Um cilindro hidráulico começa a verter fluido quando a vedação perde elasticidade ou se desgasta contra a haste: a pressão cai, a linha para e a reparação resume-se a procurar uma vedação do perfil certo. Muitas vezes não há à mão uma vedação de borracha padrão no tamanho necessário, e a sua vida útil num conjunto dinâmico é curta. A fabricação de vedações de poliuretano resolve os dois problemas: o poliuretano fundido mantém a vedação várias vezes mais tempo do que a borracha e é fundido para qualquer perfil a partir de um desenho. A seguir explico por que uma vedação de poliuretano é melhor do que uma de borracha ou de PTFE, como escolher a dureza, por que tecnologia é feita e o que é preciso para uma encomenda na fábrica.
Por que uma vedação de poliuretano dura mais do que uma de borracha
O poliuretano combina resistência ao desgaste com alta resistência à tração, por isso uma vedação feita dele mantém a estanqueidade num conjunto móvel por mais tempo do que uma de borracha e resiste melhor à extrusão para a folga sob pressão. Esta é a principal razão para a passagem às vedações de poliuretano na hidráulica.
A superfície de trabalho da vedação atrita constantemente contra a haste ou a parede do cilindro, e é o desgaste que determina a vida útil. A abrasão do poliuretano fundido segundo a DIN 53516 é de 38-39 mm³, ao passo que na borracha NBR, o material de vedação mais comum, chega a 80-150 mm³. Em igualdade de condições, um lábio de poliuretano desgasta-se várias vezes mais devagar. O segundo fator é a resistência à tração: no poliuretano é de 39-87 MPa contra 10-25 MPa na borracha NBR. Uma resistência maior significa que a vedação não rasga no lábio e não é extrudida para a folga entre a haste e a guia sob pressão pulsante.
O poliuretano também aguenta óleos e fluidos hidráulicos ao nível da borracha resistente a óleos, mas supera-a significativamente no desgaste. A faixa de trabalho de -60 a +100 °C cobre a maioria dos sistemas hidráulicos industriais, de máquinas no frio a conjuntos aquecidos.
Outra vantagem é a resistência ao rasgamento no lábio. O lábio de vedação da vedação trabalha constantemente no limite, envolvendo a haste a cada curso. A borracha de baixa resistência à tração fissura rapidamente esta zona, e a vedação começa a verter num fio fino mesmo com a parte principal intacta. O poliuretano, com a sua resistência maior, mantém o lábio íntegro por muito mais tempo, por isso a vedação falha de forma gradual e previsível, e não numa fuga súbita. Para sistemas hidráulicos onde uma falha súbita da vedação significa uma paragem de emergência, esta previsibilidade da vida útil é muitas vezes mais importante do que o próprio número de resistência ao desgaste.
Comparação em números dos materiais para vedações
Para as vedações importam três parâmetros ao mesmo tempo: resistência ao desgaste, resistência à tração e resistência ao meio. Abaixo estão resumidas as características de referência dos materiais com que mais frequentemente se fazem vedações e retentores.
| Material | Abrasão (DIN 53516), mm³ | Temperatura de trabalho, °C | Dureza | Resistência à tração, MPa | Resistência aos óleos |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretano (TIMOL) | 38-39 | -60…100 | 85A-95A | 39-87 | excelente |
| Borracha NBR | 80-150 | -30…100 | 40A - 90A | 10-25 | boa |
| Borracha de silicone | 150-350 | -60…230 | 20A - 80A | 5-12 | moderada |
| PTFE | 200-500 | -200…260 | 50D - 65D | 15-35 | excelente |
Os números explicam por que o poliuretano domina nas vedações dinâmicas. A borracha de silicone suporta uma ampla faixa de temperatura, mas a sua abrasão de 150-350 mm³ e uma resistência de apenas 5-12 MPa tornam-na inadequada para vedações móveis carregadas; é um material para juntas estáticas resistentes ao calor. O PTFE é quimicamente inerte e trabalha até +260 °C, porém a sua abrasão de 200-500 mm³ e a fluência sob carga limitam a vida útil em conjuntos com atrito. A borracha NBR é barata e resistente a óleos, mas fica 3 a 4 vezes atrás do poliuretano no desgaste e metade na resistência. O poliuretano oferece o melhor equilíbrio justamente para as vedações móveis sob pressão.
Para as vedações de hastes e êmbolos, não reduzam a dureza em nome da maciez. Um lábio demasiado macio é extrudido para a folga entre a haste e a guia sob pressão e destrói-se depressa. Para as vedações móveis, tomem os valores de dureza mais altos; isto prolonga diretamente a vida útil. Deixem os graus macios para as vedações de contacto estáticas a baixa pressão.
Tecnologia de fabricação de vedações por fundição livre
As vedações de poliuretano são fundidas pela tecnologia de fundição livre, que não requer um molde de pressão caro e por isso é economicamente justificada mesmo para uma peça de reparação avulsa. Esta é uma vantagem chave quando é necessária uma vedação de perfil não padrão para um conjunto concreto.
O processo começa com a preparação de um molde para o perfil de vedação necessário: o diâmetro de assento, a altura, a forma do lábio de vedação. O poliuretano da dureza indicada é vertido no molde e polimerizado, após o que a peça é levada à medida exata se necessário. Como a fundição livre permite reproduzir geometrias complexas, a fábrica faz não só vedações, mas também retentores para a vedação de veios e anéis amortecedores para hidráulica e pneumática. O material não deixa marcas nas superfícies acopladas e não atrai detritos, por isso o conjunto permanece limpo por mais tempo. Leia mais sobre o serviço de fabricação na secção Serviços.
A escolha da dureza na fase de fundição é crítica. O mesmo poliuretano em diferentes durezas comporta-se como materiais diferentes: um lábio macio assenta melhor mas aguenta pior a pressão, um duro faz o contrário. Por isso o tecnólogo define a dureza conforme as condições concretas de vedação.
A fundição livre é vantajosa também por permitir fazer medidas de reparação. Quando a haste ou o cilindro já foram retificados para reparação e uma vedação padrão não encaixa no diâmetro, o molde é preparado para a medida real das peças acopladas. Isto salva um conjunto desgastado que de outro modo teria de ser abatido pela ausência de uma vedação do tamanho certo nos catálogos. Para equipamentos antigos ou raros, retirados de produção, fabricar uma vedação conforme as dimensões reais é muitas vezes a única forma de repor a máquina em funcionamento.
Onde se usam as vedações de poliuretano e como encomendar
As vedações, retentores e anéis de vedação de poliuretano trabalham em instalações hidráulicas e pneumáticas, prensas, bombas hidráulicas, hastes de cilindros e conjuntos com veios rotativos. A sua tarefa é vedar uma ligação, não deixar sair o fluido de trabalho e proteger o conjunto de poeira e humidade do exterior, garantindo ao mesmo tempo o livre movimento das peças móveis.
A forma mais cómoda de obter uma vedação exata é tirar as medidas da vedação antiga e das peças acopladas: o diâmetro da haste ou do êmbolo, o diâmetro de assento da ranhura, a sua largura e profundidade, e registar também o perfil do lábio. Se a vedação antiga se conservou, basta entregá-la como amostra e a fábrica reproduzirá a geometria sem um desenho à parte. Quando a vedação se destrói com frequência, vale a pena rever ao mesmo tempo também a folga no conjunto: por vezes a causa não está no material da vedação, mas numa guia desgastada que aumenta a folga e provoca a extrusão do lábio.
Para encomendar a fabricação de uma vedação para o seu conjunto, forneça à fábrica um desenho da vedação ou uma amostra da vedação antiga juntamente com as condições de trabalho: o tipo de fluido, a temperatura, a natureza do movimento e a dureza necessária. Com base nestes dados, o tecnólogo selecionará o grau de poliuretano, e a produção reproduzirá o perfil pela tecnologia de fundição livre. Veja as medidas padrão disponíveis das vedações no catálogo, e para um cálculo sobre um perfil não padrão contacte a fábrica TIMOL através da página Contactos.