Przewodnik do doboru uszczelek typu O-ring z kauczuku nitrilowego (NBR) i fluoroelastomeru (FKM) dla powszechnie stosowanej maszynowni przemysłowej

Kauczuk nitrilowy (NBR), znany w handlu jako Buna-N, oraz elastomer fluorowęglowy (FKM) są materiałami podstawowymi w dziedzinie przemysłowego uszczelniania. Ich dobór jest kluczowy dla zapewnienia niezawodności i wydajności maszyn w sektorach takich jak przemysł wytwórczy, motoryzacja oraz ciężka technika. NBR jest kopolimerem akrylonitrylu i butadienu, przy czym odporność na oleje jest proporcjonalna do zawartości akrylonitrylu —zazwyczaj w zakresie od 18% do 50%. Ta struktura zapewnia mu doskonałą odporność na oleje i smary oparte na ropie naftowej, paliwa oraz ciecze hydrauliczne (oznaczenie ASTM D1418). Zakres temperatur roboczych wynosi zazwyczaj od −40 °°C do +120 °°C, choć specjalnie modyfikowane gatunki pozwalają na jego rozszerzenie. NBR charakteryzuje się również dobrą wytrzymałością na rozciąganie, odpornością na utratę sprężystości po długotrwałym obciążeniu (tzw. compression set) oraz odpornością na zużycie przez tarcie, co czyni go tanim i uniwersalnym uszczelnieniem stosowanym w pompach, cylindrach, wałkach zaworów oraz układach hydraulicznych.

FKM natomiast jest fluoryzowanym polimerem węglowodorowym. Jego wyjątkowo silne wiązania węgiel–fluor zapewniają nadzwyczajną odporność na wysokie temperatury (ciągła praca do 200 °°C, praca krótkotrwała do 230 °°C), szeroki zakres chemikaliów (w tym kwasów, paliw i agresywnych smarów), a także doskonałą odporność na ozon i promieniowanie UV. Typowe gatunki FKM to klasy A, B, F oraz GLT, z których każda została zoptymalizowana pod kątem określonej zgodności z różnymi cieczami oraz elastyczności w niskich temperaturach.

Proces doboru między NBR a FKM odbywa się według uporządkowanego drzewa decyzyjnego:

1. Zgodność z medium: Skonsultuj tabele odporności chemicznej. NBR ulega rozprężaniu w obecności niektórych estrów i ketonów; FKM jest ogólnie obojętny wobec węglowodorów i wielu związków organicznych, ale może być atakowany przez gorącą wodę, parę wodną oraz niektóre aminy.

2. Profil temperaturowy: Weź pod uwagę zarówno temperaturę ciągłej pracy, jak i cyklowanie termiczne. FKM jest obowiązkowy w zastosowaniach wymagających długotrwałej pracy w wysokich temperaturach.

3. Ciśnienie i aktywność dynamiczna: Oba materiały dobrze sprawdzają się w zastosowaniach statycznych i dynamicznych, jednak FKM wykazuje lepszą odporność na odkształcenie permanentne (compression set) w wysokich temperaturach.

4. Standaryzacja: Normy takie jak AS568 określają wymiary, natomiast normy materiałowe, np. SAE J515 (AS326 dla niektórych związków FKM, AS018 dla NBR), definiują właściwości związków. Zestaw uszczelek O-ring zorganizowany według numerów dash normy AS568, zawierający zarówno uszczelki z NBR, jak i z FKM, stanowi niezbędny element wyposażenia serwisowego.

W praktyce układ hydrauliczny w zakładzie produkcyjnym zlokalizowanym w USA może wykorzystywać uszczelki z kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (NBR) w obwodach oleju mineralnego, ale przełącza się na uszczelki z fluoroelastomeru (FKM) w obwodzie cieczy do wymiany ciepła pracującej w wysokiej temperaturze. W Indiach i Indonezji, gdzie temperatura otoczenia i wilgotność są wysokie, dzienniki konserwacji sprzętu pokazują, że zastąpienie uszczelek z NBR uszczelkami z FKM w kluczowych uszczelkach pomp pozwala wydłużyć interwały serwisowe o 300%, co znacznie obniża całkowity koszt posiadania pomimo wyższej ceny jednostkowej uszczelek z FKM. Poprawne zaprojektowanie gniazda uszczelniającego —zapewniające odpowiednie dociskanie (zwykle 15–25%), wystarczające wypełnienie objętościowe oraz gładką powierzchnię —jest równie istotne jak dobór materiału, aby zapobiec wypychaniu, nadgryzaniu lub uszkodzeniom spiralnym.