Comment optimiser le frottement des éléments d'étanchéité ?

Le frottement des joints, notamment le phénomène de fluage hystérétique provoqué par scellés, peut être intentionnellement influencé en modifiant la composition chimique du matériau.Dans le processus de changement de matériaux de joint, le concepteur doit avoir une bonne compréhension des changements d'usure du joint et des performances d'écrasement.

Les exigences imposées aux fabricants de joints aujourd'hui sont de bonnes performances environnementales tout en augmentant l'efficacité et la disponibilité du système.Cette exigence peut être satisfaite de plusieurs manières, dont l'une consiste à modifier la composition chimique du joint pour améliorer ses propriétés de frottement et augmenter l'efficacité globale du système.Les joints chargés dynamiquement ont également la tâche plus difficile de maximiser la durée de vie du film lubrifiant, de réduire la friction et d'éviter les fuites.

Si le frottement du joint est trop élevé, un mouvement irrégulier se produira, entraînant un rampement et un glissement importants.De plus, les fabricants de joints sont de plus en plus enclins à utiliser des matériaux élastomères et des matériaux thermoplastiques adaptés à une utilisation dans des fluides à faible viscosité, ainsi lorsque les joints sont soumis à des charges de haute pression et de haute température, ou après une longue période d'inactivité, il est Phenomenon facile à explorer.Par exemple, lorsque le cylindre est redémarré après un arrêt, il ne fonctionnera souvent pas normalement en raison de la force motrice inférieure.

Optimisation du frottement des joints d'étanchéité

Presque tous les joints en matériaux élastomères et thermoplastiques subissent un frottement statique élevé après repos.Il existe de nombreuses raisons au frottement statique, et la raison principale est le matériau lui-même.De plus, la géométrie de la lèvre d'étanchéité du joint réagit aux changements de direction du mouvement, ainsi qu'à l'état du lubrifiant et des surfaces de glissement, qui ont également une grande influence sur l'amplitude du frottement statique.

Un travail important du Praedifa Process Technology Research Center est l'optimisation du frottement des joints.L'optimisation du frottement du joint a pour but de réduire l'effort d'amorçage nécessaire au redémarrage de l'équipement après un arrêt de longue durée et de réduire le frottement du joint lors d'un fonctionnement dynamique dans diverses conditions de travail.

Après de nombreux tests, le Praedifa Process Technology Research Center a obtenu de nombreuses informations détaillées entre les propriétés de frottement des joints hydrauliques et pneumatiques courants et le matériau du joint, le matériau lubrifiant et la vitesse de glissement, et les a renvoyées au fabricant du joint.

De plus, les fabricants de joints peuvent apprendre de ce centre de R&D des informations sur la géométrie et les dimensions des joints, ainsi que sur les conditions limites physiques telles que le matériau de surface, la pression et la température.Parallèlement aux tests ci-dessus, le Praedifa Process Technology Research Center a également effectué des tests de performance de base sur le frottement et l'usure de différents matériaux avec des formes et des tailles géométriques standard, dont le plus important est la détermination du coefficient de frottement statique et du frottement de glissement. coefficient de différents matériaux.

Cet article expliquera l'ensemble du processus en utilisant l'expérience du matériau polyester TPU thermoplastique.Les matériaux polyester TPU peuvent être divisés en matériaux polymères à base de polyester et à base de polyuréthane en fonction de leur structure macromoléculaire.Le test du coefficient de frottement statique montre clairement la relation entre le coefficient de frottement statique et la dureté du matériau, le matériau de base, l'agent de polymérisation utilisé et le type de matériau de remplissage : la force de frottement change en proportion directe avec la pression.

Lors d'essais sur des joints hydrauliques de tige de piston, la relation entre la dureté du matériau du joint et le coefficient de frottement statique n'a pas pu être directement obtenue.Dans les tests visant à déterminer son coefficient de frottement de glissement, seuls les matériaux « plus souples », tels que le P5080, ont des effets de glissement plus faibles.

Mais il y a une caractéristique commune à tous les tests effectués, c'est que la force de frottement augmente avec l'augmentation de la pression.Lorsque la force de frottement augmente jusqu'à la 'pression de déformation', c'est-à-dire lorsque le joint est bien en place sur la tige de piston, elle n'augmente plus.La taille de la pression de déformation est liée au matériau du joint.Pour le joint de tige de piston en matériau B3 type P5080 (matériau standard dans le domaine de la technologie hydraulique), il commence à fluer lorsque la vitesse de glissement est inférieure à 0,1 m/min et que la pression dépasse 5 MPa.Et à mesure que la température de fonctionnement augmente, le rampement sera plus grave.

Des tests ont montré que le joint en forme de U à basse température en TPU P5001 a les meilleures performances de rampement.Ce type de bague d'étanchéité ne montrera un fluage évident que lorsque la vitesse de la tige de piston est inférieure à 0,03 m/s.Si un matériau polymère avec de meilleures propriétés de réduction de frottement est ajouté au matériau P5080 avec un coefficient de frottement plus faible, il peut montrer moins de résistance au frottement que les matériaux standard P5001 et P5008 même à des pressions très élevées, et a une tendance au fluage également considérablement réduite .Les joints fabriqués à partir de ce matériau ont été utilisés avec succès dans divers domaines industriels, tels que l'étanchéité des revêtements intérieurs des toits de voitures décapotables.L'optimisation des matériaux n'est qu'une petite partie du travail de développement des joints, qui est complétée et soutenue par l'optimisation de la conception structurelle, ainsi que par l'analyse de la méthode des éléments finis.

Grâce à l'amélioration du matériau du joint, la résistance au frottement et les performances de rampement du joint peuvent être affectées de manière ciblée ;cependant, l'influence de l'amélioration du matériau sur la résistance à l'usure et les performances d'extrusion doit également être prise en compte dans le processus d'amélioration du matériau du joint.

Il n'existe pas de matériau d'étanchéité unique adapté à toutes les situations de travail.Bien que les matériaux standard des joints fournis par Parker puissent répondre aux exigences de la plupart des applications, la fabrication de machines-outils modernes, la construction automobile et la fabrication d'équipements présentent toujours des exigences techniques nouvelles et plus élevées pour les matériaux des joints.Sur la base de la connaissance et de la compréhension croissantes de la robustesse du matériau du joint, il est possible d'adapter la composition du matériau du joint aux besoins des différentes situations de fonctionnement en le 'modifiant'.Grâce à la coopération des technologies de conception, de production et de traitement correspondantes, de nouveaux matériaux d'étanchéité aux propriétés uniques seront bientôt développés et mis en production avec succès.