Teknologi Penyegelan dan Pilihan Bahan dalam Sistem Hidrolik

Penyegelan adalah kunci agar sistem hidrolik beroperasi dengan baik. Kebocoran minyak dari silinder atau piston, atau masuknya kotoran ke dalam sistem, akan memperpendek umur keseluruhan sistem dan mengurangi efisiensinya.

Untuk mencegah kebocoran minyak ke luar dan masuknya kotoran ke dalam, industri telah mengembangkan berbagai macam segel, teknik, serta metode. Masing-masing memiliki keunggulan tersendiri. Pada beberapa pekerjaan yang menantang, satu segel saja mungkin tidak cukup, sehingga insinyur menggunakan sistem penyegelan lengkap sebagai gantinya.

Memilih dan Menggunakan Sistem Penyegelan

Sistem penyegelan biasanya terdiri atas beberapa segel khusus yang bekerja secara bersama-sama guna memberikan kinerja keseluruhan yang sangat baik. Sistem penyegelan silinder bertekanan tinggi umumnya terdiri atas empat komponen: wiper, segel batang (atau segel utama), segel peredam (atau segel sekunder), dan cincin penuntun. Sedangkan sistem penyegelan piston biasanya hanya terdiri atas segel utama ditambah cincin penuntun.

Empat bahan yang paling sering digunakan dalam segel hidrolik saat ini adalah poliuretan (PU), karet nitril (NBR), karet fluoro (FKM), dan PTFE.

Cara Memilih Bahan yang Tepat

Pemilihan bahan tergantung pada kondisi kerja. Bahan-bahan kimia yang berbeda bereaksi

secara berbeda dengan masing-masing bahan, dan beberapa di antaranya mampu menahan tekanan atau suhu yang lebih tinggi. Bahan tersebut juga harus tahan terhadap deformasi akibat tekanan. Oleh karena itu, pilihan yang tepat selalu bergantung pada pekerjaan spesifik yang dimaksud.

Berikut adalah bahan penyegel yang paling umum serta keunggulan masing-masing.

1. Poliuretan (PU)

Poliuretan adalah bahan plastik kuat yang mengandung banyak gugus uretan dalam struktur kimianya. Poliuretan termasuk jenis elastomer termoplastik. Sifatnya sebagian menyerupai plastik keras dan sebagian lagi menyerupai karet, sehingga mengisi celah antara keduanya.

Sifat-sifatnya berasal dari tiga bahan utama: poliol, diisocyanate, dan chain extender. Jenis dan jumlah masing-masing bahan, serta cara reaksinya, menentukan kinerja akhir. Poliuretan biasanya memberikan:

· Kekuatan mekanis tinggi

· Kekuatan tarik tinggi

· Ketahanan aus sangat baik

· Fleksibilitas luar biasa

·Kekakuan yang dapat disesuaikan dalam rentang yang luas

·Rentang kekerasan yang lebar namun tetap elastis

·Tahan ozon dan penuaan dengan baik

·Tahan aus dan sobek dengan sangat baik

·Tahan terhadap minyak dan bensin dengan baik

Rentang suhu: –30 hingga 80 °C. Jenis berkinerja tinggi khusus mampu bertahan hingga 110 °C dalam jangka waktu lama di dalam minyak mineral.

2. Karet Nitril (NBR)

NBR dibuat dari butadiena dan akrilonitril. Jumlah akrilonitril (ACN) mengubah sifat-sifatnya secara signifikan:

·Elastisitas

·Ketangguhan pada suhu rendah

·Seberapa mudah gas melewati bahan

·Penurunan kompresi (compression set)

·Ketahanan terhadap pengembungan dalam minyak mineral, gemuk, dan bahan bakar

NBR ber-ACN rendah sangat fleksibel pada suhu rendah (hingga sekitar -45°C), tetapi hanya memiliki ketahanan sedang terhadap minyak dan bahan bakar. NBR ber-ACN tinggi memiliki ketahanan terbaik terhadap minyak dan bahan bakar, namun mungkin hanya

tetap fleksibel hingga -3°C. Semakin tinggi kadar ACN, elastisitas menurun dan penurunan kompresi memburuk.

NBR unggul dalam:

·Menahan pengembungan dalam hidrokarbon alifatik, gemuk, oli hidrolik tahan api HFA/HFB/HFC, minyak nabati dan hewani, bahan bakar ringan, serta solar

·Mampu menahan air panas hingga 100°C (seperti dalam sistem pipa ledeng), asam lemah dan basa lemah

·Ketahanan sedang terhadap bahan bakar beraromatik tinggi

Bahan ini mengembung secara signifikan dalam hidrokarbon aromatik, hidrokarbon terklorinasi, oli tahan api HFD, ester, pelarut polar, serta cairan rem berbasis glikol.

Kisaran suhu: -40 hingga 100℃ (dalam waktu singkat hingga 130℃). Campuran khusus dapat digunakan hingga -55℃ pada suhu rendah. Di atas batas tersebut, material menjadi keras.

3. Karet Fluoro (FKM)

FKM dibuat dengan menggabungkan vinilidena fluorida (VF) dengan jumlah yang bervariasi dari

heksafluoropropilen (HFP), tetrafluoroetilen (TFE), dan bahan-bahan lainnya. Komposisi campuran serta kandungan fluorin (65% hingga 71%) menentukan seberapa baik ketahanannya terhadap bahan kimia dan suhu rendah. FKM dapat divulkanisasi menggunakan diamina, bisfenol, atau peroksida organik.

FKM dikenal karena:

· Ketahanan suhu tinggi yang sangat baik

· Ketahanan luar biasa terhadap minyak, bensin, minyak hidrolik, dan pelarut hidrokarbon

· Ketahanan api yang baik

· Permeabilitas gas yang sangat rendah

· Pembengkakan tinggi dalam pelarut polar, keton, minyak hidrolik tahan api tipe Skydrol, dan cairan rem

Kisaran suhu: sekitar -20 hingga 200 ℃ (dalam waktu singkat hingga 230 ℃). Kelas khusus dapat beroperasi dari -50 hingga 200 ℃.

4. Politetrafluoroetilena (PTFE)

PTFE dibuat dari tetrafluoroetilena. Bahan non-elastis ini bersifat istimewa karena:

· Permukaannya sangat halus dan stabil

· Tidak beracun hingga suhu 200 ℃ · Gesekan sangat rendah terhadap hampir semua permukaan lain—gesekan statis dan dinamis hampir sama

· Insulasi listrik yang sangat baik (hampir tidak terpengaruh oleh frekuensi, suhu, atau kondisi cuaca)

· Ketahanan kimia lebih unggul dibandingkan plastik atau karet lainnya

· Hanya diserang oleh logam alkali cair dan beberapa senyawa fluorin pada suhu tinggi

Kisaran suhu: -200 ℃ hingga 260 ℃. Bahkan pada suhu sangat rendah, bahan ini masih mempertahankan sebagian fleksibilitasnya, sehingga digunakan dalam banyak aplikasi ekstrem bersuhu rendah.

karena PTFE tidak bersifat elastis dan dapat mengalami deformasi kriptik (creep) seiring waktu, kebanyakan segel hidrolik menggabungkannya dengan pegas atau komponen karet untuk menjaga ketegangan bibir segel.

Desain Segel Umum pada Silinder Hidrolik

Berikut adalah jenis segel yang paling umum digunakan pada silinder hidrolik.

1. Segel Piston

· Segel antara piston dan tabung silinder—sangat penting agar silinder dapat berfungsi dengan baik

· Desain yang paling umum adalah segel bibir (lip seal), tetapi cincin-O (O-rings) atau segel-T (T-seals) juga digunakan

· Harus memberikan segel yang rapat sekaligus menjaga gesekan tetap rendah

· Terbuat dari berbagai bahan tergantung pada aplikasinya

· Memerlukan tekanan sistem untuk mendorong bibir segel agar menempel rapat

2. Pembersih (Segel Debu)

· Aksi pengikisan yang kuat untuk mencegah masuknya lumpur, air, debu, dan kotoran

·Usap kembali lapisan minyak ke dalam sistem saat batang menarik masuk

·Lindungi segel utama dan perpanjang masa pakainya

·Biasanya terbuat dari poliuretan tahan aus tinggi

·Sering juga digunakan sebagai segel pelumas pada pin penghubung

3. Segel Batang

·Mencegah kebocoran minyak keluar dari sistem

·Harus berfungsi optimal baik pada tekanan rendah maupun tinggi

·Memerlukan ketahanan ekstrusi dan ketahanan aus yang sangat baik

·Harus mengembalikan lapisan minyak ke dalam sistem

·Umumnya mampu menahan tekanan hingga 31,5 MPa

4. Segel Penyangga

·Menangani kejutan tekanan tinggi secara tiba-tiba

·Melindungi segel batang dari lonjakan tekanan

·Dapat melepaskan tekanan yang terperangkap di antara segel, sehingga memperpanjang masa pakai segel batang dan memungkinkan celah yang lebih lebar tanpa ekstrusi. Juga sangat tahan aus.

5. Cincin Panduan (Pita Aus)

·Mencegah komponen logam di dalam silinder saling bersentuhan

·Menjaga posisi pusat batang piston dan piston

·Membantu memperpanjang masa pakai segel

6. Cincin-O

·Paling umum digunakan untuk segel statis (tidak bergerak)

·Mengunci dengan cara ditekan secara radial atau aksial

·Bekerja dalam kedua arah

·Dapat digunakan sebagai penyedia gaya atau sebagai segel utama

·Mampu mengunci diri sendiri—tidak memerlukan tekanan atau kecepatan tambahan

Teknologi penyegelan merupakan inti dari keandalan, umur panjang, dan efisiensi sistem hidrolik. Mulai dari pemilihan bahan tunggal yang tepat hingga perancangan sistem multi-bagian yang lengkap, setiap pilihan harus sesuai secara tepat dengan tekanan, suhu, dan kondisi kerja yang spesifik.