Pierścień uszczelniający kosztuje grosze, ale jego awaria zatrzymuje prasę hydrauliczną, powoduje spadek ciśnienia w cylindrze i zalewa węzeł olejem. Gdy gumowy pierścień twardnieje, pęka i zaczyna przepuszczać co kilka miesięcy, personel remontowy wymienia go raz po raz, a linia stoi. Pierścienie poliuretanowe TIMOL mają odporność na zużycie 10 razy wyższą od standardowej gumy, utrzymują ciśnienie bez trwałej deformacji i pracują w zakresie od -60 do +100 °C. Poniżej omówimy, gdzie pracują takie pierścienie, czym przewyższają gumę, silikon i PTFE, jak dobrać twardość i zamówić wykonanie według rysunku.
Gdzie stosuje się pierścienie poliuretanowe
Pierścienie poliuretanowe stoją tam, gdzie wymagana jest jednocześnie szczelność pod ciśnieniem i odporność na tarcie. Są to uszczelnienia hydro- i pneumocylindrów, armatura odcinająca, połączenia kołnierzowe rurociągów, grupy tłokowe i tłoczyskowe, węzły pracujące w wodzie, oleju i słabo agresywnych roztworach. Pierścień dociska się do powierzchni i zapewnia szczelny nacisk, a elastyczność poliuretanu kompensuje mikronierówności i bicie.
W ruchomych węzłach pierścień ulega stałemu tarciu o tłoczysko lub cylinder. Właśnie tu poliuretan wykazuje największą przewagę nad gumą: ścieralność wg DIN 53516 poliuretanu wynosi 38-39 mm³, podczas gdy gumy SBR — 100-200 mm³, czyli guma ściera się kilkakrotnie szybciej przy jednakowym skoku tłoczyska. W połączeniach statycznych pierścień pełni rolę uszczelki, i tu ważna jest zdolność materiału do utrzymania kształtu pod długotrwałym ściskaniem bez trwałej deformacji.
Technologia odlewania swobodnego pozwala wykonać pierścień dowolnego przekroju: okrągłego, prostokątnego, owalnego, z fazą lub złożonym profilem pod konkretne miejsce osadzenia. Typowe typowymiary i wykonanie według rysunku przedstawione są w katalogu wyrobów poliuretanowych.
Dlaczego poliuretan przewyższa gumę, silikon i PTFE
Poliuretan łączy odporność na zużycie, wytrzymałość i elastyczność w proporcji nieosiągalnej dla klasycznych materiałów uszczelnień. Guma jest szczelna, ale szybko się ściera i starzeje; PTFE jest chemicznie obojętny, ale ma niską odporność na zużycie; silikon wytrzymuje temperaturę, ale jest słaby na rozrywanie. Poliuretan zamyka wszystkie trzy słabe strony jednocześnie.
W porównaniu z gumą NBR (ścieralność 80-150 mm³) i SBR (100-200 mm³) poliuretan traci w teście abrazyjnym zaledwie 38-39 mm³. Wytrzymałość na rozrywanie poliuretanu wynosi 39-87 MPa wobec 10-25 MPa gumy nitrylowej, dlatego pierścień nie pęka na krawędziach i lepiej utrzymuje nacisk. Silikon pokrywa szeroki zakres temperaturowy, ale jego ścieralność to 150-350 mm³, a wytrzymałość na rozrywanie zaledwie 5-12 MPa, dlatego jako uszczelnienie robocze pod ciśnieniem nie może z nim konkurować. PTFE ma minimalne tarcie i chemiczną obojętność, lecz jego ścieralność 200-500 mm³ i skłonność do pełzania pod obciążeniem czynią go przydatnym raczej do ślizgowych pierścieni przeciwciernych niż do obciążonych uszczelnień.
Kolejną zaletą poliuretanu jest pamięć mechaniczna. Po zdjęciu ciśnienia materiał wraca do pierwotnego kształtu, podczas gdy guma z czasem ulega trwałej deformacji i przestaje uszczelniać. To bezpośrednio wydłuża odstęp międzyremontowy.
Tabela porównawcza materiałów do pierścieni uszczelniających
| Materiał | Ścieralność DIN 53516, mm³ | Temp. rob., °C | Twardość | Wytrzymałość na rozrywanie, MPa | Elastyczność odskoku, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | 34-61 |
| Guma NBR | 80-150 | -30…+100 | 40A-90A | 10-25 | 20-45 |
| Guma SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A-80A | 8-20 | 30-55 |
| Silikon VMQ | 150-350 | -60…+230 | 20A-80A | 5-12 | 40-65 |
| PTFE | 200-500 | -200…+260 | 50D-65D | 15-35 | n/d |
Tabela pokazuje, dlaczego w obciążonych ruchomych uszczelnieniach poliuretan nie ma sobie równych wśród elastomerów: najniższa ścieralność (38-39 mm³) łączy się z najwyższą wytrzymałością na rozrywanie (39-87 MPa). Silikon i PTFE wygrywają jedynie zakresem temperaturowym, dlatego wybiera się je wąsko pod warunki termoodporne lub chemicznie agresywne, gdzie zużycie nie jest decydujące.
Wskazówka inżyniera: do ruchomych uszczelnień hydraulicznych cylindrów bierz twardość bliżej górnej granicy zakresu (65-70 Shore D do obciążonych tłoczysk), aby pierścień nie wyciskał się w szczelinie pod wysokim ciśnieniem. Do statycznych pierścieni uszczelniających, gdzie trzeba skompensować nierówność kołnierza, wybieraj miększe gatunki w strefie 70-90 Shore A. I zawsze sprawdzaj promień przekroju i szerokość rowka przed zamówieniem: pierścień powinien wypełniać miejsce osadzenia bez nadmiernego ścisku.
Jak dobrać pierścień do konkretnego węzła
Dobór zaczyna się od geometrii miejsca osadzenia. Do pierścienia okrągłego przekroju potrzebne są: średnica wewnętrzna i zewnętrzna, promień przekroju i wymiary rowka. Do pierścieni prostokątnych i profilowanych potrzebny jest rysunek profilu. Te wymiary określają nacisk i szczelność połączenia.
Następnie ocenia się warunki pracy. Ciśnienie robocze i prędkość ruchu tłoczyska określają twardość: im wyższe ciśnienie, tym twardszy pierścień potrzebny, aby uniknąć wyciskania w szczelinę. Temperatura medium powinna mieścić się w zakresie -60 do +100 °C, w którym poliuretan zachowuje elastyczność i nie kruszy się. Rodzaj medium — olej, woda, słaby kwas lub roztwór soli — wpływa na wybór receptury polimeru.
Oddzielnie uwzględnia się montaż. Pierścień osadza się w rowku lub na powierzchni pasującej z zalecanym naciskiem, bez skręcenia i uszkodzenia krawędzi. Właściwa faza na wlocie do cylindra i czysta powierzchnia bez zadrapań wydłużają zasób uszczelnienia. Zalecenia techniczne dotyczące doboru i montażu zebrane są w dziale informacje techniczne.
Wykonanie pierścieni poliuretanowych na wymiar
Pierścienie niestandardowych typowymiarów wykonuje się przez odlewanie swobodne w formę według rysunku lub wzorca zamawiającego. Najpierw uzgadnia się geometrię przekroju, twardość i recepturę pod medium, następnie wykonuje oprzyrządowanie i zalewa poliuretan. Polimeryzacja odbywa się w kontrolowanej temperaturze, po czym wyrób sprawdza się na zgodność z wymiarami.
Takie podejście pozwala odtworzyć nawet wycofany z produkcji lub importowany pierścień, dla którego trudno znaleźć zamiennik. Wystarczy dostarczyć wzorzec lub stary pierścień do pomiaru. Ilość zamówienia jest elastyczna: od jednej części do pilnej naprawy do partii seryjnych do planowej obsługi parku sprzętu.
Aby zamówić pierścienie do swojego węzła lub uzyskać konsultację w doborze twardości i materiału, prosimy kontaktować się przez kontakty zakładu TIMOL. Inżynierowie pomogą dobrać profil, obliczyć nacisk i zorganizują wykonanie zgodnie z Twoimi wymaganiami.