Хидравличният цилиндър започва да пропуска течност, когато маншетът загуби еластичността си или се изтърка о щока: налягането пада, линията спира, а ремонтът се свежда до търсене на уплътнение с нужния профил. Стандартен гумен маншет често го няма под ръка в нужния размер, а ресурсът му в динамичен възел е малък. Производството на полиуретанови маншети решава и двата проблема: лятият полиуретан държи уплътнението няколко пъти по-дълго от гумата и се лее за всякакъв профил по чертеж. По-нататък ще разгледам с какво полиуретановият маншет е по-добър от гумения и от PTFE, как да се избере твърдостта, по коя технология се прави и какво е нужно за поръчка в завода.
Защо полиуретановият маншет надживява гумения
Полиуретанът съчетава износоустойчивост и висока якост на опън, затова маншетът от него държи херметичност в подвижен възел по-дълго от гумения и по-добре устоява на изтласкване в междината под налягане. Това е главната причина за преминаването към полиуретанови уплътнения в хидравликата.
Работната повърхност на маншета постоянно се трие о щока или стената на цилиндъра, и точно износването определя ресурса. Изтриването на лятия полиуретан по DIN 53516 е 38-39 мм³, докато при NBR каучука, най-разпространения материал за уплътнения, то достига 80-150 мм³. При равни други условия полиуретановата кромка се изтърква няколко пъти по-бавно. Вторият фактор е якостта на опън: при полиуретана тя е 39-87 МПа срещу 10-25 МПа при NBR каучука. По-високата якост означава, че маншетът не се къса по кромката и не се изтласква в междината между щока и водача при пулсиращо налягане.
Полиуретанът също така държи масла и хидравлични течности на нивото на маслоустойчивата гума, но значително я превъзхожда по износване. Работният диапазон от -60 до +100 °C покрива повечето промишлени хидросистеми, от техника на студа до нагрети възли.
Още едно предимство е съпротивлението на разкъсване по кромката. Уплътнителната кромка на маншета постоянно работи на предела, обгръщайки щока при всеки ход. Гума с ниска якост на опън бързо надкъсва тази зона, и маншетът започва да пропуска на тънка струйка дори при цяла основна част. Полиуретанът с неговата по-висока якост държи кромката цяла значително по-дълго, затова уплътнението излиза от строя постепенно и предсказуемо, а не с внезапна теч. За хидросистеми, където внезапният отказ на уплътнението означава аварийно спиране, тази предсказуемост на ресурса често е по-важна от самата цифра на износоустойчивост.
Сравнение на материалите за маншети в числа
За уплътненията са важни три параметъра едновременно: износоустойчивост, якост на опън и устойчивост на средата. По-долу са обобщени справочните характеристики на материалите, от които най-често се правят маншети и семеринги.
| Материал | Изтриване (DIN 53516), мм³ | Работна температура, °C | Твърдост | Якост на опън, МПа | Устойчивост на масла |
|---|---|---|---|---|---|
| Полиуретан (ТИМОЛ) | 38-39 | -60…100 | 85A-95A | 39-87 | отлична |
| Каучук NBR | 80-150 | -30…100 | 40A - 90A | 10-25 | добра |
| Силиконов каучук | 150-350 | -60…230 | 20A - 80A | 5-12 | умерена |
| Флуоропласт (PTFE) | 200-500 | -200…260 | 50D - 65D | 15-35 | отлична |
Числата обясняват защо полиуретанът доминира в динамичните уплътнения. Силиконовият каучук издържа широк температурен диапазон, но неговото изтриване 150-350 мм³ и якост само 5-12 МПа го правят негоден за натоварени подвижни маншети, това е материал за статични топлоустойчиви уплътнения. Флуоропластът е химически инертен и работи до +260 °C, но неговото изтриване 200-500 мм³ и пълзенето под натоварване ограничават ресурса във възли с триене. NBR каучукът е евтин и маслоустойчив, но отстъпва на полиуретана 3 до 4 пъти по износване и двойно по якост. Полиуретанът дава най-добрия баланс именно за подвижни уплътнения под налягане.
За маншети на щоки и бутала не занижавайте твърдостта в името на мекотата. Прекалено меката кромка под налягане се изтласква в междината между щока и водача и бързо се разрушава. За подвижни уплътнения вземайте по-високите стойности на твърдост, това пряко удължава ресурса. Меките марки оставяйте за статични контактни уплътнения с малко налягане.
Технология на производство на маншети чрез свободно леене
Маншетите от полиуретан се леят по технологията на свободно леене, която не изисква скъпа пресформа под налягане и затова е икономически оправдана дори за единично ремонтно изделие. Това е ключово предимство, когато е нужен маншет с нестандартен профил за конкретен възел.
Процесът започва с подготовка на форма за нужния профил на маншета: монтажен диаметър, височина, форма на уплътнителната кромка. Полиуретан със зададена твърдост се залива във формата и се полимеризира, след което изделието при нужда се довежда до точния размер. Тъй като свободното леене позволява да се възпроизвежда сложна геометрия, заводът прави не само маншети, но и семеринги за уплътняване на валове и демпферни пръстени за хидравлика и пневматика. Материалът не оставя следи по спрегнатите повърхности и не привлича замърсявания, затова възелът по-дълго остава чист. Повече за услугата производство четете в раздел Услуги.
Изборът на твърдост на етапа на леене е критичен. Един и същ полиуретан в различна твърдост се държи като различни материали: меката кромка приляга по-добре, но държи налягането по-зле, твърдата обратно. Затова технологът задава твърдостта според конкретните условия на уплътнение.
Свободното леене е изгодно и с това, че позволява да се правят ремонтни размери. Когато щоката или цилиндърът вече са преточени за ремонт и стандартен маншет не пасва по диаметър, формата се подготвя за фактическия размер на спрегнатите детайли. Това спасява износен възел, който иначе би трябвало да се бракува поради липса на уплътнение с нужния размер в каталозите. За старо или рядко оборудване, свалено от производство, изработката на маншет по фактическите размери често е единственият начин да се върне машината в работа.
Къде се прилагат полиуретановите маншети и как да се поръчат
Полиуретановите маншети, семеринги и уплътнителни пръстени работят в хидравлични и пневматични уредби, преси, хидропомпи, щоки на цилиндри и възли с въртящи се валове. Тяхната задача е да херметизират съединение, да не пропускат работната течност навън и да пазят възела от прах и влага отвън, осигурявайки при това свободен ход на подвижните детайли.
Най-удобният начин да се получи точен маншет е да се снемат размерите от старото уплътнение и спрегнатите детайли: диаметъра на щоката или буталото, монтажния диаметър на канала, неговата ширина и дълбочина, а също и да се фиксира профилът на кромката. Ако старият маншет е запазен, достатъчно е да се предаде като образец и заводът ще възпроизведе геометрията без отделен чертеж. Когато уплътнението се разрушава често, си струва заедно да се прегледа и междината във възела: понякога причината не е в материала на маншета, а в износен водач, който увеличава междината и провокира изтласкване на кромката.
За да поръчате изработка на маншет за вашия възел, предоставете на завода чертеж на уплътнението или образец на стария маншет заедно с условията на работа: тип течност, температура, характер на движение и нужна твърдост. По тези данни технологът ще подбере марката полиуретан, а производството ще възпроизведе профила по технологията на свободно леене. Готовите типоразмери на уплътнители вижте в каталога, а за изчисление по нестандартен профил се обръщайте към завода ТИМОЛ през страницата Контакти.