如何设计液压气动用密封橡胶材料
1、 耐油及耐化学品性能
许多合成橡胶遇油会发生膨胀,或因工作油液中所含的添加剂作用而加速恶化。结果材料在某种介质中膨胀太大,或性能明显劣化,则说明这两种物质不相容。所以液压气动用密封材料选用时,首先要考虑材料与密封介质是否相容。液压用密封要考虑对工作介质的适应性;气动用密封也要考虑对润滑剂的耐受性能。膨胀是指材料遇油后体积发生变化的现象。橡胶的膨胀性能用膨胀率表示,膨胀率是橡胶浸泡前后的体积变化率。材料膨胀后,密封尺寸关系发生较大的变化,加剧摩擦、磨损,并且强度明显降低。
除膨胀之外,油液对橡胶的硬度、抗张力、伸长率和残余变形的物理、力学性能均有显著的影响,使橡胶软化、收缩和分解,橡胶性能劣化。这是因为,为了改善橡胶性能,一般都在橡胶中加入增塑剂,橡胶与油液会吸收橡胶中的增塑剂,随着橡胶中的增塑剂逐渐被溶解,液体侵入,结果橡胶体积、重量改变,硬度、弹性降低测定膨胀是考察相容性的一项基本实验。如果不考虑劣化,对材料的膨胀,用作动密封不能超过15%~20%,静密封不超过 50%,垫片可接受 100%的材料膨胀率。密封件使用中的实际体积变化比膨胀值要小的多,因为要被压缩变形抵消一部分。
橡胶的膨胀是各种化学品分子进入橡胶聚合物分子之间,产生无规则的分散作用力,使构成橡胶弹性的网状分子结构发生变化的结果。如果橡胶中的可溶性分子在介质中杂乱无章运动,则橡胶可能发生收缩,也会对密封造成不利的影响。一般来说,性质相似的物质,这种相互混合的现象容易发生。例如天然橡胶是碳氢化合物,很容易溶解到同是碳氢化合物的矿物油中去。引用溶解度参数 SP值,可以衡量这种溶解程度。 SP值定义为,物质每一摩尔的蒸发热对其体积比值的平方根,即:
SP值=(每摩尔蒸发热 / 每一摩尔体积) 1/2
2、 机械、力学性质
液压气动用密封材料要求弹性好、能拉伸、耐高压、耐磨、摩擦系数底,这些都可用材料的力学性质反映,都与材料的机械强度有关。
机械强度的测定比较容易,也是其他材料性能实验的基础。
所以被作为最基本的材料性能指标。合成橡胶和塑料的力学性能,一般要考虑硬度、抗张强度、耐磨性、弹性、伸长量等指标。
1)硬度
硬度指材料表面抵抗塑性变形或破裂的能力;同时硬度与强度有某种近似关系,硬度底的材料表现出受力变形的柔顺性。硬度是密封材料的重要指标,橡胶材料的硬度通常以绍氏硬度( HS)表示。
液压用密封材料,必须承受油压力,高压力可使材料过度变形,甚至从密封间隙中挤出而破坏密封性能。因此材料需要有一定的硬度,以抵抗这一破坏。硬度越高耐压能力越强。橡胶材料用作密封材料是因为它比金属“软”,因此具有柔顺....
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