Dėl sandariklių gedimų gamintojai kasmet patiria daugiau kaip $2,3 mln. neplanuotų prastovų, o 65% inžinierių renkasi Buna-N sandariklius aukštatemperatūriams taikymams, kai jie sugenda per 6 mėnesius, o 40% renkasi brangius Vitono sandariklius standartiniams taikymams, kai ekonomiški Buna-N sandarikliai vienodai gerai veiktų dešimtmečius. ⚠️
Buna-N sandarikliai pasižymi puikiomis eksploatacinėmis savybėmis ir ekonomiškumu standartiniuose pneumatiniuose įrenginiuose iki 80 °C ir geru atsparumu cheminėms medžiagoms, o vitono sandarikliai pasižymi puikiomis eksploatacinėmis savybėmis aukštoje temperatūroje iki 200 °C ir išskirtiniu atsparumu cheminėms medžiagoms, tačiau jų kaina yra 3-5 kartus didesnė, todėl medžiagos pasirinkimas yra labai svarbus siekiant optimizuoti eksploatacines savybes ir ekonomiškumą.
Praėjusią savaitę dirbau su Dženifer, techninės priežiūros inžiniere iš plastikų gamybos gamyklos Ohajuje, kurios pneumatiniai cilindrai dėl karščio poveikio sugesdavo kas 3 mėnesius. Perėjus nuo "Buna-N" prie mūsų "Bepto Viton" sandariklių rinkinių, jos cilindrai nepriekaištingai veikė daugiau kaip 8 mėnesius 150 °C aplinkoje.
Turinys
- Kokios yra pagrindinės cheminės ir fizikinės "Buna-N" ir "Viton" savybės?
- Kaip temperatūros intervalai veikia sandariklio veikimą ir tarnavimo laiką?
- Kuri sandarinimo medžiaga yra atsparesnė cheminėms medžiagoms?
- Kada turėtumėte rinktis "Buna-N", o kada "Viton" pagal kainą ir našumą?
Kokios yra pagrindinės cheminės ir fizikinės "Buna-N" ir "Viton" savybės?
Supratimas apie pagrindines medžiagų savybes padeda inžinieriams parinkti optimalią sandarinimo medžiagą konkrečioms pneumatinių cilindrų reikmėms.
Buna-N (nitrilas) pasižymi puikiu atsparumu alyvai, geromis mechaninėmis savybėmis ir ekonomiškumu. Kietumas pagal Šoro A skalę yra 70-90, o atsparumas tempimui - iki 24 MPa1, o vitonas (fluoroelastomeras) pasižymi ypatingu atsparumu cheminėms medžiagoms, didesniu atsparumu aukštesnėms temperatūroms ir išskirtiniu ilgaamžiškumu - jo kietumas pagal Šoro A skalę siekia 75-95, o tempimo stipris - iki 20 MPa.
Medžiagos sudėtis
Buna-N (NBR - nitrilo butadieno kaučiukas):
- Sintetinio kaučiuko kopolimeras
- Akrilnitrilo kiekis: 18-50%.
- Puikus atsparumas alyvai ir degalams
- Geros mechaninės savybės
- Ekonomiška gamyba
Vitonas (FKM - fluoroelastomeras):
- Fluorintas sintetinis kaučiukas
- Didelis fluoro kiekis (65-70%)
- Išskirtinis cheminis inertiškumas
- Puikus terminis stabilumas
- Aukščiausios kokybės medžiaga
Fizinių savybių palyginimas
| Turtas | Buna-N | Vitonas |
|---|---|---|
| Kietumas pagal Šoro skalę A | 70-90 | 75-95 |
| Tempimo jėga | 10-24 MPa | 10-20 MPa |
| Pailgėjimas pertrūkio metu | 200-600% | 150-300% |
| Suspaudimo rinkinys | Geras | Puikus |
| Atsparumas plyšimui | Geras | Puikus |
| Atsparumas dilimui | Geras | Labai geras |
Pralaidumo charakteristikos
Dujų pralaidumas (mažesnis reiškia geresnis):
- Buna-N: Vidutinis pralaidumas dujoms
- Vitonas: Labai mažas pralaidumas, puikus dujų barjeras
- Oro sulaikymas: Vitono sistemos ilgiau išlaiko slėgį
- Nuotėkio rodikliai: Vitonas sumažina sistemos oro sąnaudas
Gamybos aspektai
Buna-N sandariklius lengviau gaminti naudojant standartinius liejimo procesus, o vitono sandariklius dėl jų atsparumo cheminėms medžiagoms reikia specialiai apdoroti. Tai turi įtakos ir kainai, ir prieinamumui, o Buna-N turi trumpesnį atlikimo laiką ir platesnes tiekėjų pasirinkimo galimybes.
Kaip temperatūros intervalai veikia sandariklio veikimą ir tarnavimo laiką?
Temperatūros poveikis daro didelę įtaką sandarinimo medžiagų eksploatacinėms savybėms, o kiekviena medžiaga turi skirtingus veikimo diapazonus ir gedimo būdus.
Buna-N optimaliai veikia nuo -40 °C iki +100 °C, o trumpalaikis veikimas yra priimtinas iki +120 °C, o Vitonas pasižymi puikiomis savybėmis nuo -20°C iki +200°C, o nepertraukiamo veikimo temperatūra siekia +230°C2, todėl temperatūra yra pagrindinis pasirinkimo kriterijus, kai Buna-N greitai suyra ir sukietėja.
Darbinės temperatūros diapazonai
| Temperatūros diapazonas | Buna-N našumas | "Viton Performance |
|---|---|---|
| nuo -40 °C iki -20 °C | Geras (šiek tiek sustingęs) | Sąžininga (ribotas lankstumas) |
| Nuo -20 °C iki +20 °C | Puikus | Puikus |
| nuo +20 °C iki +80 °C | Puikus | Puikus |
| nuo +80 °C iki +120 °C | Gerai (sutrumpintas tarnavimo laikas) | Puikus |
| nuo +120 °C iki +150 °C | Prastas (greitas gedimas) | Puikus |
| nuo +150 °C iki +200 °C | Greitai neveikia | Geras |
| Aukštesnė nei +200 °C temperatūra | Netinka | Ribotas trumpalaikis naudojimas |
Su temperatūra susiję gedimo būdai
Buna-N gedimai aukštoje temperatūroje:
- Kietėjimas ir įtrūkimai aukštesnė nei 100 °C
- Elastingumo praradimas dėl to atsiranda nuotėkis
- Spartesnis senėjimas trumpesnis tarnavimo laikas
- Suspaudimo rinkinys sukelia nuolatinę deformaciją
Vitono temperatūros privalumai:
- Išlaikomas lankstumas esant aukštai temperatūrai
- Puikus atsparumas karščiui
- Minimalus suspaudimo rinkinys net 200 °C temperatūroje
- Stabilios savybės plačiame temperatūrų diapazone
Tarnavimo trukmė priklausomai nuo temperatūros
Nepertraukiamai dirbant 80 °C temperatūroje:
- Buna-N: 12-24 mėnesių tipinis tarnavimo laikas
- Vitonas: 5-10 metų tipinis tarnavimo laikas
Nepertraukiamai dirbant 120 °C temperatūroje:
- Buna-N: 1-3 mėnesiai iki gedimo
- Vitonas: 2-5 metų patikimas veikimas
Šiluminio ciklo poveikis
Pakartotiniai šildymo ir šaldymo ciklai skirtingai veikia medžiagas:
- Buna-N pasižymi geru atsparumu terminiam ciklui iki 80 °C
- Vitonas puikiai tinka terminio cikliškumo darbams iki 200 °C temperatūroje.
- Atsparumas nuovargiui yra pranašesnis už "Viton", kai važiuojama aukštoje temperatūroje.
Maiklas, Kalifornijoje esančios maisto perdirbimo gamyklos procesų inžinierius, kas mėnesį keitė Buna-N sandariklius, kurie buvo naudojami valant garais iki 130 °C temperatūros. Perėjus prie mūsų "Bepto Viton" sandariklių rinkinių, jo techninės priežiūros intervalai pailgėjo iki daugiau nei 18 mėnesių, todėl jis sutaupė ir prastovų, ir keitimo išlaidų.
Kuri sandarinimo medžiaga yra atsparesnė cheminėms medžiagoms?
Nuo suderinamumo su cheminėmis medžiagomis priklauso sandarinimo ilgaamžiškumas ir sistemos patikimumas, nes kiekviena medžiaga pasižymi skirtingais atsparumo profiliais skirtingoms cheminėms aplinkoms.
Buna-N yra labai atsparus naftos alyvoms, hidrauliniams skysčiams ir alifatiniams angliavandeniliams.3 bet išbrinksta aromatiniuose tirpikliuose ir ketonuose, o Vitonas pasižymi ypatingu atsparumu rūgštims, šarmams, oksidatoriams ir daugumai cheminių medžiagų, išskyrus aminus ir didelės pH koncentracijos tirpalus.4, todėl cheminių medžiagų poveikis yra lemiamas atrankos veiksnys atšiaurioje aplinkoje.
Atsparumo cheminėms medžiagoms palyginimas
| Cheminė klasė | Buna-N atsparumas | Vitono atsparumas |
|---|---|---|
| Naftos alyvos | Puikus | Geras |
| Hidrauliniai skysčiai | Puikus | Geras |
| Aromatiniai angliavandeniliai | Prastas | Puikus |
| Ketonai | Prastas | Puikus |
| Rūgštys (mineralinės) | Sąžiningai | Puikus |
| Bazės (ėsdinančios) | Prastas | Geras |
| Oksiduojančios medžiagos | Prastas | Puikus |
| Garo | Sąžiningai | Geras |
| Ozonas | Prastas | Puikus |
Konkrečios cheminių medžiagų naudojimo sritys
Buna-N Rekomenduojama naudoti:
- Standartinės pneumatinės sistemos su oro ir alyvos tepimu
- Hidraulinės sistemos su mineralinėmis alyvomis
- Benzino ir (arba) dyzelino degalų sistemos
- Bendrosios pramoninės programos
- Vandens pagrindo sistemos
Viton Rekomenduojama:
- Cheminio apdorojimo aplinka
- Aukštos temperatūros garo naudojimo būdai
- Oksiduojančių cheminių medžiagų poveikis
- Aromatinių tirpiklių aplinka
- Agresyvių valymo cheminių medžiagų poveikis
Brinkimas ir degradacija
Tūrio brinkimas bendruose skysčiuose (24 val. 23 °C temperatūroje):
| Skystis | "Buna-N Swell | "Viton Swell |
|---|---|---|
| Variklinė alyva | <5% | <10% |
| Benzinas | <15% | <5% |
| Acetonas | >100% | <5% |
| Metanolis | <20% | <5% |
| Hidraulinis skystis | <10% | <15% |
Aplinkos streso veiksniai
Atsparumas UV spinduliams ir ozonui:
- Buna-N greitai suyra veikiant UV spinduliams ir ozonui5
- Vitonas pasižymi puikiu atsparumu UV spinduliams ir ozonui.
- Naudojimas lauke labai palankus Viton pasirinkimas
- Kontroliuojama vidaus aplinka leidžiama naudoti Buna-N
Kada turėtumėte rinktis "Buna-N", o kada "Viton" pagal kainą ir našumą?
Ekonominiais sumetimais reikia suderinti pradines sandarinimo išlaidas su bendromis sistemos gyvavimo ciklo išlaidomis, techninės priežiūros reikalavimais ir eksploataciniu patikimumu.
Standartinėms pneumatinėms sistemoms, kurių temperatūra mažesnė nei 80 °C ir kuriose cheminių medžiagų poveikis yra minimalus, pasirinkite "Buna-N", kai mažesnė 70% kaina užtikrina puikią vertę, o "Viton" rinkitės aukštatemperatūrėms sistemoms, kurių temperatūra viršija 100 °C, agresyviai cheminei aplinkai, kritinėms sistemoms, kuriose reikia didžiausio patikimumo, arba sistemoms, kuriose sandariklių keitimo išlaidos viršija medžiagų kainų skirtumus.
Išlaidų analizės sistema
Pradinės medžiagų sąnaudos (santykinės):
- Buna-N sandarikliai: Bazinės išlaidos (1,0x)
- Vitono sandarikliai: 3-5 kartų didesnės pradinės išlaidos
- Kainos apimties nustatymas: Sumažina sąnaudų skirtumą
- Pasirinktiniai junginiai: Gali dar labiau padidinti išlaidas
Bendra nuosavybės kaina
| Sąnaudų veiksnys | Buna-N poveikis | Vitono poveikis |
|---|---|---|
| Pradinė plombos kaina | Žemas | Aukštas |
| Keitimo dažnumas | Aukštesnė | Žemiau |
| Prastovos sąnaudos | Didesnis (dažnesnis) | Mažesnis (retesnis) |
| Atsargų sąnaudos | Mažesnės vieneto sąnaudos | Didesnės vieneto sąnaudos |
| Darbo sąnaudos | Aukštesnė (dažnas aptarnavimas) | Žemesnė (išplėstinis aptarnavimas) |
Paraiška pagrįstas atrankos vadovas
Pasirinkite Buna-N, kai:
- Nuolatinė žemesnė nei 80 °C darbinė temperatūra
- Standartinės pneumatinių sistemų taikymo sritys
- Tik naftos alyvos arba hidraulinio skysčio poveikis
- Išlaidų optimizavimas yra svarbiausias rūpestis
- Lengva prieiga prie techninės priežiūros
- Nekritinės taikomosios programos, toleruojančios prastovas
Pasirinkite "Viton", kai:
- Darbinė temperatūra aukštesnė nei 100 °C
- Cheminio apdorojimo aplinka
- Kritinės programos, kurioms reikia maksimalaus veikimo laiko
- Sunkiai prieinamos techninės priežiūros vietos
- Ilgalaikis patikimumas yra labai svarbus
- Reikalingas bendros nuosavybės kainos optimizavimas
"Bepto Seal Solutions
"Bepto" siūlo išsamius abiejų medžiagų sandariklių rinkinius:
Buna-N sandariklių rinkiniai: Ekonomiški sprendimai standartiniams taikymams su visais sandariklių rinkiniais, O-žiedų ir tarpiklių komplektais, suprojektuotais taip, kad juos būtų galima lengvai pakeisti vietoje.
Vitono sandariklių rinkiniai: Aukščiausios kokybės sandarikliai, skirti sudėtingoms reikmėms, siūlomi įvairių kietumo laipsnių ir pagal užsakymą pagaminti mišiniai, skirti specifiniam suderinamumui su cheminėmis medžiagomis.
Techninis palaikymas: Mūsų inžinierių komanda pateikia cheminio suderinamumo lenteles, temperatūrinius rodiklius ir konkrečioms reikmėms skirtas rekomendacijas, kad būtų užtikrintas optimalus sandariklio pasirinkimas.
Teksase esančios cheminių medžiagų perdirbimo įmonės vadovė Lisa kasmet išleisdavo $15 000 eurų, keisdama "Buna-N" sandariklius rūgščioje aplinkoje. Perėjus prie mūsų "Bepto Viton" sandariklių, jos metinės išlaidos sandarikliams sumažėjo iki $8 000, nepaisant didesnių medžiagų sąnaudų, nes jų tarnavimo laikas buvo 5 kartus ilgesnis.
Išvada
Renkantis sandariklio medžiagą reikia suderinti temperatūros reikalavimus, cheminių medžiagų poveikį ir ekonominius veiksnius, nes standartinėms reikmėms Buna-N medžiaga yra ekonomiška, o Viton - itin kokybiška ir tinka sudėtingoms aplinkos sąlygoms.
DUK apie pneumatinių cilindrų sandarinimo medžiagas
K: Kiek ilgiau tarnauja Vitono sandarikliai, palyginti su Buna-N sandarikliais, naudojamais aukštoje temperatūroje?
Naudojant aukštesnėje nei 100 °C temperatūroje, Vitono sandarikliai paprastai tarnauja 5-10 kartų ilgiau nei Buna-N sandarikliai. Esant 150 °C temperatūrai, Buna-N gali sugesti per kelias savaites, o Viton patikimai veikia daugelį metų.
K: Ar galima naudoti "Buna-N" sandariklius maisto produktams?
Taip, galima įsigyti ir maisto pramonėje plačiai naudoti maistui skirtų Buna-N junginių. Tačiau aukštesnėje nei 100 °C temperatūroje vykstantiems valymo ciklams labiau tinka vitonas.
Klausimas: Kokia yra temperatūros riba, kai turėčiau pereiti nuo "Buna-N" prie "Viton"?
Kryžminis taškas paprastai yra apie 100 °C nepertraukiamo veikimo temperatūroje. Esant aukštesnei temperatūrai, ilgesnis Vitono tarnavimo laikas dažnai pateisina didesnę pradinę jo kainą.
K: Ar Vitono sandarikliai tinka naudoti žemoje temperatūroje?
Vitono lankstumas žemoje temperatūroje, žemesnėje nei -20 °C, yra ribotas. Taikant žemesnėje nei -30 °C temperatūroje, dažnai geriau tinka specializuoti žemos temperatūros Buna-N junginiai.
K: Kaip nustatyti cheminį suderinamumą su konkrečia programa?
Kreipkitės į mūsų techninę komandą ir nurodykite konkrečias cheminių medžiagų poveikio detales. Pateikiame išsamias suderinamumo lenteles ir galime rekomenduoti optimalią sandarinimo medžiagą ir junginį, atitinkantį jūsų naudojimo reikalavimus.
-
“ASTM D2240-15 Standartinis gumos savybių bandymo metodas - kietumas diurometru”,
https://www.astm.org/d2240-15r21.html. Standartas, nustatantis gumos kietumo matavimą. Įrodymo vaidmuo: standartas; Šaltinio tipas: standartas. Palaiko: Šoro A kietumas 70-90 ir tempimo stipris iki 24 MPa. ↩ -
“Vitono fluoroelastomerų pasirinkimo vadovas”,
https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/performance-elastomers/public/documents/Viton-Selection-Guide.pdf. Techninis vadovas, kuriame pateikiamos FKM sandariklių šiluminės ribos. Evidence role: statistic; Source type: industry. Palaiko: Vitonas pasižymi geriausiomis savybėmis nuo -20°C iki +200°C, o nepertraukiamai gali veikti iki +230°C. ↩ -
“Parker O-Ring Handbook”,
https://www.parker.com/Literature/O-Ring%20Division%20Literature/ORD%205700.pdf. Išsamus elastomerų cheminio suderinamumo vadovas. Įrodymo vaidmuo: mechanizmas; Šaltinio tipas: pramonė. Palaiko: Buna-N pasižymi puikiu atsparumu naftos alyvoms, hidrauliniams skysčiams ir alifatiniams angliavandeniliams. ↩ -
“FKM”,
https://en.wikipedia.org/wiki/FKM. Fluoroelastomerų cheminio atsparumo savybių techninė apžvalga. Evidence role: general_support; Source type: research. Palaiko: Vitonas pasižymi puikiu atsparumu rūgštims, šarmams, oksidatoriams ir daugumai cheminių medžiagų, išskyrus aminus ir didelės pH koncentracijos tirpalus. ↩ -
“Nitrilo kaučiuko degradacija dėl ozono ir ultravioletinių spindulių”,
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8073030/. Mokslinė studija, kurioje vertinamas NBR degradacijos poveikis aplinkai. Įrodomoji reikšmė: mechanizmas; Šaltinio tipas: mokslinis tyrimas. Palaiko: Buna-N greitai suyra veikiant UV spinduliams ir ozonui. ↩
