بادکردن اورینگ یکی از نشانههای مهم خرابی آببند در تجهیزات صنعتی است. وقتی اورینگ پس از مدتی استفاده بزرگتر، نرمتر یا متورم میشود، معمولاً باید سازگاری جنس آن با سیال، دمای کاری و شرایط نصب را بررسی کرد. در بسیاری از موارد، تماس با روغن یا مواد شیمیایی باعث نفوذ سیال به ساختار لاستیک و افزایش حجم آن میشود.
البته هر تغییر ابعادی الزاماً از یک علت واحد ناشی نمیشود. علت بادکردن اورینگ میتواند به جنس لاستیک، نوع سیال، دمای کار، فشار، میزان فشردگی و حتی شرایط نصب مربوط باشد. انتخاب صحیح متریال اورینگ بر اساس محیط واقعی کار، مهمترین مرحله برای جلوگیری از این مشکل است. منابع فنی Parker نیز سازگاری سیال و دما را از عوامل اصلی انتخاب جنس آببند معرفی میکنند.
علت بادکردن اورینگ چیست؟
مهمترین دلیل تورم اورینگ، جذب سیال توسط ماده الاستومری است. زمانی که سیال با ترکیب شیمیایی لاستیک سازگار نباشد، بخشی از آن وارد ساختار اورینگ میشود و میتواند حجم قطعه را افزایش دهد. در نتیجه، اورینگ ضخیمتر میشود و ممکن است ابعاد اولیه خود را از دست بدهد.
این تغییر فقط به افزایش حجم محدود نمیشود. در صورت ناسازگاری شدید، اورینگ ممکن است نرم شود، سطح آن تغییر کند، خاصیت ارتجاعی خود را از دست بدهد یا حتی ترکخورده و تخریب شود. به همین دلیل، بررسی خرابی اورینگ فقط با مشاهده نشتی کامل نمیشود و باید تغییرات ظاهری و فیزیکی آن را نیز بررسی کرد.
مقدار تغییر حجم به نوع لاستیک، نوع سیال، دما، ضخامت قطعه و شرایط تنش آن بستگی دارد. Parker نیز توضیح میدهد که جذب سیال توسط الاستومر میتواند باعث افزایش حجم یا swelling شود و دمای بالاتر نیز اثر محیط را تشدید کند.
چرا اورینگ باد میکند و چه اتفاقی برای آن میافتد؟
وقتی اورینگ در محیط نامناسب قرار میگیرد، سیال به داخل ماده نفوذ میکند. این اتفاق میتواند تعادل فیزیکی لاستیک را تغییر دهد و باعث افزایش حجم شود. اگر میزان تورم زیاد باشد، اورینگ دیگر مانند نمونه اولیه داخل شیار قرار نمیگیرد.
برای مثال، اورینگی که قبل از نصب بهدرستی داخل شیار قرار میگیرد، ممکن است پس از مدتی آنقدر متورم شود که نصب مجدد آن دشوار شود. افزایش قطر مقطع، تغییر شکل حلقه و کاهش خاصیت ارتجاعی از نشانههایی هستند که باید جدی گرفته شوند.
در چنین شرایطی، صرفاً تعویض اورینگ با قطعهای مشابه مشکل را حل نمیکند. اگر جنس جدید نیز با سیال سازگاری نداشته باشد، احتمال تکرار خرابی وجود دارد.
بادکردن اورینگ در روغن؛ آیا هر روغنی باعث تورم میشود؟
خیر. بادکردن اورینگ در روغن به نوع روغن و جنس اورینگ بستگی دارد. ترکیبات مختلف روغن، افزودنیها و ساختار الاستومر میتوانند واکنش متفاوتی ایجاد کنند. بنابراین نمیتوان گفت هر روغن باعث بادکردن هر نوع اورینگی میشود.
برای نمونه، NBR معمولاً برای بسیاری از کاربردهای مرتبط با روغنهای نفتی انتخاب رایجی است، در حالی که EPDM با روغنهای معدنی سازگاری مناسبی ندارد. FKM نیز در بسیاری از کاربردهای روغنی و دمای بالا عملکرد مناسبی دارد، اما انتخاب نهایی همچنان باید بر اساس نوع دقیق سیال و شرایط کاری انجام شود. Parker در جدولهای سازگاری خود نیز تفاوت قابلتوجه عملکرد الاستومرها در برابر روغن و سایر سیالات را نشان میدهد.
حتی در یک گروه مشخص از روغنها نیز افزودنیهای موجود در سیال میتوانند رفتار اورینگ را تغییر دهند. به همین دلیل، برای کاربردهای حساس بهتر است سازگاری جنس اورینگ و سیال واقعی بررسی شود، نه اینکه فقط نام کلی روغن در نظر گرفته شود.
انتخاب جنس اورینگ چگونه از تورم جلوگیری میکند؟
انتخاب جنس اورینگ باید بر اساس شرایط واقعی کار انجام شود. نمیتوان یک ماده را برای تمام محیطهای صنعتی مناسب دانست. نوع سیال، حداقل و حداکثر دمای کاری، فشار، حرکت قطعه و مدت تماس با سیال روی انتخاب متریال اثر دارند.
NBR
NBR یکی از مواد رایج برای آببندی در برابر بسیاری از روغنها و سیالات نفتی است. با این حال، تمام گریدهای NBR رفتار یکسانی ندارند و نوع ترکیب لاستیک نیز اهمیت دارد. حتی در NBR، ترکیب ماده میتواند روی میزان مقاومت در برابر تورم اثر بگذارد.
EPDM
EPDM در بسیاری از کاربردهای آبی، بخار و برخی مواد شیمیایی عملکرد خوبی دارد، اما برای بسیاری از روغنهای معدنی گزینه مناسبی نیست. بنابراین استفاده از EPDM در یک سیستم روغنی بدون بررسی سازگاری میتواند به تورم و خرابی آببند منجر شود.
FKM
FKM در بسیاری از کاربردهای دمای بالا و تماس با روغن و هیدروکربنها گزینه مناسبی محسوب میشود. با این حال، FKM نیز برای تمام سیالات مناسب نیست و باید نوع سیال و محدوده دمایی واقعی بررسی شود.
بنابراین انتخاب جنس اورینگ باید از روی سیال + دما + فشار + نوع حرکت + شرایط نصب انجام شود، نه صرفاً بر اساس قیمت یا ظاهر قطعه.
حرارت چه تأثیری بر تغییر سایز اورینگ دارد؟
دمای بالا میتواند مشکل سازگاری اورینگ را شدیدتر کند. زمانی که لاستیک همزمان در معرض یک سیال ناسازگار و دمای بالا قرار میگیرد، واکنش ماده میتواند سریعتر یا شدیدتر شود.
در بعضی شرایط، حرارت باعث نرمشدن اولیه ماده و در ادامه باعث سختشدن، کاهش خاصیت ارتجاعی و افزایش تغییر شکل دائمی میشود. Parker نیز تأکید میکند که افزایش دما میتواند اثر محیط شیمیایی روی الاستومر را بیشتر کند.
به همین دلیل، اگر تغییر سایز اورینگ بعد از کارکرد در دمای بالا مشاهده شد، نباید فقط اندازه قطعه را بررسی کرد. باید مشخص شود که آیا سیال، دما یا ترکیب این دو عامل باعث تغییر خواص لاستیک شده است.
آیا فشار بالا باعث بادکردن اورینگ میشود؟
فشار بالا میتواند باعث خرابی و تغییر شکل اورینگ شود، اما این اتفاق با swelling شیمیایی تفاوت دارد.
در فشار زیاد، اگر فاصله بین قطعات یا طراحی شیار مناسب نباشد، بخشی از اورینگ میتواند به سمت فضای خالی حرکت کند. این پدیده به extrusion معروف است و ظاهر آن با تورم ناشی از جذب سیال متفاوت است.
بنابراین هنگام بررسی علت بادکردن اورینگ باید بین دو حالت تفاوت قائل شد:
- اگر کل اورینگ بزرگتر و نرمتر شده باشد، ناسازگاری با سیال یکی از مظنونهای اصلی است.
- اگر یک قسمت از اورینگ به داخل فاصله بین قطعات رانده شده باشد، فشار و طراحی شیار را باید بررسی کرد.
- اگر اورینگ سخت، ترکخورده یا شکننده شده باشد، دما، پیری حرارتی یا تخریب شیمیایی میتواند عامل اصلی باشد.
طراحی صحیح شیار، انتخاب سختی مناسب و کنترل فاصله بین قطعات در کاربردهای پرفشار اهمیت زیادی دارد.
از کجا بفهمیم علت ورم کردن اورینگ، ناسازگاری شیمیایی است؟
برای تشخیص علت ورم کردن اورینگ ابتدا نمونه خرابشده را با یک اورینگ نو از همان مدل مقایسه کنید.
اگر اورینگ خرابشده نسبت به نمونه نو:
- قطر مقطع بیشتری دارد،
- نرمتر یا حالت اسفنجی پیدا کرده،
- شکل اولیه خود را از دست داده،
- داخل شیار بهدرستی قرار نمیگیرد،
- سطح آن چسبناک یا غیرعادی شده،
- یا پس از تماس با سیال تغییر رنگ داده است،
باید سازگاری متریال با سیال بررسی شود.
Parker در بررسیهای سازگاری سیالات نیز تأکید میکند که تغییر حجم، تغییر سختی و افت خواص مکانیکی همگی برای ارزیابی عملکرد یک آببند اهمیت دارند. صرفاً مشاهده نشتی برای تشخیص خرابی کافی نیست.
جلوگیری از بادکردن اورینگ چگونه انجام میشود؟
مؤثرترین روش جلوگیری از بادکردن اورینگ انتخاب متریال مناسب پیش از نصب است. برای این کار ابتدا باید نوع دقیق سیال مشخص شود و سپس دمای حداقل، دمای حداکثر و فشار کاری تعیین شود.
همچنین هنگام تعویض اورینگ، فقط اندازه قطعه را ملاک قرار ندهید. دو اورینگ با ابعاد یکسان میتوانند از مواد متفاوتی ساخته شده باشند و در یک محیط مشخص عملکرد کاملاً متفاوتی داشته باشند.
در کاربردهای حساس بهتر است این موارد بررسی شوند:
نوع سیال: روغن، آب، سوخت، حلال، مواد شیمیایی یا سیال هیدرولیک.
دمای کاری: حداقل و حداکثر دمای واقعی، نه فقط دمای معمول دستگاه.
فشار: فشار ثابت، پیک فشار و تغییرات فشار.
جنس اورینگ: مانند NBR، EPDM، FKM یا سایر الاستومرهای تخصصی.
شرایط نصب: اندازه شیار، میزان فشردگی، کشش اورینگ و احتمال آسیب هنگام نصب.
ابزارهای انتخاب اورینگ نیز دقیقاً بر همین اساس کار میکنند؛ برای مثال Parker در ابزار انتخاب خود، دما، گروه پلیمر، سختی و نوع سیال را برای انتخاب متریال در نظر میگیرد.
برای رفع علت بادکردن اورینگ چه کاری انجام دهیم؟
علت بادکردن اورینگ در بسیاری از موارد به ناسازگاری بین جنس الاستومر و سیال برمیگردد، اما دمای بالا، فشار، طراحی نامناسب شیار و شرایط نصب نیز میتوانند خرابی آببند را تشدید کنند.
اگر اورینگ در تماس با روغن متورم شده، ابتدا باید نوع روغن و جنس اورینگ مشخص شود. سپس دمای کاری و فشار سیستم بررسی شود. تعویض اورینگ بدون پیدا کردن علت اصلی، احتمال تکرار خرابی را افزایش میدهد.
برای انتخاب جنس اورینگ مناسب، بهتر است اطلاعاتی مانند قطر داخلی، قطر مقطع، نوع سیال، دمای کاری و فشار را در اختیار داشته باشید تا بتوان متریال مناسب را بر اساس شرایط واقعی دستگاه انتخاب کرد.
اگر برای انتخاب اورینگ صنعتی مناسب نیاز به راهنمایی دارید، میتوانید مشخصات قطعه و شرایط کاری آن را برای کارشناسان کارابلبرینگ ارسال کنید تا گزینه مناسب را از نظر جنس و ابعاد بررسی کنید.