دلایل زیادی برای خرابی حلقه های اورینگ وجود دارد ، این راهنمای مختصر جزئیات برخی از رایج ترین حالت های خرابی را ارائه می دهد. اورینگ ها یکی از رایج ترین مهر و موم های مورد استفاده در طراحی تجهیزات هستند زیرا قابل اعتماد هستند و نصب آن ها بسیار ساده می باشد! در حالی که این نوع مهر و موم ها اغلب ارزان هستند ، خرابی آنها می تواند منجر به تلفات قابل توجهی در تولید، خرابی و هزینه های نگهداری شود. مهم است که مراقب علائم هشدار اولیه باشید و انواع مختلف خرابی O-Ring معمولی را درک کنید تا از آسیب یا هزینه ناخواسته در طول عملیات بحرانی جلوگیری کنید.
معرفی انواع علت های خرابی اورینگ ها
ساییدگی و خراش
- نشانه های بصری خرابی اورینگ به دلیل سایش : سطوح تماس لغزشی حلقه O دارای سطحی است که با فرسایش بیش از حد ممکن است پارگی‌ها و شکستگی‌های عمیق تری در جاهایی ایجاد شود.
- علت : معمولا در کاربردهای دینامیکی ، سایش ناشی از تماس مکرر بین سطح اورینگ و محفظه است که منجر به اصطکاک بیش از حد بین این دو می شود. روغن کاری نامناسب یا پرداخت سطحی فلزکاری می تواند خطر را تشدید کند ، همانطور که می تواند آلودگی های ساینده به سیستم آب بندی را تشدید کند.
- راه حل : اطمینان از روانکاری صحیح برای سیستم آب بندی مهم است. طیف وسیعی از مواد آب بندی حلقه O را با مقاومت سایشی بهبود یافته وجود دارد. ورود آلاینده ها را می توان با استفاده از برف پاک کن یا حلقه های خراش کاهش داد.
تاثیر عوامل شیمیایی در خرابی اورینگ ها
- نشانه های بصری خرابی اورینگ به دلیل عوامل شیمیایی : بسته به محیط شیمیایی که مهر و موم شده است ، O-ring ممکن است تعدادی علائم از جمله ورم ، ترک خوردن ، تغییر در سختی یا تغییر رنگ را نشان دهد.
- علت : برخی از مواد شیمیایی با الاستومرهای خاصی واکنش نشان می دهند. در اغلب موارد این منجر به افزایش چگالی اتصال متقابل می شود که منجر به ایجاد یک ماده سخت و شکننده با کاهش توانایی در ارائه نیروی واکنش می شود. بریدگی زنجیر نیز امکان پذیر است که منجر به کاهش استحکام می شود. گاهی اوقات چگالی اتصال متقابل می تواند کاهش یابد و در نتیجه یک ماده چسبناک نرم تر ایجاد شود که منجر به از دست دادن شکل و یکپارچگی اصلی آن می شود.
- راه حل : انتخاب صحیح مواد الاستومری برای اطمینان از سازگاری مهر و موم با رسانه کاربردی حیاتی است. حمله شیمیایی در دماهای بالا و زمانی که الاستومر مهر و موم تحت تنش هستند ، به عنوان مثال کشش یا فشار بیش از حد و شرایط مکانیکی تسریع می شود.
علت خرابی اورینگ : برجستگی شیمیایی
- نشانه های بصری خرابی اورینگ به دلیل برجستگی شیمیایی : در چنین شرایطی اورینگ بزرگتر از ابعاد اصلی خود به نظر می رسد. این ممکن است در کل مهر و موم یا در مناطق موضعی که در معرض پوشش های شیمیایی قرار گرفته اند ، سازگار باشد.
- علت خرابی اورینگ : برجستگی در اثر ورود محیط به الاستومر در نتیجه شباهت شیمیایی بین ترکیب و محیط ایجاد می شود. افزایش حجم آب بندی می تواند منجر به پر شدن آب بند کن ، اکستروژن و از بین رفتن آب بندی شود. برجستگی شیمیایی همچنین می تواند منجر به از دست دادن خواص فیزیکی مانند استحکام کششی شود.
- راه حل : به مواد آب بندی الاستومری با مقاومت اثبات شده در برابر محیط شیمیایی تغییر دهید. کارشناسان می توانند به شما کمک کنند ماده ای را شناسایی کنید که عملکرد آب بندی ماندگاری را در محیط های شیمیایی در برنامه شما ارائه می دهد.
تراکم و فشرده سازی
- نشانه های بصری : سطح مقطع حلقه اورینگ با سطوح مسطح که شکل شیار / کلاهک آب بندی را گرفته اند کمتر دایره ای می شود. O-ring یک “مجموعه” دائمی به خود گرفته است ، بدین معنا که پس از حذف تنش های تغییر شکل نمی تواند به شکل اولیه خود بازگردد. “مجموعه” به عنوان درصد کاهش فشرده سازی در مقایسه با فشرده سازی اصلی اعمال شده کمیت می شود.
- علت خرابی اورینگ : تغییرات فیزیکی و شیمیایی ممکن است در یک الاستومر در دماهای بالا رخ دهد که منجر به تنظیم می شود. چگالی پیوند متقاطع می تواند افزایش یابد ، این منجر به از دست دادن حالت الاستیسیته اورینگ و توانایی بازگشت به شکل اولیه می شود ، این یک تغییر شیمیایی دائمی است. تنش های وارد شده به مهر و موم ها در دماهای بالا نمی توانند در هنگام کاهش دما آرام شوند ، این اغلب به عنوان مجموعه سرد نامیده می شود، این نوع مجموعه با گرم شدن قابل برگشت است. کاهش سطح مقطع منجر به نیروی آب بندی تماس کمتری می شود که خطر نشت را در سیستم هایی که چرخه حرارتی و فشاری رخ می دهد افزایش می دهد. دلایل دیگر عبارتند از طراحی نامناسب کلاهک آب بند ، تورم حجم به دلیل مایع سیستم و درمان ناقص مهر و موم در طول تولید.
- راه حل : انتخاب مواد الاستومری با مجموعه فشرده سازی کم و/یا قابلیت دمای بالاتر به افزایش عمر آب بندی کمک می کند. طراحی کلاهک آب بندی نیز باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که O-ring بیش از حد با فشار زیاد فشرده نشده است. مجموعه سرد را می توان با استفاده از ساختار پلیمری انعطاف پذیرتر کاهش داد ، این امر در دمای انتقال شیشه ای پایین تر منعکس می شود.
حتما مطالعه کنید : اورینگ چیست ؟
علت خرابی اورینگ : انفصال و بیرون زدگی
- نشانه های بصری علت خرابی اورینگ : لبه های حلقه اورینگ در سمت فشار پایین ظاهری نوک خورده ، بریده شده یا چین دار دارند. تراشیدن می تواند در موارد شدیدی که به نظر می رسد سطح O-ring کنده شده است ، رخ دهد.
- علت : تنش های زیاد معمولا در نتیجه فشارهای زیاد ، مواد را وارد شکاف خلاص می کند. این فرآیند معمولا اکستروژن نامیده می شود. پالس های فشار بالا می توانند باعث باز و بسته شدن فاصله بین لبه های جفت شونده شوند. این می تواند منجر به گیر افتادن O-ring بین لبه های تیز سطوح جفت شود و در نتیجه آسیب فیزیکی به سطح مهر و موم شود.
- راه‌حل : یک ماده مهر و موم سخت تر می تواند برای حل این علت خرابی اورینگ کمک کند. همانطور که استفاده از دستگاه‌های پشتیبان برای کاهش موثر شکاف های خالی کمک می کند.
وافشاری انفجاری
- نشانه های بصری : سطح آب بند ممکن است در بدترین نمونه‌ها تاول ، ترک خورده با شکاف‌های عمیق مشخص شده یا کاملا پاره شده باشد.
- علت : هنگامی که درزگیرهای الاستومری برای مدت طولانی در معرض گاز پرفشار در دماهای بالا قرار می گیرند ، گاز به ترکیب پلیمری جذب می شود. هنگامی که فشار خارجی کاهش می یابد ، گاز محلول در مواد از محلول خارج می شود و حباب های میکرو را تشکیل می دهد. همانطور که گاز منبسط می شود ، از مواد نفوذ می کند. اگر سرعت فشردگی و انبساط زیاد باشد و گاز محبوس شده در آب بند فراتر از توانایی مواد برای مهار حباب های گاز منبسط شود ، شکست رخ می دهد.
- راه حل : افزایش زمان برای رفع فشار و کاهش دما معمولا خطر آسیب برداشتن فشار ناشی از انفجار (ED) را کاهش می دهد ، همانطور که انتخاب یک ماده مقاوم در برابر ED است.
علت خرابی اورینگ : مشکل در نصب
- نشانه های بصری : آسیب ناشی از آب بند در حین نصب اغلب می تواند با برش و بریدگی خاص و دقیق روی سطح مهر و موم تشخیص داده شود و تمام آسیب ها به سطح O-ring محدود می شود.
- علت : آسیب نصب می تواند طیف گسترده ای از اشکال را داشته باشد، از “خرابی” مهر و موم با اجزای فلزی گرفته تا آسیب ناشی از نصب بی دقت درزگیرهای کثیف ، پیچ خورده یا روغن کاری نادرست. اندازه نادرست مهر و موم برای برنامه نیز عامل مهمی در آسیب نصب است.
- راه حل : مراقبت در هنگام نصب اورینگ ها کلید جلوگیری از نصب است. پوشاندن لبه های تیز و نخ ها با استفاده از نوار یا غلاف محافظ ، از بریدگی سطح جلوگیری می کند. اطمینان از اینکه سخت افزار دارای پخ های سربی مناسب است ، به آرایش سخت افزار همراه با روانکاری مناسب کمک می کند.
خرابی اورینگ به دلیل خروج گاز
- نشانه های بصری : معمولا مهر و موم هیچ تغییر قابل مشاهده ای را نشان نمی دهد. در موارد شدید، انقباض قابل مشاهده است.
- علت : مواد تشکیل دهنده در فرمول الاستومر می توانند تحت شرایط خلاء آزاد شوند ( تبخیر شوند ). این ترکیبات می‌توانند بخشی از فرمول الاستومر ، محصولات تجزیه مواد یا گازهای دیگری باشند که در طول فرآیند قالب گیری در ماتریس پلیمری به دام افتاده اند. در کاربردهای نیمه هادی ، مولکول های خارج شده از گاز می توانند در طول پردازش کاغذ گرد و تمبر مانند که به جای مهرو موم روی پاکت یا سند می زنند ، باعث آلودگی شوند. در کاربردهای صنعتی می تواند بر عملکرد خلاء تاثیر بگذارد.
- راه حل : مواد فرموله شده با پلیمرهای خالص و بدون مواد بخارشدنی ( مثلا نرم کننده ها ، موم ها ، و غیره ) باعث خروج گاز کمتری می شوند. استفاده از مواد درجه بندی شده با دمای مناسب برای کاربرد نیز به حفظ خروج گاز در حداقل سطح کمک می کند.
تخریب پلاسما
- نشانه های بصری علت خرابی اورینگ : یک نشانگر کلیدی از دست دادن یکنواخت مواد در سطح قسمتی است که در تماس با پلاسما است. در برخی موارد باقیمانده پودری روی سطح آب بند و تغییر رنگ نیز بسته به نوع ماده پرکننده قابل مشاهده است.
- علت : پلاسما از گازها و/یا رادیکال های یونیزه شده با انرژی بسیار بالا تشکیل شده است که به ستون فقرات آلی ماده حمله کرده و مولکول ها یا ذرات کوچکی را تشکیل می دهند. اچینگ به صورت بمباران یونی همراه با حمله شیمیایی رخ می دهد.
- راه حل : با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض پلاسما ، آسیب آب بند اجتناب ناپذیر است. سازگاری شیمیایی این ماده می تواند به مقاومت در برابر آسیب برای مدت طولانی تری کمک کند ، طول عمر آب بندی را بهبود بخشد و تاثیر زمان خرابی تجهیزات را کاهش دهد.
حتما مطالعه کنید : اورینگ سیلیکونی
از دست دادن حالت خمیدگی و مارپیچی
- نشانه های بصری : آب بند یک الگوی مارپیچ نشان دهنده در اطراف بیرونی خود را نشان می دهد ، با برش عمیق بعدی سطح مهر و موم در زوایای 45 درجه که بالاترین سطوح تنش آشکار است.
- علت : مارپیچی شدن یک اورینگ می تواند در حین حرکت داینامیک و رفت و برگشتی ، چه در حین نصب و چه در هنگام استفاده ، رخ دهد. تراز کردن مارپیچ تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله ، اما نه محدود به ، پوشش های سطحی ناهموار و روغن کاری نامناسب و اصطکاک و خطاهای نصب و اجزای غیرعادی است.
- راه ح ل: یک ماده O-ring سخت تر نقطه شروع خوبی برای جلوگیری از مارپیچ شدن است. همچنین می‌توانید پروفیل مهر و موم متفاوتی را در نظر بگیرید.
تخریب حرارتی
- نشانه های بصری : ممکن است مواردی از ترک شعاعی در سطوحی که بالاترین دما را دارند وجود داشته باشد. اگر مواد مهر و موم مستعد نرم شدن حرارتی باشد ، سطح ممکن است در جاهایی براق تر شود. تخریب حرارتی اغلب با مجموعه فشرده سازی همراه است.
- علت خرابی اورینگ : دمای برنامه از حداکثر سقف دمای ماده آب بند انتخاب شده فراتر رفته است یا چرخه دمای بیش از حد رخ داده است. دماهای بالا می تواند چگالی اتصال متقاطع را در الاستومرها افزایش دهد و در نتیجه سختی و مدول را افزایش داده و باعث کاهش کشش آنها می شود.
- راه حل : انتخاب یک ماده الاستومری با دمای بالاتر راه حل واضح است.
اکستروژن ( انفصال ) حرارتی
- نشانه های بصری علت خرابی اورینگ : نشانه‌های آشکاری از تنظیم وجود دارد که O-ring دیگر ویژگی های گرد ندارد. یک لبه ” حاشیه دار ” در دو طرف متضاد یا ناحیه “نیبلینگ” که بخش هایی از سطح O-ring آسیب دیده است مشهود خواهد بود. در کاربردهای فشار بالا ، اکستروژن یا نیبلینگ ممکن است در سمت فشار بالا نگه داشته شود و فقط در سمت فشار پایین مشهود باشد. حلقه O اغلب شکل شیار را به خود می گیرد.
- علت : ضریب انبساط حرارتی (CTE) یک الاستومر معمولا بسیار بیشتر از فلزآلات اطراف است. این بدین معنی است که در دماهای بالا حجم الاستومر بیشتر از حجم مواد اطراف آن افزایش می یابد. بنابراین در دماهای بالا ، حلقه‌های O می‌توانند شیار را پر کرده و سپس در شکاف‌های خالی اکسترود شوند.
- راه حل : طراحی شیار/کلاهک آب بند باید به گونه ای بهینه شود که فضای کافی برای قرار دادن حجم آب بندی اضافی در دماهای بالا وجود داشته باشد و از “پر شدن کلاهک آب بند” جلوگیری شود.
تخریب UV
- نشانه های بصری : اولین علامت روی سطوح در معرض O-ring ها تغییر رنگ است ، با قرار گرفتن بیش از حد در مواد مستعد که منجر به ترک های بعدی و در موارد شدید از هم پاشیدگی می شود.
- علت : قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش بر روی یک ماده الاستومری می تواند اثر مخربی داشته باشد. نور UV طول موج کوتاهی دارد ، بنابراین انرژی بالایی دارد که می تواند با ساختار مولکولی طرف در معرض الاستومر تعامل داشته باشد. این امر به طور کلی منجر به جدا شدن زنجیره های پلیمری و ایجاد ترک در سطح می شود که منجر به نشت و خرابی زودرس می شود.
- راه حل : مواد سیاه معمولا در برابر آسیب اشعه ماوراء بنفش بهتر از رنگ های دیگر مقاومت می کنند، مواد فلوئوردار نیز مقاومت بالاتری از خود نشان می دهند.
جهت مشاهده سایر مقالات مرتبط با این مقاله ، به صفحه اورینگ و جهت مشاهده سایر مقالات به صفحه بلاگ مراجعه نمایید.