பாறைத் துளையிடும் தாக்கு முனைவி முத்திரை எந்தப் பொருளால் ஆனது? PTFE, HNBR, FKM மற்றும் PU ஆகியவை விளக்கப்படுகின்றன

ஒரு தாக்க piston Seal இது ஒரு ஹைட்ராலிக் சுற்றுப்பாதையில் மிகவும் கடுமையான இடங்களில் ஒன்றில் செயல்படுகிறது. இதனைச் சுற்றியுள்ள எண்ணெய் சூடாக இருக்கிறது, அழுத்தம் அலைவுறும் வகையில் உள்ளது, மேலும் இது முட்டுப்படுத்தும் பிஸ்டன் விரைவாகவும், குறுகிய நீளத்தில் தட்டச்சு செய்வது போலவும், வினாடிக்கு பல முறை இயங்குகிறது. இவ்வளவு கடுமையான தேவைகளை ஒரே பொருள் நன்றாக சமாளிக்க முடியாது; எனவே பெரும்பாலான தட்டச்சு பிஸ்டன் முட்டுப்பாடுகள் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட பொருள்களால் உருவாக்கப்படுகின்றன. இக்கட்டுரை இவ்வகை பொருள்கள் எவை, ஒவ்வொன்றும் என்ன பங்களிப்பை வழங்குகின்றன, மேலும் இவற்றின் பரிமாற்ற விளைவுகள் சேவையின் போது முட்டுப்பாட்டின் செயல்பாட்டை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதை விளக்குகிறது. கீழே குறிப்பிடப்பட்டுள்ள எண்கள் வெளியிடப்பட்ட பொறியியல் ஆய்வுகளிலிருந்து பெறப்பட்டவை; அவற்றில் பெரும்பாலானவை சோதனை மாதிரிகளில் அல்லது மற்ற பயன்பாடுகளில் அளவிடப்பட்டவை; எனவே அவை போக்குகளைக் காட்டுகின்றன, குறிப்பிட்ட முட்டுப்பாட்டிற்கான மதிப்பீடுகளாக அவற்றை வாசிக்கக் கூடாது.

பாறைத் துளையிடும் தாக்கு பிஸ்டன் முட்டுப்பாடு எதனால் ஆனது?

ஹைட்ராலிக் பெர்குஷன் சாதனங்களில் சீலிங் சாதனங்களுக்கான வெளியிடப்பட்ட வடிவமைப்புகள் பொதுவாக இரு-பகுதி கட்டமைப்பை விளக்குகின்றன [1]. உள் வளையம், பிஸ்டனைத் தொடும் பகுதியாகும், கடினமான, டெஃப்லான்-அடிப்படையிலான பிளாஸ்டிக்கால் (PTFE-வகைப் பொருள்) செய்யப்பட்டுள்ளது. அதனைச் சுற்றிலும் ஹவுசிங்கிற்கு எதிராக சீல் செய்து, உள் வளையத்தை பிஸ்டனை நோக்கி அழுத்தும் எலாஸ்டோமர் பகுதி அமைந்துள்ளது. எண்ணெய் மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து, இந்த எலாஸ்டோமர் நைட்ரைல் (NBR), ஹைட்ரஜனேட்டட் நைட்ரைல் (HNBR) அல்லது ஃப்ளுயோரோஎலாஸ்டோமர் (FKM) ஆகியவற்றில் ஒன்றாக இருக்கலாம். சில டிரில் மாடல்கள் பதிலாக ஒற்றை-பொருள் லிப் சீலைப் பயன்படுத்துகின்றன, அது பெரும்பாலும் பாலியூரிதேன் (PU) ஆகும். உங்கள் டிரில் எந்த வகையான கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்துகிறது என்பது அதன் மாடல் மற்றும் தயாரிப்பாளரைப் பொறுத்தது.

ஒவ்வொரு பாகத்திற்கும் வெவ்வேறு பணி உள்ளது, எனவே இரண்டும் தனித்தனியே தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. சிலைடிங் மற்றும் தேய்மானத்திற்காக பிளாஸ்டிக் வளையம் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. எலாஸ்டோமர், நெகிழ்வுத்தன்மை, எண்ணெய் மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பு ஆகியவற்றிற்காகவும், விலையைக் கருதி தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. சீலிங் சாதனங்களின் ரப்பர் ஆய்வும் அதே பிரிவைச் செய்கிறது: என்பிஆர் (NBR) எண்ணெய் எதிர்ப்பு கொண்டது, மிதமான நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டது, குறைந்த விலையில் கிடைக்கும், மேலும் பொதுவான எண்ணெய் வெப்பநிலைகளுக்கு ஏற்றது; எஃப்கேஎம் (FKM) உயர் மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலைகளையும், வேதிப்பொருள் தாக்கங்களையும் தாங்கும், ஆனால் இது கடினமானது, குறைந்த நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டது, மேலும் விலை அதிகமானது [2].

பெர்கஷன் யூனிட்டில் பொருள் தேர்வு ஏன் மிகவும் முக்கியமாக உள்ளது?

மூன்று நிலைமைகள் சீலை ஒன்றாகச் செயல்படுத்துகின்றன. முதலாவது, வெப்பநிலை: இயங்கும் டிரில்லில் உள்ள எண்ணெய் சுற்றுப்புற வெப்பநிலையை விட மிக அதிகமாக உள்ளது, மேலும் தொடர்பு தன்னிச்சையான வெப்பத்தை உராய்வின் மூலம் சேர்க்கிறது. இரண்டாவது, சுமை: சீலில் உள்ள அழுத்தம் நிலையானது அல்ல, மாறுபடும் அழுத்தமாகும். 18 MPa-ல் வழங்கப்பட்ட ஒரு முன்மாதிரியில், முதன்மை பஃபர் அறையில் அளவிடப்பட்ட அழுத்தம் 18–20 MPa என்ற இயங்கு அளவின் மீது 40 MPa அளவிலான குறுகிய உச்சங்களைக் கொண்டிருந்தது [3], எனவே பொருள் பெயர் அழுத்தத்தை விட மிக அதிகமான உச்சங்களைத் தாங்க வேண்டும். மூன்றாவது, நழுவும் வேகம்: டிரில் இயங்கும் வரை பிஸ்டன் சீல் பரப்பில் நகர்கிறது.

நழுவும் தொடர்பில் உருவாகும் வெப்பம் உராய்வு குணகம் μ, தொடர்பு அழுத்தம் pc மற்றும் நழுவும் வேகம் v ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் மதிப்பிடப்படலாம். தொடர்பு பரப்பின் ஒரு அலகிற்கு, வெப்ப உற்பத்தி வீதம் பின்வருமாறு:

q = μ · pc · v (1)

இந்த வெளிப்பாட்டிலிருந்து மூன்று கட்டுப்பாட்டு கைப்பிடிகள் நேரடியாக வருகின்றன. உராய்வைக் குறைத்தல் (மேம்பட்ட வளையப் பொருள்) q-ஐ விகிதாசாரமாகக் குறைக்கிறது. தொடர்பு அழுத்தத்தைக் குறைத்தல் (மென்மையான எலாஸ்டோமர் முன்சுமை) அதையும் குறைக்கிறது, ஆனால் அது சீல் செய்வதற்குத் தேவையான அழுத்தத்திற்கு மட்டுமே. மேலும், q ஆனது பிஸ்டன் வேகத்துடன் அதிகரிக்கிறது, அதை வடிவமைப்பாளர் தேர்ந்தெடுக்க முடியாது. இதனால்தான் குறைந்த உராய்வு பொருள் சிலைடிங் நிலையில் வைக்கப்படுகிறது, மேலும் அதன் பின்னால் உள்ள எலாஸ்டோமர், வளையத்தை அவசியத்திற்கு மேல் வலுவாகத் தள்ளக் கூடாது.

இந்தச் சேர்க்கைக்கு ஏற்ற பொருள் அல்லாத ஒன்று, அதனை அடையாளம் காணக்கூடிய வழிகளில் காட்டும்: வெப்பத்தால் கடினமாகி பிளவுபடும் உதடு, விரைவாக தேய்ந்து போகும் பிளாஸ்டிக் வளையம், எண்ணெயில் வீங்கும் எலாஸ்டோமர், அல்லது அழுத்த உச்சத்தின் கீழ் தெளிவற்ற இடைவெளியில் தள்ளப்படும் மென்மையான உதடு.

பிஸ்டன்-தொடர்பு வளையம் PTFE இலிருந்து ஏன் செய்யப்படுகிறது?

பிடிஎஃப் என்பது மிகக் குறைந்த உராய்வு கெழுவைக் கொண்டுள்ளது, பெரும்பாலான ரப்பர் கலவைகளை விட அதிக வெப்பநிலைகளைச் சுமந்து கொள்ளும் தன்மையையும், ஹைட்ராலிக் எண்ணெய்களால் ஏற்படும் வேதியியல் தாக்கங்களை எதிர்க்கும் தன்மையையும் கொண்டுள்ளது. பிடிஎஃப் திரைபோலாஜி குறித்த 2026 ஆம் ஆண்டு மதிப்பாய்வு, இந்தப் பண்புகள் அதன் மூலக்கூறு அமைப்பிலிருந்து வருகின்றன என்று குறிப்பிடுகிறது [4]. மிகவும் வலிமையான சி–எஃப் பிணைப்பு வேதியியல் நிலைத்தன்மையை வழங்குகிறது. ஃப்ளூரின் அணுக்கள் கார்பன் அடிப்படையை ஒரு சுருள் வடிவில் சுற்றிவிடுகின்றன, இது மிகக் குறைந்த மேற்பரப்பு ஆற்றலையும், அடுத்தடுத்த சங்கிலிகளுக்கு இடையே மிகவும் குறைந்த விசைகளையும் வழங்குகிறது. இதன் விளைவாக, சறுக்கு விசைக்கு உட்படும்போது சங்கிலிகள் ஒன்றின் மீது மற்றொன்று எளிதில் நழுவுகின்றன, இதுதான் குறைந்த உராய்வுக்கு காரணம். இந்த மதிப்பாய்வு, பிடிஎஃப்-க்கு −250 முதல் 260 °செ வரையிலான நிலையான இயற்பியல் பண்பு வரம்பையும் குறிப்பிடுகிறது; இந்த வரம்பு எந்தவொரு ரப்பர் கலவையின் வரம்பையும் விட மிகவும் அகலமானது.

அதே மதிப்பாய்வு, பி.டி.எஃப்.இ-ன் தேய்மானத்தை எவ்வாறு விளக்குகிறது என்பதையும் விளக்குகிறது. உராய்வு என்பது சங்கிலிகளின் நழுவலாலும், பி.டி.எஃப்.இ-ன் மெல்லிய பரிமாற்றப்பட்ட அடுக்கு ஒன்று இணைக்கப்பட்ட பரப்பில் உருவாகும் விதத்தாலும் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. தேய்மானம் முக்கியமாக ஒட்டுதல் வகையானது; சோர்வு அதில் சிறிய பங்கை மட்டுமே வகிக்கிறது. மேலும், பரிமாற்றப்பட்ட அடுக்கின் உருவாக்கமும் அதன் சிதைவும் தேய்மான வீதத்தைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. இதனால் இரண்டு நடைமுறை விளைவுகள் ஏற்படுகின்றன. முதலாவதாக, மென்மையான எதிர்ப்பரப்பு அடுக்கின் உருவாக்கத்தை உதவுகிறது மற்றும் தேய்மானத்தைக் குறைக்கிறது; மேலும், முரட்டுத்தன்மை கொண்ட எதிர்ப்பரப்பு இதற்கு எதிரான விளைவை ஏற்படுத்துகிறது. இரண்டாவதாக, −100 முதல் 100 °செ வரையிலான வெப்பநிலை வரம்பில், மதிப்பாய்வு குறிப்பிடுவது போல, கிரீப் (creep) என்பது தேய்மான வீதத்தை அதிகரிக்க வைக்கும், அதே நேரத்தில் உராய்வு குணகம் குறையும். எனவே, குறைந்த உராய்வு மதிப்பு மட்டுமே பி.டி.எஃப்.இ வளையம் நீண்ட காலம் நிலைத்திருக்கும் என்பதைக் காட்டாது.

பி.டி.எஃப்.இ-க்கு இந்தப் பங்கிலும் சில வரம்புகள் உள்ளன. அதற்கு எந்த நெகிழ்வு நினைவுத்தன்மையும் கிடையாது; எனவே, தொடர்பு தேய்மானத்திற்கு ஏற்ப அது தன்னை உறையில் அழுத்திக் கொள்ள முடியாது. மேலும், நீடித்த சுமையின் கீழ் அது மெதுவாக வடிவம் மாறுகிறது – இந்த நடத்தை கிரீப் (creep) என அழைக்கப்படுகிறது. இந்த இரண்டு வரம்புகளும் வடிவமைப்பில் கவனிக்கப்படுகின்றன: எலாஸ்டோமர் பகுதி முன்னிறுத்தலை (preload) வழங்குகிறது; மேலும், பி.டி.எஃப்.இ-ல் சேர்க்கப்படும் நிரப்புப் பொருட்கள் (fillers) கிரீப் மற்றும் தேய்மானத்தைக் குறைக்கின்றன.

பிடிஎஃப்இ-இல் நிரப்புப் பொருட்கள் என்ன சேர்க்கின்றன?

உயர் சுமை இயக்க முத்திரைக்கு பிடிஎஃப்இ நிரப்பப்படாத நிலையில் விரைவாக அரிக்கப்படுவதால், பொதுவாக அது ஒரு நிரப்புப் பொருட்களுடன் கலக்கப்படுகிறது. பொதுவான நிரப்புப் பொருட்கள் வெண்கலம், கார்பன், கிராஃபைட் மற்றும் கண்ணாடி இழைகள் ஆகும்; சில சமயங்களில் இவை கலவையாகவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பொதுவாக, நிரப்புப் பொருட்கள் அரிப்பு எதிர்ப்பு மற்றும் விரைவான வடிவ மாற்றத்திற்கு (கிரீப்) எதிரான எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகின்றன. அரிப்பு பொதுவாக குறிப்பிட்ட அரிப்பு வீதமாக வெளிப்படுத்தப்படுகிறது — அதாவது, ஒரு குறிப்பிட்ட சுமை மற்றும் நழுவும் தூரத்திற்கு இழந்த கனஅளவு:

கே = Δவி / (எஃப் · எஸ்) (2)

இங்கு, Δவி என்பது மிமீ³-இல் இழந்த கனஅளவு, எஃப் என்பது நேர்க்குத்து சுமை நியூட்டனில், எஸ் என்பது மீட்டரில் நழுவும் தூரம்; எனவே, கே என்பது மிமீ³/(நியூ·மீ) அலகில் அமைகிறது. வெளியிடப்பட்ட சோதனைகள் ஒரு நிரப்புப் பொருள் கே-ஐ எவ்வளவு மாற்றும் என்பதைக் காட்டுகின்றன:

• ஒரு முன்னும் பின்னும் சோதனையில் (50 நியூ, 5 ஹெர்ட்ஸ், 30 நிமிடங்கள், 316 ஸ்டெயின்லெஸ் ஸ்டீல் பின்), தூய பிடிஎஃப்இ-இன் அரிப்பு வீதம் 1.05 × 10⁻⁴ மிமீ³/(நியூ·மீ) ஆக இருந்தது. 5% கார்பன் நானோஃபைபர் சேர்த்த பின் அது 2.7 × 10⁻⁵ ஆகக் குறைந்தது; 5% கார்பன் நானோஃபைபர் மற்றும் 10% கிராஃபீன் சேர்த்த பின் அது 4.7 × 10⁻⁶ ஆகக் குறைந்தது — இது தூய பிடிஎஃப்இ-ஐ விட தோராயமாக 96% குறைவு [5].
• பிடிஎஃப்இ கலவைகள் குறித்த ஒரு மதிப்பாய்வு, கனஅளவில் 25% கிராஃபைட் சேர்த்தால் உராய்வு கெழு நிகழ்வு 0.19 ஆகக் குறைந்தது மற்றும் கனஅளவு அரிமானம் இரண்டு வரிசைகளால் குறைந்தது என்றும், இரண்டு வெவ்வேறு நீளங்களிலான குறுகிய கார்பன் இழைகளின் கலவை குறிப்பிட்ட அரிமான வீதத்தை 90% க்கு மேல் குறைத்தது என்றும் அறிவிக்கிறது [4].
• அதே மதிப்பாய்வு, 20% பாலிஇமைட் கொண்ட பாலிஇமைட்/பிடிஎஃப்இ கலவையின் உராய்வு கெழு 0.18 ஆகக் குறைந்தது, கனஅளவு அரிமானம் தனிமையான பிடிஎஃப்இயின் 4/1000 ஆகக் குறைந்தது, மேலும் பாய்வு மாறுபாடு 62.6% குறைந்தது என்றும் அறிவிக்கிறது [4].
• ஒரு மூலக்கூறு இயக்க ஆய்வு, பிடிஎஃப்இயில் 5% கார்பன் நானோகுழாய்களைச் சேர்த்து, பின்னர் 10% பாலிஇமைட் சேர்த்தால், நானோகுழாய் கலவையை ஒப்பிடும்போது இறக்குமதி செய்யப்பட்ட உராய்வு கெழு 6.7% மற்றும் அரிமான வீதம் 11.6% குறைந்தது என்று கண்டறிந்தது [6]. இது ஒரு இறக்குமதி முடிவு மற்றும் அடித்தள சோதனை அல்ல.

இந்த எண்கள் உராய்வு சோதனைகளை விரல் போன்ற எஃகு முனையுடன் செய்த ஆய்வக மாதிரிகளை விளக்குகின்றன; அவை பிஸ்டனில் பொருத்தப்பட்ட முடிவடைந்த சீல் வளையத்துடன் செய்யப்படவில்லை. இந்த முடிவுகள் வணிக ரீதியாக பயன்படுத்தப்படும் சீல் கலவைகளில் பயன்படுத்தப்படும் நிரப்புப் பொருட்கள் (நானோ நார்கள், கிராபீன், நானோகுழாய்கள்) அல்லாத பொருட்களுடன் பெறப்பட்டவை. இவை, நிரப்புப் பொருளின் வகையும் அதன் அளவும் அரிப்பை பத்து மடங்கு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அளவில் மாற்றக்கூடியவை என்பதைக் காட்டுகின்றன. நிரப்புப் பொருளின் தேர்வு இரண்டாம் நிலை பண்புகளையும் மாற்றுகிறது: வெண்கலம் பொதுவாக உறுதியான அரிப்பு மற்றும் சுமை தாங்கும் திறனை வழங்குகிறது, ஆனால் வேதியியல் எதிர்ப்புத்தன்மையைக் குறைக்கிறது; கார்பன் நிரப்பப்படாத PTFE-க்கு அருகில் வேதியியல் எதிர்ப்புத்தன்மையைப் பராமரிக்கிறது; வரைபடம் (கிராஃபைட்) உராய்வைக் குறைக்கிறது; கண்ணாடி இழை விரிவுத்தன்மையை உயர்த்துகிறது, ஆனால் எதிர்ப்பு மேற்பரப்பை அதிகமாக அரிக்கும் தன்மை கொண்டதாக இருக்கலாம்.

ஒவ்வொரு சீலுக்கும் நிரப்புப் பொருளின் துல்லியமான வகையும் அதன் விகிதமும் தயாரிப்பாளரால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன; அவை பொதுவாக வெளிப்புறத்திலிருந்து காண முடியாதவை. இவை, ஒரே அளவு மற்றும் வடிவமைப்பு கொண்ட இரண்டு PTFE சீல்கள் வெவ்வேறு செயல்திறனைக் காட்டக்கூடிய காரணங்களில் ஒன்றாகும்.

எலாஸ்டோமர் பகுதி எதில் ஆனது, அது ஏன் முக்கியம்?

பிடிஎஃப்இ வளையத்தின் பின்னால் உள்ள எலாஸ்டோமர் இரண்டு பணிகளைச் செய்கிறது: அது வளையத்தை பிஸ்டனுடன் தொடர்ந்து தொடர்பில் வைக்க தேவையான நெகிழ்வான முன்சுமையை வழங்குகிறது, மேலும் அது ஹவுசிங்கிற்கு எதிராக நிலையான சீலிங்கை வழங்குகிறது. பிடிஎஃப்இ வளையம் ரப்பர் தாங்க முடியாத வெப்பத்தைத் தாங்க முடியும் என்பதால், எலாஸ்டோமர் பெரும்பாலும் சீலிங்கின் வெப்பநிலை வரம்பை நிர்ணயிக்கும் பகுதியாகும்.

• என்பிஆர் என்பது கனிம ஹைட்ராலிக் எண்ணெய்க்கான பொது நோக்க தேர்வாகும், இதன் தொடர்ச்சியான பயன்பாட்டு வெப்பநிலை மேல் வரம்பு பொதுவாக சேர்மத்தைப் பொறுத்து 100–120°சி என குறிப்பிடப்படுகிறது.
• எச்என்பிஆர் என்பது என்பிஆரின் எண்ணெய் எதிர்ப்பை பராமரித்து, வெப்பத்திற்கும் வயதாதலுக்கும் சிறந்த எதிர்ப்பைச் சேர்க்கிறது, இதன் மேல் வரம்பு பொதுவாக 150°சி என குறிப்பிடப்படுகிறது. எண்ணெய் அதிக வெப்பத்தில் ஓடும் இடங்களில் இது பெரும்பாலும் தேர்வு செய்யப்படுகிறது.
• எஃப்கேஎம் இம்மூன்றிலும் மிக அதிக வெப்பநிலை தாங்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது, இதன் மேல் வரம்பு பொதுவாக 200°சி வரை என குறிப்பிடப்படுகிறது, மேலும் இது அதிக வேதியியல் எதிர்ப்பையும் கொண்டுள்ளது; ஆனால் இதன் விலை அதிகம் மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலைகளில் குறைந்த நெகிழ்வுத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளது.

இவை பொதுவான எண்கள். ஒரு குறிப்பிட்ட சீலின் வரம்பு, அதன் கலவை வடிவமைப்பையும், அதன் விளிம்பில் உள்ள உள்ளூர் வெப்பநிலையையும் பொறுத்தது; இந்த வெப்பநிலை எண்ணெயின் மொத்த வெப்பநிலையை விட அதிகமாக இருக்கலாம்.

எச்என்பிஆர், சூடான எண்ணெயில் என்பிஆரை விட நீண்ட காலம் செயல்படுவதற்கான காரணம் வேதியியல் தன்மையில் அடங்கியுள்ளது. என்பிஆரின் சங்கிலிகளில் பாரிருக்கும் கார்பன்–கார்பன் இரட்டை பிணைப்புகள் உள்ளன; இவை ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் ஓசோன் தாக்கத்திற்கு உள்ளாகும் போது, அதன் நிலைத்தன்மையையும் வயதாதல் நடத்தையையும் பாதிக்கின்றன. இந்த சங்கிலிகளை ஹைட்ரஜனேற்றம் செய்வதன் மூலம் பெரும்பாலான இரட்டை பிணைப்புகள் நிரப்பப்பட்ட (சேத்திர) பிணைப்புகளாக மாற்றப்படுகின்றன. இதனால், எச்என்பிஆரிற்கு மிக அதிக அளவு நிரப்பப்பட்ட முதுகெலும்பு கிடைக்கிறது, அது என்பிஆரின் எண்ணெய் மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்புத்தன்மையை பராமரித்து, வெப்பம், வேதியியல் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்புத்தன்மையையும் சேர்த்து வழங்குகிறது [7]. 2026 ஆம் ஆண்டு வெளியிடப்பட்ட ஒரு மதிப்பாய்வில், நவீன ஹைட்ரஜனேற்ற வினைமுக பொருட்கள் 90% ஐ விட அதிகமான ஹைட்ரஜனேற்ற அளவையும், சில சந்தர்ப்பங்களில் 99% ஐ விட அதிகமானதையும் அடைந்துள்ளன என அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது [7]. அந்த மதிப்பாய்வில் நிரப்பப்பட்ட எச்என்பிஆர் கலவைகள், 125 °செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் 7 நாட்களுக்கும், 160 °செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் 20 நாட்களுக்கும் வயதாதல் சோதனைக்கு உட்படுத்தப்பட்டன; இதன் மூலம் எச்என்பிஆர் மதிப்பீடு செய்யப்படும் வெப்பநிலை வரம்பு பற்றிய ஒரு கருத்து கிடைக்கிறது, ஆனால் சோதனை முடிவுகள் நிரப்புப் பொருளைப் பொறுத்து மாறுபடும்.

வெப்பநிலையில் அதிகரிப்புடன் வயதாகும் வேகம் தோராயமாக அடுக்கு வளர்ச்சியில் அதிகரிக்கிறது. வெப்பத்தால் ஏற்படும் சிதைவை விளக்குவதற்கு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் அர்ரீனியஸ் தொடர்பு இதனை வெளிப்படுத்துகிறது:

r = A · exp ( − Ea / R T ) (3)

இங்கு r என்பது சிதைவு வேகம், A என்பது ஒரு மாறிலி, Ea என்பது செயல்பாட்டு ஆற்றல், R என்பது வாயு மாறிலி, T என்பது தனிமையான வெப்பநிலை. இதன் பயன்பாட்டு பொருள் என்னவென்றால், வாயிலின் இடத்தில் சிறிது வெப்பநிலை உயர்வு எலாஸ்டோமரின் ஆயுளை விகிதாசார மாற்றத்தை விட மிகவும் அதிகமாகக் குறைக்கிறது, எனவே அடைப்பின் இடத்தில் உள்ள உள்ளூர் வெப்பநிலை தொட்டியின் வெப்பநிலையை விட முக்கியமானது.

எலாஸ்டோமரின் விறைப்பும் முக்கியமானது, ஏனெனில் அது PTFE வளையத்தின் முன்சுமையை நிர்ணயிக்கிறது. 65 முதல் 85 IRHD வரையிலான ரப்பர் கலவைகளுக்கு, முடிவுறு-கூறு ஆய்விலிருந்து பெறப்பட்ட ஒரு திருத்திய சமன்பாடு எலாஸ்டிக் மாடுலஸ் E (MPa) மற்றும் கடினத்தன்மை Hr ஆகியவற்றை தொடர்புபடுத்துகிறது [8]:

lg E = 0.0198 Hr − 0.5432 (4)

ஒவ்வொரு 10 ஐஆர்ஹெச்டி புள்ளிகளும் மாடுலஸை 10^0.198 (அதாவது தோராயமாக 1.58) மடங்கு அதிகரிக்கின்றன. எனவே, ஒரு சேர்மத்தின் கடினத்தன்மை 10 புள்ளிகள் அதிகமாக இருந்தால், அது தோராயமாக 58% வலுவானதாக இருக்கும்; இதனால், கடினத்தன்மையில் சிறிய மாற்றமே முன்னிறுத்தலை (பிரீலோட்) எதிர்பார்த்ததை விட அதிகமாக மாற்றும். இதுவே, மாற்றீட்டு எலாஸ்டோமர் ஒரு சிறிது ‘அதே கடினத்தன்மை’ உள்ளதாக இருப்பதை விட, அசல் சேர்மத்துடன் துல்லியமாக பொருந்த வேண்டும் என்பதற்கான ஒரு காரணம்.

பாலியூரித்தேன் எங்கு பொருந்துகிறது?

பாலியூரித்தேன் பொதுவாக மரபுசார் ரப்பரை விட சிறந்த அரிப்பு மற்றும் கிழிவு எதிருத்துத்தன்மையையும், சுமையின் கீழ் நல்ல வலிமையையும் கொண்டதாக அறியப்படுகிறது. இது சில ஹைட்ராலிக் கருவிகளில் உள்ள பிஸ்டன் மற்றும் ராட் சீல்களுக்கும், சில தட்டுதல் பயன்பாடுகளுக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் முக்கிய குறைபாடு, எச்என்பிஆர் அல்லது எஃப்கேஎம் விட தொடர்ச்சியான பயன்பாட்டு வெப்பநிலை குறைவாக இருப்பதாகும்; எனவே, இது எண்ணெய் வெப்பநிலை மிதமாக இருக்கும் துளையிடும் கருவிகளுக்கும், மாசுபடுதல் அல்லது அரிப்பு ஆகியவை முக்கிய பிரச்சினைகளாக இருக்கும் சூழல்களுக்கும் ஏற்றதாகும்.

PU என்பதை ஒரு தரவுத்தாளில் வலுவானதாகத் தோன்றுவதால் மட்டுமே தேர்ந்தெடுக்கக் கூடாது. ஒரு தட்டு முறை அடைப்பில், முதல் கேள்வி எண்ணெயின் வெப்பநிலை பாலியூரித்தேன் (PU) சேர்மத்தின் வரம்பிற்குள் உறைப்பின் விளிம்பில் நிலைத்திருக்கிறதா என்பதேயாகும். இக்கட்டுரைக்காக ஆலோசிக்கப்பட்ட ஆய்வுகள் PU-ஐ உள்ளடக்கியவை அல்ல; எனவே இங்கு எந்த எண்ணிக்கை வரம்புகளும் குறிப்பிடப்படவில்லை; சேர்மத்தின் சொந்த தரவுத்தாளே சரியான மூலமாகும்.

இந்தப் பொருட்கள் ஒன்றுக்கொன்று எவ்வாறு ஒப்பிடப்படுகின்றன?

கீழே உள்ள அட்டவணை, மேலே விவாதிக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு பொருளின் வழக்கமான பங்கு மற்றும் முக்கிய கட்டுப்பாட்டைச் சுருக்கமாக விளக்குகிறது. உண்மையான செயல்திறன், சேர்மம் மற்றும் தயாரிப்பாளரைப் பொறுத்தது.

எண்ணெய் வகை மற்றும் வெப்பநிலை பொருள் தேர்வை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன?

பாறை துளையிடும் இயந்திரத்தில் உள்ள ஹைட்ராலிக் எண்ணெய் பொதுவாக கனிம-அடிப்படையிலான எண்ணெயாகும், மேலும் என்.பி.ஆர், எச்.என்.பி.ஆர், எஃப்.கே.எம், பி.யூ, மற்றும் பி.டி.எஃப்.இ-வகை பொருட்கள் அனைத்தும் அதனுடன் பொதுவாக பொருந்தும். ஒரு துளையிடும் இயந்திரம் தீ-எதிர்ப்பு அல்லது செயற்கை திரவத்தை இயக்கினால், ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் பொருந்துதலை சரிபார்க்க வேண்டும், ஏனெனில் கனிம எண்ணெயில் சிறப்பாக செயல்படும் ஒரு முத்திரை மற்றொரு திரவத்தில் வீங்கலாம் அல்லது சிதைவடையலாம்.

பொருந்துதல் மூழ்குதல் மூலம் சோதிக்கப்படுகிறது. ஒரு முத்திரை மாதிரியை எண்ணெயில் நனைக்கும் முன்னும் பின்னும் காற்றிலும் நீரிலும் எடை கணக்கிடுகிறார்கள் (பொதுவான சோதனையில் 100 °செ வெப்பநிலையில் 72 மணி நேரம் பயன்படுத்தப்படுகிறது), மேலும் கன அளவு மாற்றம் கணக்கிடப்படுகிறது, சீன தரநிலை ஜி.பி/டி 1690 இல் குறிப்பிடப்பட்ட முறையைப் பின்பற்றி:

δV = [ ( m3 − m4 ) − ( m1 − m2 ) ] / ( m1 − m2 ) × 100% (5)

இந்தக் கோவையில், m₁ மற்றும் m₂ என்பன மாதிரியின் காற்றிலும் நீரிலும் ஆழ்த்துவதற்கு முன்னரான நிறைகள்; m₃ மற்றும் m₄ என்பன அதே மாதிரியின் ஆழ்த்துவதற்குப் பின்னரான நிறைகள். ΔV நேர்மறையாக இருந்தால், ரப்பர் வீங்கியுள்ளது என்றும், எதிர்மறையாக இருந்தால், அது சுருங்கியுள்ளது என்றும் பொருள். பொதுவாக, இது ரப்பரின் பிளாஸ்டிசைசரின் ஒரு பகுதி எடுத்துவிடப்பட்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது. இவை இரண்டுமே கசிவை ஏற்படுத்தலாம்.

வெளியிடப்பட்ட ஒரு சோதனை, இதன் முக்கியத்துவத்தை விளக்குகிறது [9]. ஃப்ளுவோரோஎலாஸ்டோமர் முத்திரைகள், கவசம் பூட்டப்பட்ட வாகனத்தின் சஸ்பென்ஷனுக்காகப் பயன்படுத்தப்படும் மூன்று ஹைட்ராலிக் திரவங்களிலும், அவற்றின் கலவைகளிலும் 100 °செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் 72 மணி நேரம் ஆழ்த்தப்பட்டன. அனைத்து முடிவுகளும் சுருங்கலைக் காட்டின, அதன் அளவு −4.9% முதல் −19.1% வரை இருந்தது; மோசமான மதிப்புகள் தொடர்புடைய சீனத் தரநிலையின் 4% வரம்பை மீறியிருந்ததால், ஆய்வாளர்கள் அந்தச் செயல்பாட்டிற்கு நைட்ரைல் ரப்பரைப் பரிந்துரைத்தனர். அவை பாறைத் துளையிடும் எண்ணெய்கள் அல்ல; எனவே, அந்த எண்கள் FKM துளையிடும் கருவிகளுக்கு பொருத்தமற்றது என்று கூறவில்லை. அவை காட்டுவது, பொதுவாக வேதியியல் எதிர்ப்புத்தன்மை கொண்டதாக மதிப்பிடப்பட்ட ஒரு பொருள் குறிப்பிட்ட திரவத்திற்கு ஏற்றதாக இருக்காது என்பதைத்தான்.

எண்ணெய்களைக் கலப்பதும் இதேபோல பொருந்தும். எண்ணெய் ஒத்துழைப்பு சோதனைகள் குறித்த மதிப்பாய்வு [10] இரண்டு ஹைட்ராலிக் எண்ணெய்களைக் கலந்தால், சேர்மங்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று வினைபுரிந்து வடிகட்டிகளையும் மிக மெல்லிய வால்வு வழிகளையும் அடைத்துவிடும் வீழ்படிவுகளை உருவாக்கும் எனக் குறிப்பிடுகிறது; மேலும், இந்த எண்ணெய்களை 1:9, 5:5 மற்றும் 9:1 எனும் விகிதங்களில் கலந்து 65 °செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் 168 மணி நேரம் சேமிக்கும் சோதனைகளையும் விளக்குகிறது. ஒரு துளையிடும் கருவியின் எண்ணெய் வேறொரு பிராண்டுடன் நிரப்பப்பட்டால், அது சீல் மற்றும் சுற்றுச்செயல் இரண்டையும் பாதிக்கும்.

வெப்பநிலைக்கு இரண்டு விளைவுகள் உள்ளன. சூடான காலநிலையில் அல்லது நீண்ட செயல்பாட்டு சுழற்சியில், எலாஸ்டோமர் முதலில் அதன் எல்லையை அடைகிறது, இது வடிவமைப்பை HNBR அல்லது FKM நோக்கித் தள்ளுகிறது. குளிரான நிலைமைகளில், விறைப்பான பொருள் எண்ணெய் சூடாகும் வரை பிஸ்டனைப் பின்தொடர சீல் மெதுவாக இருக்கும்; இங்கு NBR மற்றும் HNBR ஆகியவை பொதுவாக FKM மற்றும் சில PU தரங்களை விட சிறந்தவை.

பிஸ்டன் மேற்பரப்பு சீல் பொருளுடன் எவ்வாறு வினைபுரிகிறது?

முத்திரையும் பிஸ்டனும் ஒரு ஜோடியாக அரிக்கப்படுகின்றன. வெண்கலம் அல்லது கண்ணாடி இழை போன்ற கடினமான நிரப்புப் பொருள் முத்திரையின் சொந்த அரிப்பு எதிருறுதியை மேம்படுத்துகிறது, ஆனால் அது எதிர்ப்பு மேற்பரப்பிற்கு (பிஸ்டன்) கூடுதல் தேவைகளையும் விதிக்கிறது: பிஸ்டன் போதுமான கடினமாகவும், போதுமான மென்மையாகவும் இருக்க வேண்டும், அதனால் நிரப்புப் பொருள் அதனை மெருகூட்டாமல் அல்லது கீறாமல் இருக்க வேண்டும். கீறப்பட்ட பிஸ்டன் எந்த முத்திரை பொருளையும் விரைவாக அரிக்கும்.

PTFE தொடர்பான இலக்கியங்கள் இதை ஆதரிக்கின்றன. மேலே குறிப்பிடப்பட்டது போல, மென்மையான இணை மேற்பரப்பு பரிமாற்றத் திரை (டிரான்ஸ்ஃபர் ஃபிலிம்) உருவாக உதவுகிறது மற்றும் அரிப்பைக் குறைக்கிறது, அதே நேரத்தில் மேற்பரப்பு மோசமாக இருந்தால் அரிப்பு அதிகரிக்கிறது [4]. ஒரு ஆய்வில், எதிர்ப்பு மேற்பரப்புகளைப் பற்றிய ஆய்வில், தூய PTFE கடினமான WC-10Co-4Cr பூச்சுக்கு எதிராக அதிக அளவில் அரிக்கப்பட்டது, அதே நேரத்தில் பாலிமர்/PTFE கலவைகள் குரோம் பூச்சுக்கு எதிராக தூய PTFE விட குறைவாக அரிக்கப்பட்டன; மேலும் குறைந்த குரோம் மேற்பரப்பு மோசமாக இருந்தால் அரிப்பு குறைவாக இருந்தது [4]. எதிர்ப்பு மேற்பரப்புடன் தொடர்புடைய உராய்வு குணகம் சிறிதளவே மாறியது, ஆனால் அரிப்பு வழிமுறை மாறியது.

இதனால்தான் முதலில் தோல்வியுற்ற முத்திரையை பிஸ்டனுடன் சேர்த்தே ஆய்வு செய்ய வேண்டும். பிஸ்டன் மேற்பரப்பு சேதமடைந்திருந்தால், முத்திரை பொருளை மாற்றுவதன் மூலம் மட்டும் பிரச்சினையைத் தீர்க்க முடியாது.

நீங்கள் ஏற்கனவே உள்ள ஒரு சீலின் பொருளை எவ்வாறு அடையாளம் காணலாம்?

நிறம் மற்றும் தொடுதல் ஆகியவை சீல் கலவையை அடையாளம் காண நம்பகமான வழிகள் அல்ல, ஏனெனில் நிறம் தரமாக்கப்படவில்லை மற்றும் நிரப்புப் பொருட்கள் PTFE-ன் தோற்றத்தை மாற்றுகின்றன. நம்பகமான மூலங்கள் என்பவை துளையிடும் இயந்திரத்தின் தயாரிப்பாளரின் பாகங்கள் பட்டியல் (பாக எண்ணுக்கு எதிராக குறிப்பிடப்பட்ட பொருளை பொதுவாக பட்டியலிடுகிறது) மற்றும் வழங்குநரின் பொருள் தரத்தை உறுதிப்படுத்தும் எழுதப்பட்ட உறுதிப்பாடு.

அசல் தரப்படுத்தல் கிடைக்கவில்லை எனில், துளையிடும் இயந்திர மாதிரியை நன்றாக அறிந்த வழங்குநர் பொதுவாக பாக எண் அல்லது தோல்வியுற்ற சீலின் மாதிரியிலிருந்து அதன் கட்டமைப்பை அடையாளம் காண முடியும். கடின வளையம் மற்றும் எலாஸ்டோமர் ஆகிய இரண்டு பகுதிகளின் பொருளையும் தனித்தனியாகக் கேளுங்கள், ஏனெனில் இவை தனித்தனியாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன.

1. லி சுவான், யான் தியான்ஜுன், லி டியெஹுய். ஹைட்ராலிக் ராக் டிரில்களில் தாக்குதல் பிஸ்டன் சீலிங் மற்றும் ஸ்டெப் சீல். ராக் டிரில்லிங் மெஷினரி & ப்னியூமாட்டிக் டூல்ஸ், 2003, (3): 8–12. (சீன மொழியில்)
2. கின் ஷுவாய், செங் பின், வாங் ஷிடு. இயந்திர உபகரணங்களின் முடிச்சு சாதனங்களில் ரப்பர் பாகங்களின் கட்டமைப்பு மேம்பாட்டு வடிவமைப்பு. சீனா டையர் வளங்களின் முழுமையான பயன்பாடு, 2026, (8). (சீன மொழியில்)
3. வாங் ஜியன்சென், யாங் குவாங்ஷெங், லியு ஷாவோஜுன், பெங் ஹுவாய், வென் யோங்கியாங். இரட்டை-அறை கட்டுப்பாட்டு இயற்பியல் பாறைத் துளையிடும் கருவியின் முதன்மை அழுத்த குறைப்பு அறையில் அதிக அழுத்தம் ஏற்படும் நிகழ்வின் பகுப்பாய்வு. சீன இயற்பியல் மற்றும் காற்றழுத்த தொழில்நுட்பம், 2026, 50(7): 57–67. (சீன மொழியில்)
4. சாவ் சியாவு, சாங் சு, டாங் என், லுவான் சு, ஹாவ் ஜியான்சு, குவோ சென்ஹுய், யு சியாவோஜிங், சாவோ காங். பாலிடெட்ராஃபுளோரோஎத்திலீன் பொருள்களின் தடுப்பு செயல்திறன் குறித்த ஆய்வு முன்னேற்றம். பாலிமர் பொருளாதார அறிவியல் & பொறியியல், 2026, முதல் இணைய வெளியீடு. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2026.0127. (சீன மொழியில்)
5. அன் லிஹுய், மியாவோ சுவெமேய், லியு ஹாவோ, யாங் சாங், சு யுஜியே, வேய் ஷிஜியே. கிராபீன் மற்றும் கார்பன் நானோஃபைபர் ஆகியவற்றால் பிடிஎஃப்இ-ஐ ஒத்துழைப்புடன் மாற்றியமைத்தல்: திரைபோலாஜிக்கல் பண்புகள் மற்றும் இயங்கு வெப்ப/மின் கடத்துத்திறன் விளக்கம். டிரைபாலஜி, 2026, முதலில் இணையத்தில். (சீன மொழியில்)
6. வாங் ஷுவாய், ஜே ஜெங்ஹாவோ, வாங் சாவாவோ, சாங் சியாலியாங், வாங் ஹாவுயூ. பிஐ மற்றும் சிஎன்டிகளால் நிரப்பப்பட்ட பிடிஎஃப்இ-ன் உராய்வு மற்றும் தேய்வு பண்புகளின் மூலக்கூறு இயக்க பகுப்பாய்வு. பிளாஸ்டிக்ஸ் சயின்ஸ் அண்ட் டெக்னாலஜி, 2025, (10): 30–33. (சீன மொழியில்)
7. சாங் சியா, காவோ சிக்சிங், வு ஷுஜுவான், சு ஹுயிரென், ஷாங் குவான்மின், வாங் ஃபுஷான். ஹைட்ரஜனேட்டட் நைட்ரைல் பியூட்டாடியன் ரப்பரின் தயாரிப்பு, வலுவூட்டும் நிரப்புப் பொருட்கள் மற்றும் பயன்பாடுகள் குறித்த ஆய்வு முன்னேற்றம். பெட்ரோகெமிக்கல் டெக்னாலஜி, 2026, 55(4): 611–623. (சீன மொழியில்)
8. லு யுன்ஜியாங், ஹுவாங் லே, டை சாங்ஹாவோ. மார்க் அடிப்படையில் செறிவூட்டல் எதிருராய்வு பகுப்பாய்வு ஓ-ரிங் சைனீஸ் ஹைட்ராலிக்ஸ் & ப்னியூமாடிக்ஸ், 2020, (3): 84–89. (சீன மொழியில்)
9. ஃபெங் டோங்லியாங், சாவோ நிங், சாங் ஃபெங், சாய் வென்பின், வாங் யோங்லி, யாங் ஜின். ஃப்ளூரின் ரப்பர் முடிச்சு வளையத்திற்கும் இயந்திர எண்ணெய்களுக்கும் இடையேயான ஒத்திசைவு சோதனை ஆய்வு. திரள் பூச்சு பொறியியல், 2018, 43(5): 111–114. (சீன மொழியில்)
10. சாங் வென்டியான், ஹூ சூன்லிங், வாங் ஜியான்ஹுவா, ஷாங் பெய்ஹுவா, மா குவோலியாங். ஹைட்ராலிக் எண்ணெய் மற்றும் டெர்பைன் எண்ணெய் ஒத்திசைவு சோதனை முறைகள் குறித்த பகுப்பாய்வு. லூப்ரிகேட்டிங் ஆயில், 2023, 38(4): 55–59. (சீன மொழியில்)