Влияние рабочей жидкости на уплотнения

Очень большое значение имеет тщательное согласование характеристик уплотнения и рабочей жидкости. Очевидно, что жидкости с различными химическими свойствами по-разному влияют на уплотнения, так что необходимые характеристики уплотнения можно получить только в результате тщательного отбора небольшого числа наиболее подходящих по физическим свойствам материалов.

Необходимо также учитывать проницаемость уплотнений газами и жидкостями. В пневматических системах или при разделении кольцевыми уплотнениями круглого сечения воздушной и гидравлической полостей, очень большое значение приобретает скорость поглощения и выделения эластомером газа, находящегося под высоким давлением, при изменении давления в системе. Даже материалы типа буна N, обладающие высокой воздухонепроницаемостью, под давлением поглощают значительный объем газа. При резком падении давления растворенный или задержанный газ не может достаточно быстро выделиться из уплотнения за счет диффузии, в результате чего происходит разрыв. Разрушения уплотнений такого типа были зафиксированы в самых различных узлах, например в контейнерах для хранения углекислоты, поршневых аккумуляторах и рулевых приводах ракет. Во всех случаях разрушение уплотнений наступало в результате резкого падения давления после продолжительной работы под давлением.

Под действием радиационного излучения уплотнения резко ухудшают свои свойства – начинают твердеть и растрескиваться и полностью теряют герметичность. Установлено, что наиболее высокой радиационной стойкостью, как правило, обладают синтетические каучуки с хорошей термостойкостью и высоким сопротивлением окислению. Особенно низкую радиационную стойкость имеет тефлон, который быстро твердеет под воздействием радиации.

Необходимо отметить, что тефлон является плохим материалом для подвижных и неподвижных уплотнений, работающих при высоком давлении. В отличие от синтетических каучуков он мало эластичен, что затрудняет создание герметичных уплотнений даже при небольших давлениях. Под давлением тефлон вытекает через самые небольшие зазоры. Тефлон обладает очень большой химической стойкостью.

Эластомеры на основе буна N

Эта особенность, которая в ряде случаев имеет большое значение, затрудняет его применение, так как отсутствие набухания не позволяет компенсировать изменение размеров уплотнения в результате износа и выдавливания в зазор. Несмотря на низкий коэффициент трения, тефлон необходимо значительно усиливать такими наполнителями, как стекловолокно, асбест или керамика, которые обеспечивают получение необходимых характеристик. Трудность изготовления уплотнений из тефлона, а также высокая стоимость основного эластомера делают его дорогостоящим материалом. В основном тефлон применяют для прокладок и защитных шайб уплотнительных колец круглого сечения. В этих случаях он работает при низких нагрузках, не превышающих предела текучести, что позволяет обеспечить необходимое упрочнение. Тефлоновые уплотнения нужно защищать от вытекания в зазоры специальными металлическими прокладками и устанавливать в канавку с полным предварительным сжатием.

Все ведущие фирмы-изготовители эластомеров имеют собственную рецептуру, разработанную в соответствии с известными техническими условиями на военное и промышленное оборудование. Поэтому уплотнения различных фирм, созданные в соответствии с одними и теми же техническими стандартами, не обязательно обладают одинаковыми свойствами при аналогичных условиях применения. Решение ответственных вопросов, возникающих при разработке уплотнений, часто в большей степени зависит от тесного сотрудничества между конструктором и поставщиками, чем от самого тщательного конструирования. Необходимо постоянно помнить, что недостатки конструкции уплотнений проявляются только после проведения испытаний.

Эластомеры на основе буна N идут в основном на изготовление уплотнений для гидравлических и топливных систем и синтетических смазок, предназначенных для работы до -150° С. Специальные жидкости типа кремнийорганических эфиров требуют применения уплотнений. Этот материал становится хрупким при температуре около-18° С, и поэтому продолжительная работа в этом температурном диапазоне обязательно приводит к появлению утечек.

Металлические материалы

Под действием ударных нагрузок при таких температурах уплотнения быстро разрушаются. Процесс кристаллизации обратим и зависит от времени. В результате быстрый переход через критический диапазон температур не влияет на свойства уплотнения, и достаточно продолжительная выдержка при более высокой или более низкой температуре восстанавливает аморфную структуру и нормальные свойства уплотнения. Бутил-каучуки рекомендуется применять в системах, работающих на невоспламеняющихся жидкостях типа фосфорных эфиров. Уплотнения, применяющиеся в системах с нефтяными жидкостями, несовместимы с фосфорными жидкостями, и наоборот. В новейших высокотемпературных авиационных гидросистемах, где используются различные рабочие жидкости от кремнийорганических эфиров до силиконовых жидкостей, хорошо зарекомендовали себя уплотнения из вайтона А.

Применение металлов в конструкциях гидравлических устройств связано с многочисленными ограничениями. Большинство распространенных рабочих жидкостей полностью совместимо со сталями, бронзой, латунью и легкими сплавами. Однако необходимость выдерживать жесткие допуски, требующиеся для обеспечения заданных зазоров во многих агрегатах, значительно уменьшает число пригодных материалов.