) и проверку сборки. Для клиентов со специальными условиями эксплуатации — высокими температурами, агрессивными жидкостями, малыми зазорами при экструзии — мы предлагаем индивидуальные конструкции резервных колец, прототипирование и поддержку анализа отказов на месте, чтобы замкнуть цикл между эксплуатационными характеристиками и улучшением конструкции/спецификации.

Часто задаваемые вопросы — распространенные вопросы об осмотре и тестировании резервных уплотнительных колец.

1. Каково основное назначение резервного кольца?

Опорное кольцо предотвращает выдавливание мягкого уплотнительного кольца в зазор под давлением, сохраняя уплотнительную поверхность и продлевая срок службы.

2. Как выбрать между опорными кольцами из ПТФЭ и эластомерными кольцами?

Для высокотемпературных, химически стойких или статических применений с высоким давлением выбирайте ПТФЭ. При необходимости используйте эластомерные или разъемные конструкции, если требуется гибкость и простота сборки. Выбор материала должен быть подтвержден испытаниями на воздействие химических веществ и температурой.

3. Какие основные инспекционные проверки я должен потребовать от поставщиков?

Контроль размеров в соответствии с пределами AS568/ISO, твердость (ASTM D2240), прочность на растяжение (ASTM D412), остаточная деформация при сжатии (ASTM D395) и подтверждение качества материала (ИК-спектроскопия или эквивалент). Для ответственных применений дополнительно проводятся испытания на герметичность/давление и испытания на экструзионном стенде.

4. Насколько малыми должны быть зазоры в канавках, чтобы предотвратить выдавливание?

Универсального значения не существует — зазор зависит от давления, состава уплотнительного кольца и температуры, — но типичные правила проектирования предусматривают максимально малый зазор экструзии и использование резервных колец при давлениях, превышающих сопротивление экструзии эластомера. Необходимо подтвердить это с помощью испытаний прототипа на экструзию при ожидаемом давлении и температуре.

5. Могут ли сами резервные кольца выйти из строя или повредить уплотнительные кольца?

Да, острые края, абразивный износ наполнителя в наполненном ПТФЭ или неправильное соответствие твердости могут привести к порезам или ускоренному износу уплотнительных колец. Проверка должна включать в себя проверку качества поверхности и оценку совместимости.

6. Когда следует требовать 100% проверку?

Требуется 100% контроль качества критически важных для безопасности уплотнений, специальных составов или в случаях, когда в предыдущих партиях наблюдается повышенный процент дефектов. Для серийного производства часто достаточно статистически обоснованных планов выборочного контроля.

Если вам нужна помощь во внедрении протокола контроля, выборе материалов для резервных колец или проведении приемочных испытаний, адаптированных к вашим задачам, обратитесь в Polypac за технической консультацией, тестированием образцов и подбором продукции. Ознакомьтесь с нашим ассортиментом продукции и запросите технические характеристики или сертификаты испытаний, связавшись с нашей командой технической поддержки.

Связаться с нами / Запросить ценовое предложение:Напишите нам по электронной почте или запросите образцы продукции и протоколы испытаний, чтобы подтвердить работоспособность уплотнительных колец в вашем конкретном применении.