Პროდუქტის დიზაინი — სტატიკური სილენტების დიზაინი

Სილიკონის დიზაინის ძირეული ამოცანა არის უზრუნველყოფა იმ ფაქტის, რომ სტრუქტურის, დაშვებული გადახრების, მასალების და სხვა ფაქტორების ერთობლივი გავლენით პროდუქტი დაიცავს ყველა გაჟონვის გზას მისი სრული სამსახურის ხანგრძლივობის განმავლობაში.

Თუ თქვენ შეამოწმებთ სილიკონს მხოლოდ მისი ახალი მდგომარეობის დროს და გამოტოვებთ სილიკონის ბერკეტის დაშვებული გადახრებს, ნაკეთობის დაშვებული გადახრებს ან სილიკონის მომხმარებლის მიერ გამოყენების შემდეგ მის მოქმედებას, მოგვიანებით ადვილად შეიძლება გაჟონვის წარმოქმნა. ამ ფაქტორების გათვალისწინება საჭიროებს დიზაინის დაწყების დროს ვერ დაიწყოს.

Საჯარო ინფორმაცია სილიკონებს ყოფს სტატიკურ და დინამიკურ სილიკონებად (იმის მიხედვით, მუშაობის დროს სილიკონსა და ნაკეთობებს შორის არსებობს თუ არ არსებობს ურთიერთი მოძრაობა). თითოეული ტიპის დიზაინის მთავარი აქცენტი ძალიან განსხვავდება. ეს სტატია მხოლოდ სტატიკურ სილიკონებზე საუბრობს.

СONTENTS

1. სილიკონირების პრინციპი და უარყოფითი რეჟიმები

2. სილიკონის ბერკეტის სტრუქტურის დიზაინი

1. სხვადასხვა მდგომარეობაში უარყოფითი რეჟიმები

2. LMC-ის პირობებში კონტაქტის წნევა და კონტაქტის სიგრძე

3. MMC-ის პირობებში სავსეობის კოეფიციენტი და ადგილობრივი ძაბვა

3. სილიკონის ბერკეტების ამინდის მიმართ მედეგობა

1. შეკუმშვის შემცირების განსაზღვრება

2. როგორ არის დაკავშირებული შეკუმშვის სეტი წნევასთან (შეკუმშვის სიჩქარესთან), ტემპერატურასთან და მოძველების დროს

3. მოძველების შემდეგ სწრაფი შეფასების მეთოდი

4. ამ სტატიის მოცულობა და მომავალი თემები

1. სილიკონირების პრინციპი და უარყოფითი რეჟიმები

Პროდუქტი ქმნის სიმკვრივეს, რადგან ელასტომერი (სიმკვრივის ბეჭედი) ხელით ან მექანიკურად იჭეკება კონტაქტის ზედაპირზე და აკრძალავს აირის ან სითხის გავლას.

Გასხივების გზის თავისებურების მიხედვით, სიმკვრივის დარღვევას ორი ძირითადი ფორმა აქვს:

• ინტერფეისის გასხივება: ხდება სიმკვრივის ბეჭედსა და კონტაქტის ზედაპირს შორის, როდესაც მათი შესატყოვნებლობა არ არის საკმარისი. სითხე ინტერფეისის გასწვრივ ან შუალედში გადის.

• მასალის პრონიკვა: აირის ან სითხის მოლეკულები მოლეკულურ დონეზე გადიან რეზინის ან პლასტმასის მასალაში.

Რეალურ ინჟინერიაში დადებითი წნევის ბუშტუკის ტესტი ჩვეულებრივ უფრო ადვილად აღმოაჩენს დიდ ინტერფეისის გასხივებას. სითხეში ჩაძირვის შემდეგ იზოლაციის დარღვევა უკეთ აფასებს იმ ფაქტს, არ ხდება თუ არა მთლიანი პროდუქტის სისტემური დონის გასხივება.

Მნიშვნელოვანი შენიშვნა: ტესტების შედეგები არ აძლევენ ავტომატურად ზუსტ ინფორმაციას დაფუძნების მექანიზმზე. მაგალითად, პროდუქტი შეიძლება დადებითი წნევის ქვეშ არ აჩვენოს ბუშტუკებს, მაგრამ უარყოს იზოლაცია უარყოფითი წნევის ქვეშ. ეს არ ადასტურებს მასალის გამჭვრალობას — ეს შეიძლება იყოს ინტერფეისის გასხივება, სილიკონის ბეჭდის ადგილობრივი დეფექტები ან სხვა გზა.

2. სილიკონის ბერკეტის სტრუქტურის დიზაინი

Საჯარო დიზაინის მიდგომები ყველა აღინიშნავს, რომ სილიკონის ბეჭდის დიზაინის დროს უნდა განხილული იყოს კომპრესიის რაოდენობა, ღრუს შევსება, გაჭიმვა/დაყენების მდგომარეობა, ზედაპირის გლუვობა და დაშვებული გადახრები ერთად. კომპრესიის ნაკლებობა ნიშნავს ცუდ კონტაქტს; ხოლო კომპრესიის ჭარბობა შეიძლება გააჩალოს მუდმივი დეფორმაცია, გააზრდოს დაყენების ძალა ან გამოიწვიოს ადგილობრივი ზიანი.

Ინჟინერული დიზაინისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ სასაზღვრო ელემენტების ანალიზი (FEA), რათა სილიკონის ბეჭდის გაჭიმვას, დაყენებას და სხვა პირობებს მოდელირება შეასრულოთ და საიმედოობა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი რიცხვების საფუძველზე შეაფასოთ. მნიშვნელოვანი შემოწმების პუნქტები ქვემოთ მოცემულია.

Შენიშვნა: ეს რიცხვები ინჟინერული საშუალებებია, არ არის შეუძლებელი გასხივების პირდაპირი გაზომვები.

1. სხვადასხვა მდგომარეობაში უარყოფითი რეჟიმები

Სტრუქტურის შემოწმების დროს ჯერ ამოწმეთ, არ ჩნდება თუ არა განსხვავებული ზომების კომბინაციებისა და შეკრების მდგომარეობების შემთხვევაში გამოხატული უფრო მარტივი დაშლის რეჟიმები, მაგალითად:

• სილიკონის ლაბირინთის ჩაძარცვა

• გადახრა ან შეჭიმვა

• ადგილობრივი ექსტრუზია

• გამოხატული არანორმალური ძაბვის კონცენტრაცია

Ეს ეტაპი გიჩვენებს, მუფა ჯერ კიდევა ნორმალურ სამუშაო მდგომარეობაშია თუ არა. მიუხედავად იმისა, რომ ნომინალური შეკუმშვის კოეფიციენტი კარგად გამოიყურება, თუ მუფის ლაბირინთი ექსტრემალური შეკრების დროს ჩაძარცვება ან გადახრება, მისი სანდოობა მაინც შეიძლება შემცირდეს.

2. კონტაქტური წნევა და კონტაქტური სიგრძე LMC-ში (უმცირესი მასალის მდგომარეობა)

Სტატიკური მუფების შემთხვევაში LMC (მუფის რგოლის ზომა ტოლერანტობის მინიმუმში, ღრუს სივრცის ზომა ტოლერანტობის მაქსიმუმში) ხშირად არის ყველაზე სუსტი მომენტი, რადგან ეს კომბინაცია უფრო ადვილად ამცირებს კონტაქტურ წნევას და კონტაქტურ სიგრძეს.

Კონექტორის ველში გამოცდილება აჩვენებს, რომ სილიკონის რეზინის საწყისი დიზაინი უნდა მიემსახურებოდეს დადებითი წნევის >500 კპა და კონტაქტის სიგრძის >0,6 მმ მიღწევას. ეს არის სასაძლებლო მნიშვნელობა, რომელიც შეძლებს 28 კპა-ის ჰაერის მიდანგად დახურვას 1008 საათის განმავლობაში 125°C-ზე (რაც მიახლოებით შეესაბამება 3 მ წყლის სიღრმეს).

Დამატებითი შენიშვნები:

① საჭიროების შემთხვევაში გაითვალისწინეთ ასევე ძალის ქვეშ მყოფი შემთხვევადი ნაკეთობების დეფორმაცია.

② კონტაქტის წნევა და სიგრძე არის მაკროდონების შემოწმება; მიკროდონებში ჯერ კიდევა უნდა გაითვალისწინოთ ზედაპირის შეურავობით წარმოქმნილი გამოტენის არხები.

3. სავსების კოეფიციენტი და ადგილობრივი ძაბვა MMC-ის (მაქსიმალური მასალის მდგომარეობის) პირობებში

MMC-ის პირობებში სილიკონის ბეჭედ უფრო ალბათობით მოხდება ზედმეტი შეკუმშვა. ამიტომ უნდა გავაკეთოთ აქცენტი შემდეგ მომენტებზე:

• არ არის თუ არა განივი კვეთის სავსების კოეფიციენტი ზედმეტად მაღალი (უნდა დარჩეს 100%-ის ქვემოთ).

• არ არის თუ არა ადგილობრივი ძაბვა მატერიალის მიერ გასატანად შესაძლებელ ზღვარს აღემატებული (უნდა დარჩეს რეზინის გაჭიდვის სიძლიერის ქვემოთ) და არ აჩვენებს გამოტენის მიდრეკილებას.

• არსებობს თუ არა გამოტენის რისკი.

3. სილიკონის ბერკეტების ამინდის მიმართ მედეგობა

Ადრეული ნაკვეთი მოიცავს საბეჭდი ბარძიმის საწყისი მდგომარეობის შესახებ მიღებულ შედეგებს, ხოლო სასაზღვრო ელემენტების ანალიზი (FEA) ამ შემთხვევაში საკმაოდ სწორ შედეგებს იძლევა.

Მაგრამ რეზინის მასალები დროთა განმავლობაში მდგრად კომპრესიულ სეტს, ძალის რელაქსაციას, თერმულ აგებას და თვისებების დაკლებას იწყებენ, ამიტომ საბეჭდი ინტერფეისი თანდათან კარგავს თავდაპირველ კონტაქტის ძალას.

Საწყისი შემოწმების წარმატებით გავლა არ ნიშნავს, რომ მოწყობილობა სიცოცხლის ბოლოს ასევე სანდო იქნება. ამიტომ ასაკობრივი ფაქტორების გათვალისწინება დიზაინის დაწყების მომენტიდან აუცილებელია.

1. შეკუმშვის შემცირების განსაზღვრება

Კომპრესიული სეტი არის ძირევანი ინდექსი, რომელიც აფასებს რეზინის ელასტიკურობის შენარჩუნების ხარისხს გრძელვადიანი კომპრესიის შემდეგ.

Ეს ნიშნავს, რომ საბეჭდი ბარძიმი გრძელვადიანად შეკუმშული და აგებული შემდეგ, როდესაც წნევა მოიხსნება, ის სრულად ვერ დაბრუნდება თავდაპირველ ფორმაში. რაც უფრო დიდია კომპრესიული სეტი, მით უფრო ცუდია აღდგენის უნარი და მით უფრო მაღალია სიცოცხლის ბოლოს ეფექტური საბეჭდი კონტაქტის დაკარგვის რისკი.

(სტატიაში ამ ადგილას მოცემულია კომპრესიული სეტის დიაგრამა.)

(სტატიაში ნაჩვენებია სტანდარტული საინდუსტრიო გამოცდის აღჭურვილობა სასრული ბერძნის კომპრესიის კოეფიციენტის გასაზომად — სტანდარტული ზომის რეზინის ბლოკი, რომელიც მოთავსებულია ფირფიტებს შორის.)

2. როგორ არის დაკავშირებული შეკუმშვის სეტი წნევასთან (შეკუმშვის სიჩქარესთან), ტემპერატურასთან და მოძველების დროს

Ხარისხობრივად, სამი ძირევანი ფაქტორია წნევა (კომპრესიის სიჩქარე), ტემპერატურა და დრო.

(სტატიაში ნაჩვენებია VMQ სილიკონის რეზინის კომპრესიის კოეფიციენტის გრაფიკი კომპრესიის სიჩქარის მიხედვით. VMQ-ს შემთხვევაში, ძალიან მცირე ან ძალიან მაღალი კომპრესია არ არის საუკეთესო გრძელვადი ექსპლუატაციის მიზნით.)

(შენიშვნა: როდესაც კომპრესია ძალიან მსუბუქია, "პროცენტული" კომპრესიის კოეფიციენტის მნიშვნელობა შეიძლება ძალიან მაღალი გამოჩნდეს.)

(სტატიაში ნაჩვენებია კომპრესიის კოეფიციენტის გრაფიკები სხვადასხვა ტემპერატურაზე მოხდენილი აგეირების შემდეგ — მაღალი ტემპერატურა უარესებს აღდგენის პროცესს.)

(სტატიაში ნაჩვენებია სხვადასხვა სასრული მასალის მიახლოებითი ექსპლუატაციის ხანგრძლივობა სხვადასხვა ტემპერატურაზე — მხოლოდ სასაძიებლო მიზნებისთვის.)

(სტატიაში ნაჩვენებია NBR რეზინის კომპრესიის კოეფიციენტის გრაფიკი აგეირების ხანგრძლივობის მიხედვით.)

3. მოძველების შემდეგ სწრაფი შეფასების მეთოდი

Ინჟინერულ პრაქტიკაში შეგიძლიათ დაბეჭდოთ მოხუცებული კომპრესიის სეტის მნიშვნელობა საწყის დიზაინში, რათა სწრაფად შეამოწმოთ, არის თუ არ საკმარისი მარჯინი და შეაფასოთ სიცოცხლის ბოლოს გამოწვევის რისკი.

Მაგალითად: თუ საწყისი დიზაინის კომპრესიის სიჩქარე 10% არის, მაგრამ 125°C-ზე 1008 საათის შემდეგ კომპრესიის სეტი 17%-მდე იზრდება, მაშინ მოხუცების შემდეგ სილიკონის სარეზერვო ძალზე ალბათ გამოვა.

Შენიშვნა: ეს მეთოდი სწრაფი შემოწმების ან ტენდენციის შეფასებისთვის მიდის, მაგრამ არ გამოიყენება საბოლოო გასვლის სიჩქარის პირდაპირი პროგნოზირებისთვის.

4. ამ სტატიის მოცულობა და მომავალი თემები

Ეს სტატია სარეზერვო დიზაინის კახების ხარისხობრივ ჩარჩოს აძლევს, მაგრამ ბევრი თემა ჯერ არ არის განხილული, მაგალითად ზედაპირის ხეხილობისა და სილიკონის ურთიერთობა, დაბალი ტემპერატურის გავლენა სილიკონის შესაძლებლობებზე, გასვლის სიჩქარის რაოდენობრივი მეთოდები და ტემპერატურა-მოხუცების შესატყობარო მოდელების შექმნა.

Ლიტერატურა

[1] Parker Hannifin Corporation. Parker O-Ring Handbook: ORD 5700[M]. Cleveland, OH: Parker Hannifin Corporation, 2021.

[2] Цიაнь ი. ხ., Сიაო ხ. ზ., Нიე მ. ხ., და სხვები. ნიტრილური რეზინის სიცოცხლის წინასწარმეტყველება ტრანსფორმატორის ზეთში შეკუმშვის ძაბვის ქვეშ[C]//2016 წლის 5-ე საერთაშორისო კონფერენციის მასალები ზომვის, საზომი მოწყობილობებისა და ავტომატიზაციის შესახებ (ICMIA 2016). პარიზი: ატლანტის პრესი, 2016: 189–194. DOI: 10.2991/icmia-16.2016.35.