Specyfikacje wysokotemperaturowych uszczelek typu O-ring wykonanych z silikonu VMQ i kalrezu FFKM zgodnych ze standardem AS568

Precyzja i niezawodność uszczelniania zaczynają się od standaryzacji. Standard lotniczy AS568, opracowany przez Towarzystwo Inżynierów Automotywnych (SAE), jest powszechnym językiem dla O-kręg rozmiarów. Definiuje ponad 375 standardowych „numerów kreskowych” (np. -001 do -475) na podstawie średnicy wewnętrznej i średnicy przekroju poprzecznego, z precyzyjnymi tolerancjami. Pozwala to inżynierom, specjalistom ds. zakupów oraz technikom serwisowym na całym świecie na określanie i pozyskiwanie wymiennych uszczelek, eliminując zgadywanie i zapewniając odpowiednie dopasowanie do gniazda. Podczas dobierania uszczelek do zastosowań w wysokich temperaturach rozmiar AS568 jest punktem wyjścia; kolejnym, równie istotnym etapem jest dobór materiału.

Guma krzemionkowa (VMQ) to materiał uniwersalny stosowany w zastosowaniach o podwyższonej temperaturze, gdy skrajna odporność chemiczna nie jest głównym wymaganiem. Jej szkielet siloksanowy zapewnia doskonałą stabilność termiczną w zakresie ciągłej pracy od −60 °°C do +225 °C. Zachowuje doskonałą elastyczność i niską wartość odkształcenia trwałego w tym zakresie. VMQ charakteryzuje się również dobrą odpornością na ozon, promieniowanie słoneczne oraz działanie czynników atmosferycznych. Właściwości te czynią go idealnym do zastosowań w:

· Przemyśle lotniczym i kosmicznym: uszczelnianie przewodów powietrza kabiny, systemów chłodzenia urządzeń awioniki oraz niektórych otworów odpowietrzających układów paliwowych, gdzie istotnym czynnikiem są wysokie temperatury pochodzące od sąsiednich systemów.

· Sprzęcie AGD i elektrycznym: uszczelki do piekarników, zmywarek oraz izolacja przewodów przeznaczonych do pracy w wysokich temperaturach.

· Przemyśle: uszczelki statyczne w urządzeniach do obsługi gorącego powietrza i gazów.

Popularne rozmiary uszczelek według normy AS568, takie jak AS010 i AS024, są często wymieniane w specyfikacjach technicznych systemów pomocniczych turbin oraz obudów elektrycznych.

W przypadku najbardziej ekstremalnych warunków termicznych i chemicznych perfluoroelastomery (FFKM), wśród których wiodącymi markami są Kalrez® i Chemraz®, stanowią szczyt technologii uszczelniającej. Części wykonane z FFKM mają całkowicie fluorowaną strukturę polimerową, podobną do PTFE (Teflon®), lecz dodatkowo posiadającą właściwość sprężystości. Dzięki temu zapewniają one:

· Ciągła temperatura eksploatacji przekraczająca 300 °°C (dla niektórych gatunków do 327 °C).

· Prawie uniwersalna odporność chemiczna: są zgodne z praktycznie wszystkimi cieczami, z wyjątkiem niektórych rozpuszczalników fluorowanych w wysokich temperaturach.

· Doskonała odporność na działanie plazmy i suchego ciepła.

Zastosowanie tych materiałów jest uzasadnione tam, gdzie awaria jest niedopuszczalna, a koszt odgrywa drugorzędną rolę wobec osiąganej wydajności:

· Turbiny parowe i gazowe: uszczelki dla wałków zaworów sterujących, połączeń obudów turbin oraz przewodów pomiarowych narażonych na działanie przegrzanej pary.

· Przemysł półprzewodników: uszczelki w komorach do trawienia plazmowego i osadzania chemicznego z fazy gazowej.

· Przemysł chemiczny: uszczelki do pracy w środowisku agresywnych kwasów i rozpuszczalników.

Obliczenia ekonomiczne są kluczowe. Elektrownia w Indiach może stosować tanie uszczelki z gumy VMQ do ogólnego zastosowania w rurociągach gorącej wody w hali turbiny parowej, ale dla krytycznych uszczelek wałka zaworu głównego zatrzymania pary określi uszczelki z FFKM, ponieważ wyciek mógłby spowodować wymuszone wyłączenie instalacji, co wiązałoby się z kosztami rzędu setek tysięcy dolarów dziennie. W USA specyfikacje stosowane w przemyśle lotniczym i obronnym rygorystycznie określają, gdzie konieczne jest użycie FFKM, a gdzie dopuszczalne są wysokiej klasy uszczelki z FKM lub VMQ – decyzja ta opiera się na ścisłych badaniach zgodnych ze standardami takimi jak AMS (Aerospace Material Specifications). Proces doboru materiału przebiega więc kolejno od rozmiaru (AS568), przez środowisko pracy (temperatura/oddziaływanie chemiczne), aż po analizę kosztów i korzyści wynikających z wydajności materiału w porównaniu do krytyczności danego układu.