مواصفات حلقات الأختام الدائرية (O-Ring) المصنوعة من السيليكون عالي الحرارة وفق معيار AS568: VMQ وكالريز FFKM

تبدأ الدقة والموثوقية في الختم بالتوحيد القياسي. ويُعَد معيار الفضاء الجوي AS568، الذي وضعته جمعية مهندسي السيارات (SAE)، اللغة العالمية الموحدة لأحجام الحلقات التوصيلية (O-rings). ويعيّن هذا المعيار أكثر من 375 رقماً قياسيًّاً يُشار إليه بعلامة الشرطة (Dash Numbers) (مثل: -001 إلى -475)، استناداً إلى القطر الداخلي وقطر المقطع العرضي، مع تحديدات دقيقة للتسامح المسموح به. وبذلك يصبح بمقدور المهندسين واختصاصي المشتريات وفنيي الصيانة في جميع أنحاء العالم تحديد الحلقات التوصيلية وشرائها بشكلٍ متبادل، مما يلغي الحاجة إلى التخمين ويضمن تركيبها بدقة في الحيز المخصص لها (Gland Fit). وعند اختيار الحلقات التوصيلية لتطبيقات درجات الحرارة المرتفعة، يشكّل حجم AS568 النقطة الأولى التي يبدأ منها الاختيار؛ أما الخطوة التالية، التي تكتسب أهميةً مماثلةً، فهي اختيار المادة المناسبة.

يُعَد مطاط السيليكون (VMQ) مادةً أساسيةً تُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب درجات حرارة مرتفعة، حيث لا تشكّل المقاومة الكيميائية القصوى أولوية رئيسية. وتوفر سلسلة السيلوكسان الجزيئية في هذه المادة ثباتاً حرارياً استثنائياً، وتتراوح مدى استخدامها المستمر من -60 °°م إلى +٢٢٥ °ج. وهو يحتفظ بمرونة ممتازة ومجموعة ضغط منخفضة عبر هذا النطاق. كما يتمتع مركب VMQ بمقاومة جيدة للأوزون وأشعة الشمس والعوامل الجوية. وتُعتبر هذه الخصائص ما يجعله مثاليًا للاستخدام في:

· الفضاء الجوي: إحكام غلق قنوات تكييف الهواء في المقصورة، وأنظمة تبريد الإلكترونيات الجوية (Avionics)، وبعض فتحات أنظمة الوقود حيث تؤثر درجات الحرارة المرتفعة الناتجة عن الأنظمة المجاورة.

· الأجهزة الكهربائية والأجهزة المنزلية: حشوات لأفران الطهي وغسالات الأطباق والعزل الحراري للأسلاك العاملة عند درجات حرارة مرتفعة.

· الصناعات العامة: الحشوات الثابتة في معدات معالجة الهواء الساخن والغازات.

  وتُذكر مقاسات الحشوات الشائعة القياسية وفق المواصفة AS568 مثل AS010 وAS024 عادةً في المواصفات الفنية لأنظمة التوربينات المساعدة والغلاف الخارجي للمعدات الكهربائية.

وبالنسبة لأقسى الظروف الحرارية والكيميائية، تمثل المطاطيات الفلورية الكاملة (FFKM)، ومن أبرز العلامات التجارية الرائدة فيها Kalrez® وChemraz®، القمة في تقنيات الإحكام. وتتميّز أجزاء FFKM بهيكل بوليمر مشبع تمامًا بالفلور، على غرار مادة البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE أو تيفلون®)، لكنها تمتلك بالإضافة إلى ذلك خاصية المرونة. وهذا يمنحها:

· درجات حرارة الخدمة المستمرة التي تتجاوز ٣٠٠ °مئوية (وبعض الدرجات تصل إلى ٣٢٧) °C).

· مقاومة كيميائية شبه عالمية: فهي متوافقة مع جميع السوائل تقريبًا، ما عدا بعض المذيبات الفلورية عند درجات الحرارة المرتفعة.

· مقاومة ممتازة للبلازما والحرارة الجافة.

  ويبرر استخدامها في التطبيقات التي لا يُسمح فيها بحدوث أي فشل، حيث تكون التكلفة ثانوية مقارنةً بالأداء:

· المحركات البخارية والتوربينات الغازية: أختام لجذوع صمامات التحكم، وفواصل غلاف التوربينات، وخطوط الاستشعار المعرَّضة للبخار المحمَّص.

· تصنيع أشباه الموصلات: أختام في حجرات التآكل بالبلازما والترسيب الكيميائي للبخار.

· المعالجة الكيميائية: أختام لخدمة الأحماض القوية والمذيبات العدائية.

الحساب الاقتصادي هو العامل الحاسم. فقد تستخدم محطة توليد كهرباء في الهند أختام VMQ الاقتصادية للخطوط العامة لمياه الصرف الساخنة في قاعة توربينات البخار، لكنها ستُحدِّد استخدام أختام FFKM للمحور المانع للبخار الرئيسي في الصمامات الحرجة، حيث قد يؤدي أي تسرب إلى انقطاع إجباري في التشغيل يكلّف مئات الآلاف من الدولارات يوميًّا. أما في الولايات المتحدة الأمريكية، فإن مواصفات قطاع الطيران والدفاع تُلزم بدقةٍ باستخدام مادة FFKM في التطبيقات المحددة، مقابل السماح باستخدام مواد FKM أو VMQ عالية الجودة في تطبيقات أخرى، وذلك استنادًا إلى نتائج اختبارات صارمة وفق معايير مثل AMS (مواصفات المواد الجوية). وبالتالي، ينتقل عملية الاختيار من البُعد (مثل المواصفة AS568) إلى البيئة التشغيلية (الحرارة/الكيمياء)، ثم إلى تحليل التكلفة مقابل الفائدة الذي يقيّم أداء المادة مقارنةً بدرجة حرجية النظام.