دليل اختيار حلقات O المصنوعة من النتريل (NBR) والفلورو كربون (FKM) لآلات الصناعة الشائعة

مطاط النتريل (NBR)، المعروف تجاريًّا باسم بونا-إن (Buna-N)، ومطاط الفلوروكربون (FKM) هما مواد أساسية في عالم الإغلاقات الصناعية. ويُعد اختيارهما أمرًا بالغ الأهمية لضمان موثوقية وكفاءة الماكينات عبر قطاعات مثل التصنيع والسيارات والمعدات الثقيلة. ويشكّل مطاط النتريل بلمرة مشتركة من الأكريلونيتريل والبيوتاديين، وتتناسب مقاومته للزيوت طرديًّا مع محتوى الأكريلونيتريل فيه —تتراوح عادةً بين ١٨٪ و٥٠٪. وتمنح هذه البنية المادة مقاومة ممتازة لزيوت وشحوم ووقود وسوائل هيدروليكية مستخلصة من البترول (حسب التصنيف القياسي ASTM D1418). ومدى درجة الحرارة التشغيلية لها هو عمومًا من -٤٠ °مئوية إلى +120 °مئوية، رغم أن الدرجات المصممة خصيصًا يمكن أن توسّع هذا النطاق. كما يمتلك نتريل المطاط (NBR) مقاومة جيدة للشد، ومقاومة جيدة للانضغاط الدائم، ومقاومة جيدة للتآكل، ما يجعله حبرًا متعدد الاستخدامات اقتصادي التكلفة في المضخات والأسطوانات وأعمدة الصمامات والأنظمة الهيدروليكية.

أما فلوروالكين المطاطي (FKM)، فهو بوليمر هيدروكربوني مفلور. وتوفّر روابط الكربون-الفلور المتفوقة فيه مقاومة استثنائية لدرجات الحرارة العالية (للاستخدام المستمر حتى ٢٠٠ °مئوية، وللاستخدام القصير المدى حتى ٢٣٠ °مئوية)، ولطائفة واسعة من المواد الكيميائية (بما في ذلك الأحماض والوقود والمواد التشحيمية العدائية)، إضافةً إلى مقاومة ممتازة للأوزون والأشعة فوق البنفسجية. ومن الأنواع الشائعة من فلوروالكين المطاطي (FKM) الدرجات A وB وF وGLT، وكل منها مُصمَّم خصيصًا ليتوافق مع سوائل محددة ويتميز بمرونة جيدة عند درجات الحرارة المنخفضة.

وتتم عملية الاختيار بين نتريل المطاط (NBR) وفلوروالكين المطاطي (FKM) وفق شجرة قرار منهجية:

١. توافق الوسائط: راجع جداول مقاومة المواد الكيميائية. حيث ينتفخ مطاط النتريل المطاطي (NBR) عند التعرض لبعض الإستر والكيتونات؛ أما مطاط الفلورو كربون (FKM) فهو عمومًا خامل تجاه الهيدروكربونات والعديد من المركبات العضوية، لكنه قد يتآكل عند التعرض للماء الساخن أو البخار أو بعض الأمينات.

٢. نطاق درجة الحرارة: خذ في الاعتبار كلًّا من درجة الحرارة التشغيلية المستمرة ودورات التغير الحراري. ويُشترط استخدام مطاط الفلورو كربون (FKM) في التطبيقات التي تتطلب التحمل لدرجات حرارة مرتفعة على مدى طويل.

٣. الضغط والحركة الديناميكية: يُظهر كلا المادتين أداءً جيدًا في الأدوار الثابتة والديناميكية على حد سواء، لكن مطاط الفلورو كربون (FKM) يتمتع بمقاومة أفضل لتغير الشكل الدائم (Compression Set) عند درجات الحرارة المرتفعة.

٤. التوحيد القياسي: تُعرِّف معايير مثل AS568 الأحجام، بينما تحدد معايير المواد مثل SAE J515 (AS326 لمركبات معينة من FKM، وAS018 للـ NBR) الخصائص الفنية لهذه المركبات. وتشكّل مجموعة حلقات O المُرتَّبة حسب أرقام الشرطة (Dash Numbers) وفق معيار AS568، والتي تحتوي على حلقات إحكام من كلا النوعين (NBR وFKM)، أداة أساسية في الصيانة.

في الواقع، قد تستخدم منظومة هيدروليكية في مصنع تصنيعٍ أمريكي أختامًا مصنوعة من مطاط النتريل (NBR) في دوائر الزيت المعدني، لكنها تنتقل إلى استخدام أختام مصنوعة من مطاط الفلوروكربون (FKM) في حلقة سائل نقل الحرارة عالي الحرارة. وفي الهند وإندونيسيا، حيث تكون درجات الحرارة المحيطة والرطوبة مرتفعة، تُظهر سجلات صيانة المعدات أنَّ الترقية من أختام مطاط النتريل (NBR) إلى أختام مطاط الفلوروكربون (FKM) في الأختام الحرجة للطرّادات يمكن أن تطيل فترات الخدمة بنسبة ٣٠٠٪، مما يقلِّل بشكلٍ كبيرٍ التكلفة الإجمالية لملكية المعدات على الرغم من ارتفاع السعر الوحدوي لأختام مطاط الفلوروكربون (FKM). وتصميم الجلدة المناسب —الذي يضمن ضغطًا كافيًا (عادةً ما يتراوح بين ١٥٪ و٢٥٪)، وملءً حجميًّا كافيًا، وتشطيبًا أملسًا —يكتسب أهميةً بالغةً تساوي أهمية اختيار المادة نفسها لمنع حدوث ظواهر الانزلاق الخارجي (Extrusion) أو التآكل الحبيبي (Nibbling) أو الفشل الحلزوني (Spiral Failure).