In che modo il set di compressione influisce sulle prestazioni di tenuta delle guarnizioni in gomma
La deformazione di compressione è uno dei fattori più critici, ma spesso fraintesi, nella progettazione delle guarnizioni in gomma. Anche quando la pressione di tenuta iniziale è sufficiente, un'eccessiva deformazione della compressione può portare, nel tempo, alla perdita della forza di tenuta, a perdite e al guasto prematuro della guarnizione.
1. Che cos'è il set di compressione?
Set di compressione (%)misura la deformazione permanente di una guarnizione in gomma dopo che è stata compressa per un tempo e una temperatura specifici.
Set di compressione (%)=(H₀ − H₂) / (H₀ − H₁) × 100
Dove:
H₀=Spessore originale
H₁=Spessore compresso
Spessore H₂=dopo il recupero
Significato ingegneristico:Un valore di compression set inferiore indica un migliore recupero elastico ed una maggiore durata della tenuta.
2. Perché il compression set è importante nelle applicazioni di guarnizioni
- Perdita di forza di tenuta in caso di compressione statica-a lungo termine
- Aumento del rischio di perdite nei sistemi a bassa-pressione
- Scarso rimbalzo dopo il ciclo termico
- Tolleranza ridotta al rilassamento e alle vibrazioni della flangia
Importante:Una guarnizione con un'eccellente pressione di tenuta iniziale ma un elevato compression set può cedere più velocemente di un materiale più morbido con un migliore recupero.
3. Valori tipici del set di compressione per materiale
| Materiale | Condizione di prova | Set di compressione (%) | Prestazioni di tenuta |
|---|---|---|---|
| NBR | 70 gradi × 22 ore | 15–30% | Buono per olio e carburante |
| EPDM | 100 gradi × 22 ore | 20–35% | Eccellente resistenza agli agenti atmosferici |
| FKM (Vitone) | 150 gradi × 22 ore | 10–25% | Stabilità di tenuta alle alte-temperature |
| Silicone (VMQ) | 150 gradi × 22 ore | 25–45% | Carico leggero e scarso a lungo termine- |
| HNBR | 150 gradi × 22 ore | 8–20% | Durata eccellente |
4. Esempio di applicazione reale: guarnizione in gomma per flangia
Custodia: guarnizione EPDM per tubo dell'acqua
- Materiale: EPDM 70 Shore A
- Compressione iniziale: 25%
- Temperatura di funzionamento: 60 gradi
- Tempo di servizio: 18 mesi
Problema osservato:
Dopo una compressione a lungo-termine, il recupero dello spessore della guarnizione è diminuito di circa il 30%, con conseguenti perdite dalla flangia nonostante la corretta coppia dei bulloni.
Soluzione:La sostituzione dell'EPDM standard con un composto EPDM a bassa-compressione-set ha ridotto le perdite e prolungato la durata di oltre 2 volte.
5. Come ridurre la deformazione fissa da compressione nella progettazione delle guarnizioni
- Selezionare materiali con deformazione permanente inferiore (HNBR, FKM)
- Avoid over-compression (>30%)
- Controllare la temperatura operativa
- Utilizzare sistemi di polimerizzazione e riempitivi adeguati
- Design per la compensazione del rilassamento della flangia
Suggerimento per la progettazione:Le prestazioni del set di compressione devono essere sempre valutate insieme a durezza, temperatura e durata di servizio-non come un singolo parametro.
Conclusione
Il set di compressione determina direttamente se una guarnizione in gomma può mantenere la forza di tenuta nel tempo. Per le applicazioni di tenuta statica a lungo-termine, la scelta di un composto a basso compression set è spesso più importante del semplice aumento della durezza o della coppia dei bulloni.
