Stroj na odhrotování pryžových těsnění pro hydraulické systémy

By Mike Chen, výrobní ředitel | Více než 12 let zkušeností ve výrobě pryže |LinkedIn

Klíčové poznatky

• Těsnění hydraulického systému vyžadují odstranění otřepů s přesností na 0,1 mm, protože zbytky otřepů způsobují vnitřní netěsnosti a předčasné selhání těsnění ve vysokotlakých okruzích.
• Mechanické odhrotování dosahuje u standardních O-kroužků a stíracích těsnění doby cyklu 20–40 sekund na jedno těsnění, což je 40–50krát rychlejší než ruční ořezávání.
• Pro silikonová a FKM hydraulická těsnění s tenkým otřepem pod 0,3 mm, které odolává mechanickému oděru, se doporučuje kryogenní odstraňování otřepů při teplotě -100 °C až -130 °C.
• Mechanický odhrotovací stroj XCJ-G600 zpracovává 15kg šarže hydraulických těsnění za jeden cyklus, což stačí na více než 3 000 O-kroužků za směnu při standardních výrobních objemech.

Spolehlivost hydraulického systému závisí na integritě těsnění. Jediné těsnění s neúplným odstraněním otřepů může způsobit ztrátu tlaku, kontaminaci kapalinou a selhání součásti. Díky tomu je odstraňování otřepů z pryžového těsnění kritickým krokem při výrobě hydraulických součástí. Volba metody odstraňování otřepů a konfigurace stroje přímo ovlivňuje výkon těsnění v praxi.

Protože hydraulické těsnění s 0,15 mm zbytkem otřepu na těsnicím břitu může zkrátit životnost až o 40 % ve srovnání s řádně odstraněným těsněním – odstranění otřepu tak činí nezbytným krokem při výrobě těsnění.

Tento článek se zabývá tím, proč hydraulická těsnění vyžadují jiné standardy odstraňování otřepů než běžné pryžové díly, jak mechanické a kryogenní odstraňovače otřepů tyto požadavky splňují a jak zvolit správný proces odstraňování otřepů pro výrobu těsnění.

Proč je pro spolehlivý výkon systému nutné přesné odhrotování hydraulických těsnění

Těsnicí břit je nejdůležitějším povrchem jakéhokoli hydraulického těsnění – pokud je na tomto okraji zbytek formy, může těsnění selhat během prvních 500 provozních cyklů. Hydraulická těsnění fungují tak, že udržují kontrolované přesahy mezi stacionárními a pohyblivými součástmi. Zbytky formy na těsnicím povrchu toto uložení narušují a vytvářejí preferenční cesty úniku, které těsnění zcela obcházejí.

Pro vysokotlaké hydraulické aplikace nad 200 barů specifikují normy ISO 6195 pro stírací těsnění a ISO 3601 pro O-kroužky horní limity pro povrchové vady. Zbytky po otřepu přesahující 0,1 mm na těsnicím povrchu se obecně považují za neshodu pro hydraulické aplikace. Jedná se o přísnější normu než pro statická těsnění nebo netěsnící pryžové součásti.

V rámci našich zkušeností s testováním více než 500 šarží těsnění od různých výrobců hydraulických zařízení jsme zjistili, že správně odstraněná těsnění vykazují při testování okruhu s tlakem 200 barů snížení míry netěsnosti přibližně o 85 % ve srovnání s ručně oříznutými těsněními. Tato data pocházejí z továrních přejímacích zkoušek provedených podle zkušebních protokolů normy ISO 10766 pro pístové hydraulické těsnění.

Typy hydraulických těsnění zpracovávaných stroji na odhrotování pryže

Různé geometrie hydraulických těsnění představují specifické problémy s odstraňováním otřepů. Níže uvedená tabulka shrnuje běžné typy hydraulických těsnění a jejich požadavky na odstraňování otřepů.

Norma ISO 1629 stanoví názvosloví pryžových materiálů. Norma ISO 3601-1 definuje rozměry a tolerance O-kroužků relevantní pro normy kvality odstraňování otřepů.

Mechanický odhrotovací stroj pro hydraulická pryžová těsnění

Mechanické odhrotováníje nejrozšířenější metoda pro velkoobjemovou výrobu hydraulických těsnění, protože poskytuje konzistentní výsledky při nízkých nákladech na díl. Mechanický odhrotovací stroj XCJ-G600 zpracovává 15kg dávky O-kroužků a těsnění v jednom cyklu, přičemž každé těsnění se ořízne za 20–40 sekund. Jeden stroj dokáže z hlediska denní produkce nahradit 40–50 ručních odhrotovacích pracovníků.

Stroj využívá aerodynamický princip odstraňování otřepů: těsnění se valí uvnitř rotujícího bubnu o průměru 600 mm, zatímco vysokorychlostní médium obrušuje otřepy z povrchů dílů. Motor o výkonu 7,5 kW a invertorový řídicí systém udržují konzistentní rychlost bubnu napříč dávkami od 5 kg do 15 kg. Automatický mechanismus podávání a vykládání umožňuje nepřetržitý provoz s minimálním dohledem obsluhy.

U hydraulických těsnění s vnějším průměrem mezi 3 mm a 100 mm dokáže stroj XCJ-G600 zpracovávat plnou škálu velikostí bez nutnosti výměny nástrojů. To je obzvláště cenné pro výrobce, kteří vyrábějí těsnění různých velikostí pro různé specifikace hydraulických systémů. Nastavitelné parametry stroje umožňují obsluze optimalizovat dobu cyklu a agresivitu média pro každý materiál těsnění.

Kryogenní odhrotování těsnění pro přesné hydraulické komponenty

Kryogenní odstraňování otřepů je nezbytné, když hydraulická těsnění vyžadují odstranění otřepů na těsnicích površích o tloušťce menší než 0,1 mm. Tento proces využívá kapalný dusík při teplotě -100 °C až -130 °C k selektivnímu zkřehnutí tenkého otřepu a zároveň k zachování flexibility tělesa těsnění. Tryskací médium poté křehký otřep rozláme bez mechanického namáhání základního materiálu.

Protože hydraulická těsnění vyrobená z FKM (fluoroelastomeru) a silikonového kaučuku jsou stále častěji specifikována pro aplikace odolné vůči vysokým teplotám a chemikáliím a protože tyto materiály mají nižší pevnost v tahu než NBR nebo PU, pomáhá kryogenní zpracování předcházet natržení povrchu během odstraňování otřepů. Kryogenní metoda také vytváří hladší povrch těsnicího břitu, což snižuje tření během počáteční fáze záběhu hydraulického válce.

Hlavní nevýhodou kryogenního odstraňování otřepů jsou náklady. Spotřeba kapalného dusíku 20–50 kg na dávku zvyšuje náklady na zpracování o 5–15 USD na cyklus. U standardních O-kroužků a uretanových pístních těsnění je obvykle dostačující mechanické odstraňování otřepů. Pro kritické těsnicí aplikace, kde je specifikována nulová tolerance odstraňování otřepů, se kryogenní odstraňování otřepů vyplatí za dodatečné náklady, aby se eliminoval zmetkovitost a nutnost přepracování.

Porovnání: Mechanické vs. kryogenní odhrotování hydraulických těsnění

Odhady nákladů vycházejí ze standardních výrobních parametrů pro odhrotování hydraulických těsnění. Skutečné náklady se liší v závislosti na geometrii těsnění, složení materiálu a místních cenách kapalného dusíku.

Běžné vady způsobené otřepy na hydraulických těsněních a jak je řeší odhrotovací stroje

Vady formování při výrobě hydraulických těsnění způsobují několik typů otřepů, které je nutné odstranit, než těsnění může správně fungovat v hydraulickém okruhu.

Kategorizace vad blesku na základě běžných pozorování při kompresi a vstřikování hydraulických těsnění.

Integrace stroje na odhrotování pryžových těsnění do výrobních linek hydraulických komponentů

A stroj na odstraňování otřepů z gumových těsněníLze jej integrovat do stávající výrobní linky hydraulických těsnění s minimální rekonfigurací. Mechanický odhrotovací stroj XCJ-G600 má rozměry 1750 mm (D) x 1000 mm (Š) x 1000 mm (V) a váží 650 kg, což vyžaduje přibližně 2 metry čtvereční podlahové plochy. Automatické podávací a vykládací mechanismy umožňují přímé připojení k předřazenému formovacímu zařízení a následným kontrolním stanicím.

U výrobních linek zpracovávajících více než 10 000 těsnění denně je vhodné umístit odhrotovací stroj bezprostředně za lis na formy a chladicí stanici, aby těsnění dosáhlo své nejzpracovatelnější teploty. Těsnění by ideálně měla vstoupit do odhrotovacího stroje do 30 minut po vyjmutí z formy, než smrštění způsobené dodatečným vytvrzením změní jejich rozměry. Toto časové okno je obzvláště důležité pro hydraulická těsnění z NBR a FKM, která procházejí sekundární vulkanizací.

Podle norem OSHA 1910.212 pro ochranu strojů by měl být odhrotovací stroj vybaven blokovacími přístupovými panely a ovládacími prvky nouzového zastavení. Vestavěné senzory ostří nože a senzory podávacích válců stroje poskytují dodatečnou ochranu obsluhy během nakládání a vykládání.

Jak vybrat stroj na odhrotování pryžových těsnění pro hydraulické aplikace

Výběr správného zařízení pro odhrotování pro výrobu hydraulických těsnění závisí na čtyřech faktorech: materiálu těsnění, objemu výroby, požadavcích na přesnost a rozpočtových omezeních.

Zvolte mechanické odhrotovánípři výrobě těsnění z NBR, EPDM nebo PU v objemech nad 5 000 kusů za směnu. Cyklus výroby těsnění 20–40 sekund na kus a automatické dávkové zpracování stroje XCJ-G600 jej činí vhodným pro standardní O-kroužky, stírací těsnění a pístní těsnění s ohybem nad 0,2 mm. Nižší náklady na kus (0,003–0,008 USD) jsou výhodné pro cenově citlivou výrobu těsnění pro běžné zákazníky.

Zvolte kryogenní odhrotovánípři výrobě těsnění z FKM, silikonu nebo HNBR s otřepem pod 0,3 mm. Tyto materiály špatně reagují na mechanický oděr, protože jejich flexibilita způsobuje, že se tenký otřep spíše ohýbá, než aby se zlomil. Kryogenní zpracování při teplotě -100 °C až -130 °C otřep zkřehne pro čisté odstranění a zároveň zachovává integritu tělesa těsnění. Vyšší náklady na díl (0,015–0,035 USD) jsou odůvodněny nižší mírou zmetkovitosti, což obvykle ušetří 10–15 % celkových výrobních nákladů, pokud počáteční míra vad přesáhne 8 %.

Zvolte sekvenční zpracováníPokud výroba zahrnuje těsnění se smíšenými profily otřepů, mechanickým odstraňováním otřepů se odstraní objem otřepů a následně se provede kryogenní zpracování pro přesné povrchy. Tento přístup je běžný u sad těsnění hydraulických válců, které ve stejné výrobní dávce obsahují standardní O-kroužky i přesná těsnění pístnice.

Závěr: Přizpůsobení přesnosti odhrotování požadavkům hydraulického systému

Těsnění hydraulických systémů vyžadují standardy pro odstraňování otřepů, které překračují standardy pro běžné pryžové díly, protože vady těsnicích povrchů přímo ovlivňují udržení tlaku v systému a životnost součástí. Minimálním požadavkem pro hydraulické aplikace nad 100 barů je stroj na odstraňování otřepů z pryžových těsnění, který odstraňuje otřepy z formy s přesností na 0,1 mm na těsnicích površích.

Mechanické odhrotování zajišťuje nejnižší náklady pro velkoobjemovou výrobu standardních hydraulických těsnění z NBR a PU. Kryogenní odhrotování poskytuje přesnost potřebnou pro těsnění z FKM a silikonu v náročných hydraulických prostředích. Výrobci vyrábějící těsnění pro různé hydraulické aplikace těží z porovnání obou technologií s jejich specifickým portfoliem těsnění.