מוצרים גומיים ופלסטיים לאختמה – הרצאה 1: חתימות סטנדרטיות

1. סקירה מהירה

"חוגות סטנדרטיות" למעשה עוקבות אחר שני מערכות פשוטות במקביל בקטלוגים הבינלאומיים של המותגים.

המערכת הראשונה מסדרת אותן לפי צורה וחתך רוחב: חוגה עגולה (O-ring), חוגה עגולה מבודדת (encapsulated O-ring), חוגה מרובעת (square ring), חוגה בצורת D (D-ring), חוגה בצורת X (X-ring, או Quad-ring), וחוגות שילוב (combined sealing washers).

המערכת השנייה מסדרת אותן לפי אופן ההתקנה והמשימה שהן מבצעות: חוגות סטטיות (static seals), חוגות פנים (face seals), חוגות פלנשיות (flange seals) וחוגות למחברים (fastener seals).

Trelleborg, Freudenberg, Parker והוטצ'ינסון כולם מסדרים את הקטלוגים שלהם בדרך זו. הם מציגים חוגות עגולות (O-rings), חוגות בצורת X (X-rings), חוגות פלנשיות (flange seals) וחוגות שילוב (combined washers) יחד תחת קבוצה גדולה אחת בשם "חוגות סטטיות" (static seals), במקום למכור כל אחת מהן בנפרד.

כשאתם בוחנים מותגים ברמה עולמית, המותגים שראויים ללימוד בתחום זה הם: Trelleborg, Freudenberg Sealing Technologies, Parker Hannifin/Prädifa והוטצ'ינסון. עבור ציוד מפעלי, SKF מהווה נקודת ייחוס טובה. באסיה, NOK הוא הסטנדרט שעליכם לעקוב אחריו.

חברות אלו אינן מוכרות רק טבעת גומי אחת. הן מציעות חבילה מלאה: חומרים, תקנים לגודל, עיצובי חריצים, נתוני יישום, אישורים וערוצי מכירה.

2. איך מסודרות הממותגים הבינלאומיים הגדולים

טרלבורג: טווח שלם מאוד של חתימות סטטיות. הם מפרסמים בפומבי טבעות O, טבעות O משולבות FEP, טבעות Quad-Ring/X-Ring, חתימות מחוברות (מתכת + גומי), טבעות מרובעות Kantseal וכו'. הסגנון שלהם הוא "חלקים סטנדרטיים בתוספת צורות מהנדסות של חתימות סטטיות."

פרוידנברג לטכנולוגיות חתימה: חזקה בחומרים ובמשפחות מוצרים מלאות. הם מציגים טבעות O, טבעות X, טבעות O משולבות, חתימות פלנגות וטבעות USIT למחברים. הם ממירים חתימות סטטיות לקבוצות מוצרים מאורגנות.

פארק / פרדיפה: הם מציינים טבעות O, טבעות X, טבעות D, חתימות פלנגות, חתימות למחברים וחתימות פנים ORFS. הנקודה החזקה שלהם היא האופן שבו הם מקשרים באופן הדוק במיוחד בין חתימות סטטיות לחברות הידראוליות וחיבורים נוזליים.

הוטצ'ינסון: מציג חתיכות סגירה, טבעות O, טבעות X, איטמים משולבים ואיטמי פלנשה PFS. קווי הפלנשות והאיטמים המשולבים שלהם ברורים מאוד – טובים להתאמה לחשיבה האירופית על איטמים סטטיים תעשייתיים.

SKF: בציוד מפעלי, הם מציעים טבעות O, טבעות תמיכה, טבעות מרובעות ואיטמים סטטיים. סטנדרט איתן להתאמה תעשייתית.

NOK: טבעות O ופתרונות איטום מהווים את עיסוקם הבסיסי. הם משרתים תחומים כגון רכב, מכונות בנייה, מוליכים למחצה, מערכות מימן ועוד. סטנדרט טוב לייצור המוני אסייתי ולספקנות תעשייתית.

3. רשימת מוצרים – אחד אחרי השני

1. סדרת טבעות O

עיגול גומי

זו היסוד של כל האיטמים הסטנדרטיים. פארקר מספק אותם לפי הסטנדרטים AS 568B, DIN ISO 3601, JIS ואחרים. פרוידנברג מתייחסת לטבעת O כאיטם הסטטי הקלאסי, ויוצרת גם גרסאות דינמיות מיוחדות. גם SKF וגם NOK עושות זאת. בעת השוואה עם מותגים גדולים, ההבדל האמיתי אינו "האם אתה יכול לייצר טבעת O?", אלא בחומרים, במלאי של גדלים סטנדרטיים, באישורים, בנקיות ובמהירות האספקה.

טבעת O מבודדת

זוהי מוצר בעל ערך גבוה יותר. טבעת ה-O של Trelleborg המבוססת על FEP משתמשת בליבה מסיליקון או גומי פלואור-רבי, עם שכבת חיצונית רציפה של FEP. היא מספקת התנגדות כימית מעולה, חיכוך נמוך ועומדת בתקנים ISO 3601, AS 568, BS 4518 וכו'. Freudenberg מציבה את טבעות ה-O המבודדות לapplications של איטום סטטי דרמטי, ומציינת בבירור כי הגרסאות המבוססות על FEP/PFA מיועדות בעיקר לשימוש סטטי. מתאימה לעבודות הכוללות כימיקלים חזקים, קורוזיה, ניקיון גבוה או מגע עם מזון. הנפח לא יהיה בהכרח גדול, אך ערך המותג גבוה יותר.

טבעת מרובעת

מותגים בינלאומיים מכנים אותה בדרך כלל 'טבעת מרובעת' או 'טבעת חתך מרובע'. Kantseal של Trelleborg הוא הדוגמה הקלאסית: חתך מרובע, המיועד בעיקר לאיטום סטטי על צינורות SAE וכיסויי קצה. גם SKF ממקמת טבעות מרובעות תחת קטגוריית האיטומים הסטטיים. ערכה נובע מההתאמה הטובה יותר לעיצובי צינורות וכיסויים לעומת טבעת O פשוטה בעלת חתך עגול.

טבעת D

ההגדרה של פארקר ברורה: זהו חלף כלכלי למסגרות רדיאליות מסורתיות ופועלת ביישומים סטטיים, הלוכיים או מתנודדים. התחתית השטוחה עוזרת למנוע כשל התפתלות ספירלית. פרוידנברג מציעה גם טבעות D כצורה מיוחדת של טבעת O. לא מוצר נפוץ, אך הוא מוסיף ערך ממשי במיקומים שבהם יציבות ההרכבה חשובה.

טבעת X / טבעת Quad

השדרוג הנפוץ ביותר מטבעת O רגילה. טבעת Quad-Ring/טבעת X של טרלבורג כוללת ארבע שפתיים, פועלת בשני הכיוונים, ויכולה לשמש ביישומים סטטיים ודינמיים. היא מספקת איטום טוב יותר וחיכוך נמוך יותר מאשר טבעת O סטנדרטית. טבעת X XR של פרוידנברג מתאימה לחיבורים על ציריות, כיסויי קצה, חיבורי צינורות ומשימות הלוכיות/סובבות. טבעות X הן דרך מעולה לעבור מחלקים סטנדרטיים לרכיבים משופרים עם מותג.

חגורות גומי / חגורות שטוחות

בקטלוגים בינלאומיים אלו אינם נמכרים כ"פריטים סטנדרטיים של כוכב." הם נכללים תחת חתיכות איטום / חתיכות איטום לפלנשיות / איטומים שטוחים לפלנשיות. פרוידנברג מתייחסת לחתיכות איטום כחלק מהמערכת לאיטום. טרלבורג מציעה חתיכות איטום סטנדרטיות לפלנשיות לתעשייה התהליכית. ג'יימס ווקר מתמקדת בחומרי איטום שטוחים לפלנשיות. במילים אחרות, אלו הן חלקי חילוף יותר "מיוחדים לשרטוט" או "מיוחדים למשימה." עוצמת המותג נובעת מהידע החומרי והיישומי, ולא רק מהצורה עצמה.

2. איטומים לחריצים וחיבורים

איטומים סטטיים

זו אינה צורה אחת בלבד. זהו השם לכל האיטומים ללא תנועה יחסית. טרלבורג ו-SKF משתמשות במונח "איטומים סטטיים" כקטגוריה. פרוידנברג מפרקת זאת עוד יותר ל- O-rings, X-rings, איטומים לפלנשיות ואיטומים מסוג USIT-Rings. המותגים הגדולים מראים כי התחרות באיטומים סטטיים פירושה מכירת סט מלא של צורות + עיצוב חריצים + התאמה למשימה, ולא רק טבעת גומי אחת.

איטומים פנים

מותגים בינלאומיים בדרך כלל לא שומרים על שם מוצר קבוע אחד. הם מחלקים אותו לפי סוג החיבור. Seal–Lok ORFS של Parker הוא שם מסחרי טיפוסי לחיבורים עם אטימות פנים – הוא מתמקד בחיבורים חסיני דליפות תחת לחץ גבוה, רעידות וגלגלי לחץ. עבור כיסויי קצה פשוטים או חריצי פנים, יצרנים מסווגים אותם תחת אטמים סטטיים או אטמי פלנשה, במקום ליצור קטגוריה חדשה גדולה.

אטמי פלנשה

זו תת-קטגוריה בעלת פוטנציאל רב למותג. Parker מציג את אטמי הפלנשה ואת אטמי המעצמות. Freudenberg מציג את אטמי הפלנשה ואת אטמי הכיסוי. Hutchinson מציג את אטמי הפלנשה PFS, ומסביר שהם יכולים להחליף אטמים מלופפים ואטמים גומיים. מערכת האטמים הסטטיים של Trelleborg כוללת אף היא אטמי פלנשה לפי תקן SAE. חלקים של פלנשות דורשים יותר הנדסה, מכיוון שהם קשורים באופן הדוק לתקנים של פלנשות, לכח המעצמות ולספיגות ההתקנה.

מחברות משולבות

"מאגר שטיפה משולב" הוא השם הסיני הנפוץ. מותגים בינלאומיים מכנים אותו באורח שונה: אטמים שילוביים למחברות, אטמי מחברות, טבעת USIT או אטמים מחוברים. פארקר קוראים להם אטמי מחברות / אטמים שילוביים המורכבים מגוף מתכתי וסיפון אלסטומרי מצופף. פרוידנברג משתמשת בשמות טבעות USIT – אטמי מחברות. ג'יימס ווקר פשוט קוראת לאטמים המחוברים. בעת הכנת קטלוגים יש לשמור גם על השם הסיני הנפוץ וגם על השם הבינלאומי.

חֲתִימָה מְחֻבֶּרֶת (חֲתִימָה שֶׁל מֶטָל וְכוּמִשׁ בְּיַחַד)

זהו השם הבוגר ביותר והמוכר בינלאומית לאטמים המשולבים. טרלבורג מציגה את 'האטם המחובר'...

4. עץ המוצרים + התאמה למותגים בינלאומיים + חומר / יישום / רמת קושי

רמת הקושי כאן פירושה 'כמה קשה לפתח וליצור בكمיות'. היא בוחנת את החומרים, את הגודל ובקרת הסיבובים, את התבניות, את עיבוד הבא, האם מדובר באטם משולב של מתכת וכ rubber, עד כמה תלוי האטם בהתאמה לציר / חריצים / נקבים, וכמה בדיקות יישום נדרשות.

קטלוגי מותגים בינלאומיים אינם מציגים את כל הפריטים בצורה שטוחה. הם מנהלים את הקטלוג בשתי קווים במקביל: אחד לפי צורה/מבנה, והשני לפי שיטת החיבור/ההתקנה. לכן, עדיף להתייחס ל"חִתּוּם סטטי" ככיתוב יישום, ולא כרמות מוצר נפרדת.

עץ המוצרים

חותמים סטנדרטיים

א. חתמים סטנדרטיים בחתך מעגלי

• טבעת O

• טבעת O משולבת

• טבעת מרובעת

• טבעת D

• טבעת X / טבעת Quad

• אטם גומי / אטם שטוח

ב. חתמים סטטיים לחיבור / לקטע התקנה

• חתימה סטטית (תג יישום)

• חתימה פנים

• חתימה צירית

• מחבר שילובי (מחבר שילובי / מחבר לחתימה)

• חתימה משולבת (חתימה משולבת של מתכת ורובה)

סיכום קטלוג

(1) טבעת O

מותגים מובילים: Trelleborg / Freudenberg / NOK.

חומרים עיקריים: NBR, HNBR, EPDM, FKM, FFKM; וכן גרסאות מיוחדות מבוססות PTFE.

יישומים טיפוסיים: חתימה של שמן, מים, אוויר וגז בשעונים, משאבות, מערכות הידראוליות, מערכות פניאומטיות, רכב, מכשירי חשמל לבית והתקנות תעשייתיות כלליות.

רמת הקושי: נמוכה.

(2) אום-רינג מבודד

מותגים ייחודיים: Trelleborg FEP O-Ring / Freudenberg Encapsulated O-Rings.

החומר העיקרי: שכבת חיצונית של FEP/PFA + ליבה של FKM או VMQ.

הישומים הרגילים: כימיקלים חזקים, ואקום, איטומים סטטיים בפלנשות, סביבות דרישה גבוהה לנקיות, ומשימות איטום סטטיות במגע עם מזון. מותגים בינלאומיים מדגישים כי השימוש העיקרי הוא באיטומים סטטיים.

רמת הקושי: גבוהה.

(3) אום-רינג מרובע

מותגים ייחודיים: Trelleborg Kantseal / SKF Square-Rings / Freudenberg Square Rings.

החומר העיקרי: בעיקר NBR, FKM.

הישומים הרגילים: פלנשות SAE, כיסויי קצה, לוחות כיסוי לאיטום סטטי. הדגש הוא על שמירה על הצורה ועל נוחות ההרכבה.

רמת הקושי: בינונית.

(4) טבעת D

מותגים ייחודיים: טבעות D של Parker / טבעות D של Freudenberg.

החומר העיקרי: אותו משפחה כמו טבעות O – NBR, FKM, HNBR, EPDM וכו'.

הישומים הרגילים: איטמים רדיאליים למשימות סטטיות, הלכתיות או מתנודדות. מותגים בינלאומיים רואים בכך שדרוג מבני של טבעת O.

רמת הקושי: בינונית.

(5) טבעת X / טבעת Quad

מותגים ייחודיים: טבעת Quad של Trelleborg / טבעות X של Freudenberg / JF4 של Hutchinson.

החומר העיקרי: בדרך כלל NBR, FKM; ניתן להרחיב גם לחומרים אלסטומריים אחרים.

הישומים הרגילים: סטטי – ציריות, שרוולים, כיסויי קצה; דינמי – הידראוליקה, פנאומטיקה, הלכתי, מסתובב ומתנודד. המותגים מדגישים חיכוך נמוך יותר, איטום טוב יותר ופחות התפתלות לעומת טבעות O רגילות.

רמת הקושי: בינונית–גבוהה.

(6) אטם גומי / אטם שטוח

מותגים מובילים: Freudenberg – אטמים / אטמים שטוחים.

החומר העיקרי: גומי, סיב, גרפיט, PTFE, וכן דרגות תעשייתיות כגון EPDM, FKM/פלואורופרן.

יישומים טיפוסיים: איטום סטטי בין שתי משטחים שטוחים – צינורות עם פלנגות, שסתומים, חיבורים, גופי משאבות; וכן בתעשייה הכימית, התעשייה למזון ולמשקאות והתעשייה הפקולטנית.

רמת הקושי: נמוך–בינוני (אטמים שטוחים פשוטים = נמוך; אטמים ספציפיים לתעשייה = בינוני).

(7) אטם סטטי

מותגים מובילים: Trelleborg – אטמים סטטיים / Freudenberg – אטמים סטטיים.

חומרים עיקריים/מבנים: כולל טבעות O, טבעות מרובעות, טבעות X, אטמים שטוחים, אטמים מחוברים (Bonded Seals), וכו'.

יישומים טיפוסיים: כל איטום צירי או רדיאלי ללא תנועה. המותגים מתייחסים למונח "אטם סטטי" כקטגוריה כללית, ולאחר מכן מציינים את הצורות הספציפיות הנכללות בה.

רמת הקושי: לא מדורגת בנפרד – זהו למעשה תג יישום.

(8) אטם פנים

מותגים מובילים: Parker Seal–Lok ORFS / Freudenberg Static Axial Seals.

חומרים עיקריים: בדרך כלל זהים למשפחת האטמים המעגליים (O-ring); הגרסה של ORFS כוללת חיבור + אטם מעגלי.

יישומים טיפוסיים: חיבורים פנימיים תחת לחץ גבוה, רטט ותנודות, כגון חיבורי צינורות הידראוליים, פאות בלוקי שסתומים, מחברים. בקנה מידה בינלאומי, חיבורים אלו נקראים לעיתים קרובות על-פי פתרון החיבור כكل, ולא לפי האטם היחיד.

רמת הקושי: בינונית–גבוהה.

(9) אטם פלנשה

מותגים מובילים: Freudenberg FLAN89 / Hutchinson PFS Flange Seals.

חומרים עיקריים/מבנים: סוג אחד הוא אטם פלנשה מ-TPU; סוג אחר כולל משקף נירוסטה + שפה אלסטומרית מצוּלֶפֶת.

יישומים טיפוסיים: פלנשות הידראוליות לפי סטנדרט SAE J518, פלנשות צינורות, חיבורי פלנשות עם ברגים. המותגים מתייחסים אליו כאל פתרון מהנדסי מתקדם יותר מאשר אטם מעגלי פשוט.

רמת הקושי: גבוהה.

(10) משקף משולב (משקף מרוכב / משקף איטום למחבר)

מותגים מובילים: Parker Fastener Seals / Freudenberg Fastener Seals / Hutchinson Banjo Sealing Washers.

החומר העיקרי/המבנה: בדרך כלל נושא מתכתי + שפה מגומי מוגזם. הסטנדרט של Freudenberg הוא NBR + פלדה פחמנית מצופה אבץ, אך ניתן להרחיב ל-FKM, EPDM, סיליקון וכו'.

יישומים טיפוסיים: ברגים, ציריות, מוטות ר threaded, חיבורים לצינורות, חיבורים מסוג Banjo למניעת דליפות.

רמת הקושי: בינונית–גבוהה.

(11) חתך מחובר (חתך שמשלב מתכת ומגום)

מותגים ייחודיים: Trelleborg Bonded Seal / Hutchinson Bonded Seal / Freudenberg US Bonded Seals.

החומר העיקרי/המבנה: טבעת/ח inserted מתכתית + גוף מגומי מוגזם. המתכת יכולה להיות פלדה פחמנית, פלדת אל חלד, נחושת, אלומיניום וכו'. המגום הוא בדרך כלל NBR, HNBR, FKM, EPDM.

יישומים טיפוסיים: חיבורים מושראים, חיבורי פלנג'ות, הידראוליקה/פניאומטיקה בעומס גבוה, דלק, HVAC, העברת נוזלים. זהו אחד החתכים הסטטיים המובילים עולמית בין מתכת למגום, כפי שמופיע בקטלוגים הבינלאומיים.

רמת הקושי: גבוהה.

שכבה אחת-משפטית של קווי המוצרים

חלקים בסיסיים בעלי נפח גבוה: טבעות O, אטמים מגומיים רגילים / אטמים שטוחים.

חלקים עם תוספת רווח: טבעות מרובעות, טבעות D, טבעות X, אטמים משולבים.

חלקים בעלי ערך גבוה: אורות-טבעת מבודדות, חתימות פלנגות, חתימות מחוברות.