Stroj na odstraňovanie otlačkov gumových tesnení pre hydraulické systémy

By Mike Chen, výrobný riaditeľ | 12+ rokov skúseností vo výrobe gumy |LinkedIn

Kľúčové poznatky

• Tesnenia hydraulického systému vyžadujú odstránenie oparu s presnosťou na 0,1 mm, pretože zvyšný opar spôsobuje vnútorné netesnosti a predčasné zlyhanie tesnenia vo vysokotlakových okruhoch.
• Mechanické odstránenie opotrebenia dosahuje na štandardných O-krúžkoch a stieracích tesneniach čas cyklu 20 – 40 sekúnd na jedno tesnenie, čo je 40 – 50-krát rýchlejšie ako manuálne orezávanie.
• Pre silikónové a FKM hydraulické tesnenia s tenkým opotrebením pod 0,3 mm, ktoré odoláva mechanickému oderu, sa odporúča kryogénne odstraňovanie opotrebenia pri teplote -100 °C až -130 °C.
• Mechanický odhrotovací stroj XCJ-G600 spracuje 15 kg šarží hydraulických tesnení za cyklus, čo stačí na viac ako 3 000 O-krúžkov za smenu pri štandardných výrobných objemoch.

Spoľahlivosť hydraulického systému závisí od integrity tesnenia. Jedno tesnenie s neúplným odstránením opotrebenia môže spôsobiť stratu tlaku, kontamináciu kvapaliny a poruchu komponentu. Preto je odstránenie opotrebenia z gumového tesnenia kritickým krokom pri výrobe hydraulických komponentov. Výber metódy odstraňovania opotrebenia a konfigurácia stroja priamo ovplyvňujú výkon tesnenia v praxi.

Pretože hydraulické tesnenie s 0,15 mm zvyškom opotrebenia na tesniacom okraji môže skrátiť životnosť až o 40 % v porovnaní s riadne odstráneným tesnením – odstránenie opotrebenia robí nevyhnutným krokom pri výrobe tesnení.

Tento článok sa zaoberá tým, prečo hydraulické tesnenia vyžadujú iné štandardy odstraňovania opotrebenia ako bežné gumové diely, ako mechanické a kryogénne odstraňovače opotrebenia spĺňajú tieto požiadavky a ako si vybrať správny proces odstraňovania opotrebenia pre výrobu tesnenia.

Prečo je potrebné pre spoľahlivý výkon systému presné odstránenie opotrebenia hydraulických tesnení

Tesniaca hrana je najkritickejším povrchom každého hydraulického tesnenia – ak je na tejto hrane zvyšok odstreku, tesnenie môže zlyhať počas prvých 500 prevádzkových cyklov. Hydraulické tesnenia fungujú tak, že udržiavajú kontrolované presné uloženie medzi stacionárnymi a pohyblivými komponentmi. Odstrek formy na tesniacom povrchu toto uloženie narúša a vytvára preferenčné cesty úniku, ktoré úplne obchádzajú tesnenie.

Pre vysokotlakové hydraulické aplikácie nad 200 barov normy ISO 6195 pre stieracie tesnenia a ISO 3601 pre O-krúžky stanovujú horné limity pre povrchové defekty. Zvyšok odlupovania presahujúci 0,1 mm na tesniacom povrchu sa vo všeobecnosti považuje za nezhodu pre hydraulické aplikácie. Ide o prísnejšiu normu ako pre statické tesnenia alebo netesniace gumené komponenty.

V rámci našich výrobných skúseností s testovaním viac ako 500 šarží tesnení od rôznych výrobcov hydraulických zariadení sme pozorovali, že správne odstránené tesnenia vykazujú zníženie miery úniku približne o 85 % v porovnaní s manuálne orezanými tesneniami pri skúške okruhu s tlakom 200 barov. Tieto údaje pochádzajú z akceptačných skúšok v továrni vykonaných podľa testovacích protokolov normy ISO 10766 pre vratné hydraulické tesnenia.

Typy hydraulických tesnení spracovaných strojmi na odstraňovanie otlačkov gumy

Rôzne geometrie hydraulických tesnení predstavujú jedinečné výzvy pri odstraňovaní opotrebenia. Nasledujúca tabuľka sumarizuje bežné typy hydraulických tesnení a ich požiadavky na odstraňovanie opotrebenia.

Norma ISO 1629 stanovuje nomenklatúru gumy na identifikáciu materiálu. Norma ISO 3601-1 definuje rozmery O-krúžkov a tolerancie relevantné pre normy kvality odstraňovania opotrebenia.

Mechanický odhrotovací stroj pre hydraulické gumové tesnenia

Mechanické odhrotovanieje najpoužívanejšou metódou pre veľkoobjemovú výrobu hydraulických tesnení, pretože poskytuje konzistentné výsledky pri nízkych nákladoch na diel. Mechanický odhrotovací stroj XCJ-G600 spracováva 15 kg dávky O-krúžkov a tesnení na jeden cyklus, pričom každé tesnenie sa oreže za 20 – 40 sekúnd. Jeden stroj dokáže nahradiť 40 – 50 manuálnych odhrotovacích pracovníkov z hľadiska denného výkonu.

Stroj využíva aerodynamický princíp odstraňovania opotrebenia: tesnenia sa prevracia vo vnútri rotujúceho bubna s priemerom 600 mm, zatiaľ čo vysokorýchlostné médium obrusuje opotrebovaný materiál z povrchov dielov. Motor s výkonom 7,5 kW a invertorový riadiaci systém udržiavajú konzistentnú rýchlosť bubna v rámci dávok od 5 kg do 15 kg. Automatický mechanizmus podávania a vyprázdňovania umožňuje nepretržitú prevádzku s minimálnym dohľadom obsluhy.

Pre hydraulické tesnenia s vonkajším priemerom od 3 mm do 100 mm dokáže XCJ-G600 spracovať celý rozsah veľkostí bez zmeny nástrojov. To je obzvlášť cenné pre výrobcov, ktorí vyrábajú zmiešané veľkosti tesnení pre rôzne špecifikácie hydraulických systémov. Nastaviteľné parametre stroja umožňujú operátorom optimalizovať čas cyklu a agresivitu média pre každý materiál tesnenia.

Kryogénne odhrotovanie tesnení pre presné hydraulické komponenty

Kryogénne odhrotovanie je nevyhnutné, keď hydraulické tesnenia vyžadujú odstránenie otrepu pod 0,1 mm na tesniacich plochách. Proces využíva tekutý dusík pri teplote -100 °C až -130 °C na selektívne skrehnutie tenkého otrepu a zároveň zachovanie flexibility telesa tesnenia. Tryskacie médiá potom rozlámu krehký otrep bez mechanického namáhania základného materiálu.

Pretože hydraulické tesnenia vyrobené z FKM (fluórelastoméru) a silikónového kaučuku sa čoraz častejšie špecifikujú pre aplikácie odolné voči vysokým teplotám a chemikáliám a pretože tieto materiály majú nižšiu pevnosť v roztrhnutí ako NBR alebo PU, kryogénne spracovanie pomáha predchádzať natrhnutiu povrchu počas odstraňovania opotrebenia. Kryogénna metóda tiež vytvára hladší povrch tesniacej manžety, čo znižuje trenie počas počiatočného obdobia zábehu prevádzky hydraulického valca.

Hlavnou nevýhodou kryogénneho odstraňovania oteru sú náklady. Spotreba tekutého dusíka 20 – 50 kg na dávku zvyšuje náklady na spracovanie o 5 – 15 USD na cyklus. Pre štandardné O-krúžky a uretánové piestne tesnenia je zvyčajne postačujúce mechanické odstraňovanie oteru. Pre kritické tesniace aplikácie, kde je špecifikovaná nulová tolerancia oteru, sa kryogénne odstraňovanie oteru oplatí za dodatočné náklady, aby sa eliminoval odpad a prepracovanie.

Porovnanie: Mechanické vs. kryogénne odhrotovanie hydraulických tesnení

Odhady nákladov sú založené na štandardných výrobných parametroch pre hydraulické odstraňovanie opotrebenia tesnení. Skutočné náklady sa líšia v závislosti od geometrie tesnenia, zloženia materiálu a miestnych cien tekutého dusíka.

Bežné chyby spôsobené otrepávaním na hydraulických tesneniach a ako ich riešia odhrotovacie stroje

Vady vstrekovania pri výrobe hydraulických tesnení spôsobujú niekoľko typov opotrebenia, ktoré je potrebné odstrániť predtým, ako tesnenie môže správne fungovať v hydraulickom okruhu.

Kategorizácia oneskorujúcich chýb na základe bežných pozorovaní pri kompresii a vstrekovaní hydraulických tesnení.

Integrácia stroja na odstraňovanie otlačkov gumových tesnení do výrobných liniek hydraulických komponentov

A stroj na odstraňovanie otlačkov gumových tesnenímožno integrovať do existujúcej výrobnej linky hydraulických tesnení s minimálnou rekonfiguráciou. Mechanický odhrotovací stroj XCJ-G600 má rozmery 1750 mm (D) x 1000 mm (Š) x 1000 mm (V) a váži 650 kg, čo vyžaduje približne 2 metre štvorcové podlahovej plochy. Automatické mechanizmy podávania a vyprázdňovania umožňujú priame pripojenie k predradenému formovaciemu zariadeniu a následným kontrolným staniciam.

Pri výrobných linkách spracovávajúcich viac ako 10 000 tesnení denne je potrebné umiestniť odhrotovací stroj bezprostredne za formovací lis a chladiacu stanicu, aby sa tesnenia dosiahli na ich najspracovateľnejšej teplote. Tesnenia by sa ideálne mali dostať do odhrotovacieho stroja do 30 minút od vybratia z formy, kým sa zmrašťovaním po vytvrdnutí nezmenia ich rozmery. Toto časové okno je obzvlášť dôležité pre hydraulické tesnenia z NBR a FKM, ktoré prechádzajú sekundárnou vulkanizáciou.

Podľa noriem OSHA 1910.212 pre ochranné kryty strojov by mal byť odhrotovací stroj vybavený blokovacími prístupovými panelmi a ovládacími prvkami núdzového zastavenia. Vstavané senzory ostria noža a senzory podávacích valčekov stroja poskytujú dodatočnú ochranu obsluhy počas nakladania a vykladania.

Ako vybrať stroj na odhrotovanie gumových tesnení pre hydraulické aplikácie

Výber správneho zariadenia na odstraňovanie oteru pre výrobu hydraulických tesnení závisí od štyroch faktorov: materiálu tesnenia, objemu výroby, požiadaviek na presnosť a rozpočtových obmedzení.

Zvoľte mechanické odstraňovanie otlačkovpri výrobe tesnení z NBR, EPDM alebo PU v objemoch nad 5 000 kusov za smenu. Cyklus tesnenia 20 – 40 sekúnd a automatické dávkové spracovanie modelu XCJ-G600 ho robia vhodným pre štandardné O-krúžky, stieracie tesnenia a piestne tesnenia s hrúbkou opotrebenia nad 0,2 mm. Nižšie náklady na diel (0,003 – 0,008 USD) sú výhodné pre cenovo citlivú výrobu komoditných tesnení.

Vyberte kryogénne odhrotovaniepri výrobe tesnení z FKM, silikónu alebo HNBR s hrúbkou opotrebenia menšou ako 0,3 mm. Tieto materiály zle reagujú na mechanické oderu, pretože ich flexibilita spôsobuje, že tenký opotrebenie sa skôr ohýba, než láme. Kryogénne spracovanie pri teplote -100 °C až -130 °C spôsobuje krehkosť opotrebenia, čo umožňuje jeho čisté odstránenie a zároveň zachováva integritu tela tesnenia. Vyššie náklady na diel (0,015 – 0,035 USD) sú odôvodnené zníženou mierou nepodarkovosti, čo zvyčajne ušetrí 10 – 15 % celkových výrobných nákladov, keď počiatočná miera chybovosti prekročí 8 %.

Vyberte sekvenčné spracovaniekeď výroba zahŕňa tesnenia so zmiešanými profilmi opotrebenia. Mechanickým odhrotovaním sa odstráni objemové opotrebenie, po ktorom nasleduje kryogénne spracovanie pre presné povrchy. Tento prístup je bežný v súpravách tesnení hydraulických valcov, ktoré v tej istej výrobnej dávke obsahujú štandardné O-krúžky aj presné tesnenia tyčí.

Záver: Prispôsobenie presnosti odstraňovania otlačkov požiadavkám hydraulického systému

Tesnenia hydraulických systémov vyžadujú štandardy odstraňovania opotrebenia, ktoré prevyšujú štandardy pre bežné gumové diely, pretože defekty tesniacich povrchov priamo ovplyvňujú udržanie tlaku v systéme a životnosť komponentov. Minimálnou požiadavkou pre hydraulické aplikácie nad 100 barov je stroj na odstraňovanie opotrebenia z gumových tesnení, ktorý odstraňuje opotrebenie z tesniacich povrchov s presnosťou na 0,1 mm.

Mechanické odhrotovanie prináša najnižšie náklady pri veľkoobjemovej výrobe štandardných hydraulických tesnení z NBR a PU. Kryogénne odhrotovanie poskytuje presnosť potrebnú pre tesnenia z FKM a silikónu v náročných hydraulických prostrediach. Výrobcovia vyrábajúci tesnenia pre rôzne hydraulické aplikácie profitujú z porovnania oboch technológií s ich špecifickým portfóliom tesnení.