Tiêu chuẩn kiểm tra và chứng nhận cho gioăng gạt

Gioăng gạt là bộ phận quan trọng trong xi lanh thủy lực và máy móc hạng nặng: chúng ngăn chặn chất bẩn, bảo vệ gioăng cần piston và kéo dài tuổi thọ hệ thống. Việc kiểm tra và chứng nhận đúng cách đảm bảo gioăng gạt đáp ứng các yêu cầu về khả năng chống mài mòn, độ ổn định kích thước, khả năng tương thích với chất lỏng và giới hạn ép đùn cần thiết cho việc sử dụng thực tế. Bài viết này khảo sát các tiêu chuẩn và phương pháp thí nghiệm được công nhận được sử dụng để đánh giá gioăng gạt, giải thích cách diễn giải kết quả, phác thảo các lộ trình chứng nhận và chiến lược thử nghiệm sản xuất, đồng thời nêu bật các bước thực tiễn mà nhà sản xuất và người sử dụng cuối có thể thực hiện để giảm thiểu sự cố gioăng và cải thiện hiệu suất vòng đời.

Tại sao việc kiểm tra nghiêm ngặt lại quan trọng đối với các bộ phận thủy lực?

Vai trò chức năng của gioăng gạt trong hệ thống

Vòng gạt (còn gọi là vòng lau hoặc vòng chắn bụi) loại bỏ các chất bẩn rắn (bụi bẩn, cát, các hạt kim loại) khỏi cần piston trước khi chúng quay trở lại xi lanh. Bằng cách bảo vệ các vòng đệm và ổ trục cần piston, vòng gạt trực tiếp giảm thiểu rò rỉ, mài mòn và thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch trong các hệ thống thủy lực được sử dụng trong thiết bị xây dựng, máy móc nông nghiệp và máy ép công nghiệp. Hiểu rõ các yêu cầu chức năng—ma sát thấp trên bề mặt cần piston, khả năng chống mài mòn cao, khả năng nhớ kích thước và khả năng tương thích với lớp phủ cần piston và chất lỏng thủy lực—thúc đẩy các chương trình thử nghiệm có ý nghĩa.

Các kiểu lỗi thường gặp và hậu quả

Các dạng hỏng hóc điển hình của gioăng gạt bao gồm mài mòn, biến dạng mép do ép đùn, suy thoái hóa học do tiếp xúc với chất lỏng hoặc môi trường, và mất tính đàn hồi (biến dạng nén). Hỏng hóc dẫn đến mài mòn nhanh hơn của gioăng cần, tăng rò rỉ, xâm nhập chất bẩn, và cuối cùng là thay thế linh kiện và thời gian ngừng hoạt động của máy. Các nghiên cứu thực địa và dữ liệu bảo hành từ các nhà sản xuất thiết bị gốc cho thấy việc lựa chọn vật liệu không phù hợp và thử nghiệm không đầy đủ đối với các chất gây ô nhiễm cụ thể tại chỗ là những nguyên nhân gốc rễ thường gặp.

Các tiêu chuẩn và phương pháp thử nghiệm được sử dụng cho gioăng gạt.

Tiêu chuẩn đặc tính vật liệu

Các bài kiểm tra ở cấp độ vật liệu là nền tảng của bất kỳ chương trình đào tạo nào. Các tiêu chuẩn phổ biến, được tham khảo rộng rãi bao gồm:

• ASTM D2000— Phân loại sản phẩm cao su (hữu ích cho việc truyền đạt các đặc tính của hợp chất).
• ASTM D2240— Đo độ cứng Shore (độ cứng kế) cho chất đàn hồi.
• ASTM D412— Độ bền kéo và độ giãn dài của chất đàn hồi.
• ASTM D395— Thử nghiệm độ biến dạng nén đối với các bộ phận làm kín tĩnh.
• ISO 4649— Khả năng chống mài mòn của cao su (quan trọng đối với hiệu suất của máy cạo).
• ASTM D471— Ảnh hưởng của chất lỏng lên chất đàn hồi (khả năng tương thích với chất lỏng).

Các tài liệu tham khảo này được sử dụng để đánh giá hiệu suất của hợp chất trước khi tiến hành thử nghiệm ở cấp độ thành phần.

Kiểm tra hiệu năng và các phương pháp chuyên biệt cho từng loại gioăng

Kiểm tra linh kiện và hệ thống mô phỏng các điều kiện hoạt động. Các bài kiểm tra hữu ích bao gồm:

• Thử nghiệm mài mòn qua lại trên giàn thử thủy lực để đo độ mài mòn của mép piston theo chu kỳ và quãng đường – các thử nghiệm trên băng ghế mô phỏng tốc độ piston, chiều dài hành trình và sự nhiễm bẩn chất lỏng.
• Thử nghiệm ép đùn và cắt gọt dưới áp suất cao để phát hiện biến dạng mép và hao hụt vật liệu. ASTM G99(Thử nghiệm ma sát trên đĩa) và các tiêu chuẩn ma sát khác có thể hỗ trợ các nghiên cứu so sánh độ mài mòn đối với các vật liệu tiềm năng.
• Các thử nghiệm về khả năng ngăn bụi xâm nhập và hiệu quả làm kín thường sử dụng các thiết bị cấp bụi hoặc cát đã được hiệu chuẩn để đo hiệu suất loại trừ chất gây ô nhiễm.
• Thử nghiệm phun muối và thử nghiệm lão hóa môi trường (ví dụ: ASTM B117) khi sự ăn mòn của các bề mặt tiếp xúc hoặc tiếp xúc với môi trường là yếu tố quan trọng.

Các tiêu chuẩn từ các nhà sản xuất gioăng phớt và nhà cung cấp thiết bị thử nghiệm (Parker, SKF, Trelleborg) cung cấp các thiết bị và quy trình thử nghiệm thực tế phù hợp với điều kiện thực địa. Xem các nguồn tài liệu tổng quan như...Vòng chữ Ovà các tài liệu kỹ thuật từ các nhà cung cấp gioăng hàng đầu để tham khảo các ví dụ về cách bố trí thí nghiệm trên bàn.

So sánh các tiêu chuẩn phổ biến và những gì chúng đo lường

Giải thích kết quả kiểm tra và lộ trình chứng nhận

Tiêu chí chấp nhận và ước tính tuổi thọ

Các số liệu thử nghiệm thô (ví dụ: lượng hao hụt mm³ trong thử nghiệm mài mòn, phần trăm biến dạng nén sau 70 giờ ở 70°C, thay đổi độ cứng) phải tương ứng với ngưỡng hiệu suất liên quan đến yêu cầu ứng dụng. Các tiêu chí chấp nhận điển hình bao gồm:

• Lượng hao hụt do mài mòn dưới mức giới hạn do dự án quy định dựa trên lượng chất gây ô nhiễm dự kiến.
• Bộ phận nén nằm trong phạm vi cho phép để bộ phận gạt giữ được hình dạng kín sau khi giữ ở nhiệt độ nhất định.
• Thay đổi kích thước tối thiểu sau khi tiếp xúc với chất lỏng (ASTM D471) để đảm bảo thanh tiếp xúc liên tục và hoạt động lau chùi.

Việc ước tính tuổi thọ sử dụng dữ liệu thử nghiệm tăng tốc (ví dụ: băng thử mài mòn chuyển động tịnh tiến) và các kỹ thuật ngoại suy như quy tắc hư hỏng tuyến tính của Miner đối với sự mài mòn tích lũy hoặc các phép hồi quy phù hợp với chu kỳ. Luôn luôn xác thực kết quả tăng tốc bằng các thử nghiệm thực địa để tránh đánh giá quá cao tuổi thọ do các biến số thực địa không được tính đến (phân bố kích thước hạt mài, độ nhẵn bề mặt thanh và các yếu tố con người). Tài liệu học thuật về ma sát học và mài mòn gioăng cung cấp các phương pháp mô hình hóa; xem các tiêu chuẩn và bài báo về ma sát học để biết các phương pháp chi tiết.

Chứng nhận của bên thứ ba, khả năng truy xuất nguồn gốc và tuân thủ

Các chứng nhận chính thức cho gioăng gạt bùn ít phổ biến hơn so với các hệ thống thủy lực hoàn chỉnh, nhưng các quy trình quan trọng về chất lượng và truy xuất nguồn gốc vật liệu bao gồm:

• Chứng nhận quản lý chất lượng ISO 9001 dành cho nhà sản xuất (kiểm soát quy trình, truy xuất nguồn gốc).
• Giấy chứng nhận vật liệu (MSDS/CoA) cho chất đàn hồi và hợp chất PTFE, nêu rõ công thức và kết quả thử nghiệm chính.
• Báo cáo kiểm nghiệm độc lập từ các phòng thí nghiệm được chứng nhận về các đặc tính quan trọng (độ mài mòn, khả năng tương thích với chất lỏng).

Các nhà sản xuất thường cung cấp hồ sơ kiểm tra theo lô (độ cứng, độ bền kéo, độ biến dạng nén) và báo cáo kiểm tra sản xuất cùng với khả năng truy xuất nguồn gốc theo lô. Đối với các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) trong các ngành công nghiệp được quản lý chặt chẽ (khai thác mỏ, quốc phòng), việc thẩm định của phòng thí nghiệm độc lập hoặc thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy (FAT) có thể là bắt buộc.

Triển khai kiểm thử trong môi trường sản xuất: thiết lập phòng thí nghiệm, thiết bị và đảm bảo chất lượng.

Thiết bị thử nghiệm thiết yếu và năng lực phòng thí nghiệm

Khả năng kiểm tra sản xuất đối với gioăng gạt cần bao gồm:

• Trạm đo độ cứng Shore (ASTM D2240) dùng để kiểm tra độ cứng định kỳ.
• Khung thử độ bền kéo/nén dùng cho thử nghiệm ASTM D412 và D395.
• Bệ thử thủy lực kiểu chuyển động tịnh tiến với tốc độ cần piston, chiều dài hành trình, áp suất và lượng chất gây ô nhiễm được điều khiển để thử nghiệm tuổi thọ/mài mòn (dữ liệu trên bệ thử nên mô phỏng được tải trọng và tốc độ thực tế nếu có thể).
• Máy đo ma sát (kiểu chốt trên đĩa hoặc kiểu khối trên vòng) dùng để sàng lọc ma sát và mài mòn vật liệu (xemASTM G99).
• Các buồng môi trường dùng để ủ và điều chỉnh nhiệt độ.

Việc trang bị và ghi chép các bài kiểm tra này cho phép các nhà sản xuất cung cấp dữ liệu có thể lặp lại để phục vụ cho các quyết định mua sắm và thiết kế.

Kiểm soát quy trình, lấy mẫu và cải tiến liên tục

Các thực tiễn đảm bảo chất lượng chính:

• Kiểm tra nguyên vật liệu đầu vào bằng phương pháp lấy mẫu thống kê, tuân thủ tiêu chuẩn ISO 2859 hoặc các mức AQL nội bộ.
• Kiểm tra mẫu đầu tiên đối với các hợp chất mới hoặc các lô sản xuất dụng cụ, bao gồm kiểm tra kích thước và các đặc tính cơ học cơ bản.
• Biểu đồ kiểm soát thống kê (SPC) về độ cứng, kích thước quan trọng và dung sai khe hở ép đùn để phát hiện sự sai lệch trước khi tỷ lệ phế phẩm tăng lên.
• Phân tích nguyên nhân gốc rễ (8D, FMEA) đối với bất kỳ sự cố nào xảy ra trong quá trình vận hành, kèm theo các biện pháp khắc phục bao gồm cập nhật quy trình thử nghiệm và điều chỉnh thiết kế.

Một chương trình cải tiến liên tục có cấu trúc giúp giảm chi phí bảo hành và nâng cao lòng tin của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM).

Hướng dẫn thực tiễn dành cho các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) và đội ngũ bảo trì.

Cách xác định thông số kỹ thuật của gioăng gạt cho việc mua sắm

Khi viết bản đặc tả kỹ thuật, cần bao gồm: nhóm hợp chất (các biến thể NBR/FKM/EPDM/PTFE), độ cứng tối thiểu/tối đa, độ biến dạng nén cho phép ở nhiệt độ nhất định, giới hạn hao mòn (ISO 4649 hoặc tương đương trong phòng thí nghiệm), khả năng tương thích với chất lỏng (kết quả ASTM D471), và tuổi thọ tối thiểu trên bàn thử nghiệm theo chu kỳ trong điều kiện thử nghiệm xác định. Yêu cầu chứng nhận vật liệu và báo cáo thử nghiệm theo lô từ nhà cung cấp để đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc.

Kiểm chứng thực địa và thử nghiệm thí điểm

Trước khi áp dụng trên toàn bộ đội tàu, hãy chạy chương trình thí điểm với thiết bị đo đạc để giám sát rò rỉ, tình trạng bề mặt thanh piston và tuổi thọ sử dụng. Thu thập phân tích hạt của các chất gây ô nhiễm bị loại trừ và so sánh với mẫu ô nhiễm ban đầu để tinh chỉnh độ mài mòn trong các thử nghiệm phòng thí nghiệm. Sử dụng phản hồi từ chương trình thí điểm để điều chỉnh lựa chọn vật liệu (ví dụ: chuyển sang sử dụng lưỡi gạt chứa PTFE khi cần độ mài mòn cao và ma sát thấp).

Polypac: năng lực, thế mạnh và các sản phẩm liên quan

Polypac là nhà sản xuất và cung cấp gioăng phớt thủy lực chuyên nghiệp, chuyên về sản xuất gioăng, phát triển vật liệu làm kín và cung cấp các giải pháp làm kín tùy chỉnh cho các điều kiện làm việc đặc biệt. Được thành lập vào năm 2008, Polypac bắt đầu bằng việc sản xuất gioăng PTFE có chất độn (PTFE chứa đồng, PTFE chứa carbon, PTFE chứa than chì, PTFE chứa MoS₂, PTFE chứa thủy tinh) và đã mở rộng sản xuất sang vòng chữ O và gioăng đàn hồi bằng NBR, FKM, silicone, EPDM và FFKM.

Nhà máy sản xuất vòng cao su và vòng chữ O theo yêu cầu của Polypac có diện tích hơn 10.000 mét vuông, với diện tích nhà xưởng là 8.000 mét vuông. Thiết bị sản xuất và thử nghiệm thuộc hàng tiên tiến nhất trong ngành. Là một trong những công ty lớn nhất Trung Quốc chuyên sản xuất và phát triển gioăng phớt, Polypac duy trì hợp tác lâu dài với các trường đại học và viện nghiên cứu trong và ngoài nước – hỗ trợ nghiên cứu và phát triển hợp chất cũng như kiểm định trong phòng thí nghiệm. Các dòng sản phẩm chính liên quan đến ứng dụng gioăng phớt bao gồm: Vòng chữ O, Gioăng phớt cần, Gioăng phớt piston, Gioăng phớt lò xo mặt cuối, Gioăng phớt cạo, Gioăng phớt quay, Vòng đệm và Vòng chắn bụi.

Các yếu tố tạo nên sự khác biệt cạnh tranh:

• Phát triển hợp chất nội bộ cho phép tùy chỉnh cho môi trường mài mòn và chất lỏng đặc biệt.
• Khả năng thử nghiệm trên băng ghế tiên tiến cho các thử nghiệm mài mòn và thử nghiệm tuổi thọ chuyển động tịnh tiến, hỗ trợ dự đoán tuổi thọ đáng tin cậy cho các gioăng gạt.
• Năng lực sản xuất quy mô lớn với hệ thống truy xuất nguồn gốc và quy trình kiểm soát chất lượng được ghi chép đầy đủ để hỗ trợ các chương trình OEM.

Những câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Những bài kiểm tra nào quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của gioăng gạt?

Đối với hầu hết các ứng dụng, hãy ưu tiên khả năng chống mài mòn (thử nghiệm trên băng ghế ISO 4649 hoặc tương đương), độ biến dạng nén (ASTM D395), khả năng tương thích với chất lỏng (ASTM D471) và các thử nghiệm tuổi thọ chuyển động tịnh tiến trên băng ghế mô phỏng tốc độ, áp suất và tải trọng chất gây ô nhiễm của thanh piston. Độ cứng (ASTM D2240) và độ bền kéo (ASTM D412) cũng rất cần thiết cho việc kiểm soát chất lượng.

2. Có chứng nhận chính thức nào dành riêng cho gioăng gạt không?

Không có chứng nhận toàn cầu duy nhất nào cho gioăng gạt; thay vào đó, các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) dựa vào hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001 của nhà cung cấp, chứng chỉ vật liệu và báo cáo kiểm nghiệm của bên thứ ba để xác minh các đặc tính quan trọng. Đối với các lĩnh vực được quản lý chặt chẽ, có thể yêu cầu thêm các thử nghiệm độc lập và kiểm tra nghiệm thu tại nhà máy.

3. Làm thế nào để tôi lựa chọn giữa lưỡi gạt làm từ chất liệu đàn hồi và chất liệu PTFE?

Các chất đàn hồi (NBR, FKM, EPDM) có độ dẻo dai, khả năng thích ứng tốt và chi phí thấp; các vòng đệm chứa PTFE (đồng, carbon, MoS₂) có khả năng chống mài mòn vượt trội và ma sát thấp nhưng có thể cứng hơn và đắt hơn. Chọn vòng đệm chứa PTFE cho môi trường có độ mài mòn cao hoặc ô nhiễm cao, nơi ma sát thấp là rất quan trọng; chọn các chất đàn hồi được tối ưu hóa khi khả năng thích ứng bề mặt thanh và khả năng làm kín chống bụi mịn là ưu tiên hàng đầu.

4. Liệu các thử nghiệm trên bàn thí nghiệm có thể dự đoán chính xác tuổi thọ thực tế ngoài hiện trường không?

Thử nghiệm trên băng ghế thí nghiệm cung cấp dữ liệu so sánh có kiểm soát nhưng có thể dự đoán quá cao hoặc quá thấp tuổi thọ thực tế nếu các biến số thiết yếu (kích thước hạt mài mòn, tần suất sự cố nhiễm bẩn, độ hoàn thiện của thanh mài, độ thẳng hàng) khác nhau. Sử dụng dữ liệu từ thử nghiệm trên băng ghế thí nghiệm để sàng lọc và sau đó xác thực bằng các thử nghiệm thí điểm ngoài thực địa để hiệu chỉnh ước tính tuổi thọ.

5. Nhà cung cấp cần cung cấp những tài liệu gì kèm theo gioăng gạt?

Tối thiểu cần có: chứng nhận vật liệu (CoA/MSDS), kết quả độ cứng/độ bền kéo/độ biến dạng nén của lô hàng, báo cáo kiểm tra kích thước và bất kỳ báo cáo thử nghiệm nào của bên thứ ba về khả năng chống mài mòn hoặc tương thích với chất lỏng. Đối với các chương trình quan trọng, hãy yêu cầu hồ sơ quy trình sản xuất và khả năng truy xuất nguồn gốc gắn liền với số lô.

6. Các đội bảo trì nên kiểm tra gioăng gạt dầu tại hiện trường với tần suất như thế nào?

Tần suất kiểm tra phụ thuộc vào chu kỳ hoạt động và môi trường. Đối với các khu vực có độ mài mòn cao, hãy kiểm tra trong mỗi lần bảo dưỡng hệ thống thủy lực định kỳ (ví dụ: hàng tháng/hàng quý). Kiểm tra độ mòn, biến dạng và các chất bẩn bị kẹt phía sau lưỡi gạt; chủ động thay thế khi độ mòn của lưỡi gạt gần đạt đến ngưỡng chấp nhận được thiết lập trong quá trình thử nghiệm trên băng ghế thử.

Bạn cần hỗ trợ chuyên môn trong việc lựa chọn hoặc kiểm tra gioăng gạt cho ứng dụng của mình? Hãy liên hệ với Polypac để được tư vấn kỹ thuật, thử nghiệm mẫu và các giải pháp làm kín tùy chỉnh. Xem danh mục sản phẩm và yêu cầu báo giá cho các loại gioăng O-ring, gioăng cần, gioăng piston, gioăng lò xo mặt cuối, gioăng gạt, gioăng quay, vòng đệm và vòng chắn bụi; đội ngũ của Polypac có thể thiết kế ma trận thử nghiệm và cung cấp báo cáo thử nghiệm được chứng nhận để hỗ trợ quá trình mua sắm và thẩm định.

Tài liệu tham khảo và đọc thêm: Các tiêu chuẩn ISO và ASTM được trích dẫn trong bài viết này có thể được truy cập thông qua...ISOVàASTM Quốc tếĐể hiểu rõ hơn về các nguyên lý cơ bản của việc làm kín, hãy tham khảo các tài liệu kỹ thuật từ các nhà sản xuất gioăng hàng đầu và các tài liệu về ma sát học (ví dụ:PTFE,Vòng chữ O).