Предельные температуры резиновых уплотнений :: HighExpert.RU

Диапазон рабочих температур должен приниматься во внимание при проектировании, изготовлении и эксплуатации резиновых уплотнений.
Приводимые в технической литературе и специализированных справочниках информация о предельных рабочих температурах резины основана на достаточно продолжительном сроке службы.
Однако следует отметить, что некоторые жидкости разлагаются при температуре ниже максимальной предельной температуры эластомера,
поэтому для уплотнительной системы необходимо учитывать температурные пределы как для самого уплотнения, так и для рабочей жидкости.
При неудовлетворительной совместимости материала уплотнения с рабочей средой повышение температуры существенно снижает его надежность и долговечность в эксплуатации.
Потеря герметичности при низких температурх может быть связана также с химическим воздействием жидкости, вызывающим усадку уплотнительного резинового кольца или манжеты.

Резины для высоких температур

Фторкаучуки [FPM] являются наиболее часто используемыми материалами для уплотнений, работающих при высоких температурах.
Испытания уплотнительных изделий, изготовленных из этих эластомеров, демонстрируют срок службы до 700…1000 часов при температуре воздуха около +200 градусов Цельсия.
С повышением экстримальной температуры до +230 градусов Цельсия предельный срок службы уменьшается до 300 часов.

Влияние на работу уплотнения параметров окружающей (рабочей) среды должно быть обязательно учтено. В присутствии водяного пара фторкаучуки, как правило, имеют склонность к потере эластичности.
В этих условиях эксплуатации рациональным решением является применение резиновых деталей на основе этилен-пропиленового каучука [EPM / EPDM].

Испытания на долговечность уплотнений из силиконовой резины [VMQ] подтверждают, что они обладают большей стойкостью к воздействию высокой температуры по сравнению с фторкаучуком, однако это справедливо для испытуемых образцов только при обеспечении необходимой циркуляции воздуха для их охлаждения.

Нитрильные резины [NBR / HNBR] обладают достаточно высокой термической и химической стойкостью в нефтепродуктах, имеют хорошие показатели износостойкости и применимы для уплотнений подвижных соединений.
Некоторые модификации этих эластомеров способны выдерживать температуры до +135 градусов Цельсия при работе на воздухе, в маслах и нефтепродуктах.

Максимальная температура резин

[^oC]

NBR (Buna-N) [СКН]

HNBR

EPDM [СКЭП]

FKM (VITON / FPM / СКФ )

FFKM

+232..+320

FEPM

Резины для низких температур

С понижением температуры уплотнения теряют свои эластичные свойства. При дальнейшем снижении температуры ниже нуля градусов Цельсия уплотнители начинают затвердевать и становятся хрупкими как стекло.
При отсутствии предельных механических нагрузок и последующем повышении температуры до нормальных значений резины восстанавливают свои первоначальные свойства.
Возможная небольшая компенсация ухудшения этих характеристик резин при отрицательных температурах может наблюдаться при работе в жидкостях, которые вызывают некоторое разбухание или размягчение материала.
На практике уплотнения из резины для неподвижных соединений могут применяться ниже минимальной предельной температуры для данного эластомера.

Для низкотемпературных условий следует выбирать силиконовую или фторсиликоновую резину, однако эти материалы имеют неудовлетворительную стойкость к механическому износу,
что следует учитывать при конструировании и модернизации уплотнений. Поэтому для низких температур рациональный выбор делают в пользу резин на основе этилен-пропилен-диенового каучука [EPDM] или специальных нитрильных резин [Low NBR].

Реальные значения сроков службы резиновых уплотнителей при отрицательных температурах зависят от особенностей конструкции уплотнения, условий эксплуатации и параметров рабочей среды.

Минимальная температура резин

[градусы Цельсия]

NBR (Buna-N) [СКН]

HNBR

EPDM [СКЭП]

FKM (VITON / FPM / СКФ)

FFKM

FEPM

Температура кипения и плавления металлов, температура плавления стали

Температура кипения и плавления металлов

В таблице представлена температура плавления металлов t_пл, их температура кипения t_к при атмосферном давлении, плотность металлов ρ при 25°С и теплопроводность λ при 27°С.

Температура плавления металлов, а также их плотность и теплопроводность приведены в таблице для следующих металлов: актиний Ac, серебро Ag, алюминий Al, золото Au, барий Ba, берилий Be, висмут Bi, кальций Ca, кадмий Cd, кобальт Co, хром Cr, цезий Cs, медь Cu, железо Fe, галлий Ga, гафний Hf, ртуть Hg, индий In, иридий Ir, калий K, литий Li, магний Mg, марганец Mn, молибден Mo, натрий Na, ниобий Nb, никель Ni, нептуний Np, осмий Os, протактиний Pa, свинец Pb, палладий Pd, полоний Po, платина Pt, плутоний Pu, радий Ra, рубидий Pb, рений Re, родий Rh, рутений Ru, сурьма Sb, олово Sn, стронций Sr, тантал Ta, технеций Tc, торий Th, титан Ti, таллий Tl, уран U, ванадий V, вольфрам W, цинк Zn, цирконий Zr.

По данным таблицы видно, что температура плавления металлов изменяется в широком диапазоне (от -38,83°С у ртути до 3422°С у вольфрама). Низкой положительной температурой плавления обладают такие металлы, как литий (18,05°С), цезий (28,44°С), рубидий (39,3°С) и другие щелочные металлы.

Наиболее тугоплавкими являются следующие металлы: гафний, иридий, молибден, ниобий, осмий, рений, рутений, тантал, технеций, вольфрам. Температура плавления этих металлов выше 2000°С.

Приведем примеры температуры плавления металлов, широко применяемых в промышленности и в быту:

• температура плавления алюминия 660,32 °С;
• температура плавления меди 1084,62 °С;
• температура плавления свинца 327,46 °С;
• температура плавления золота 1064,18 °С;
• температура плавления олова 231,93 °С;
• температура плавления серебра 961,78 °С;
• температура плавления ртути -38,83°С.

Максимальной температурой кипения из металлов, представленных в таблице, обладает рений Re — она составляет 5596°С. Также высокими температурами кипения обладают металлы, относящиеся к группе с высокой температурой плавления.

Плотность металлов в таблице находится в диапазоне от 0,534 до 22,59 г/см³, то есть самым легким металлом является литий, а самым тяжелым металлом осмий. Следует отметить, что осмий имеет плотность большую, чем плотность урана и даже плутония при комнатной температуре.

Теплопроводность металлов в таблице изменяется от 6,3 до 427 Вт/(м·град), таким образом хуже всего проводит тепло такой металл, как нептуний, а лучшим теплопроводящим металлом является серебро.

Температура плавления стали

Представлена таблица значений температуры плавления стали распространенных марок. Рассмотрены стали для отливок, конструкционные, жаропрочные, углеродистые и другие классы сталей.

Температура плавления стали находится в диапазоне от 1350 до 1535°С. Стали в таблице расположены в порядке возрастания их температуры плавления.

Источники:

1. Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник. — М: Советская школа, 2005. — 608 с.
2. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
3. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Точка плавления силиконовой резины

22 сентября 2015 г.

Этот вопрос часто задают инженеры и дизайнеры, которые ищут точную температуру, при которой силиконовый каучук начнет разлагаться при применении.

В большинстве случаев нет окончательного ответа, который наши эксперты могут дать без дальнейшего обсуждения среды, в которой будет находиться силикон, и температур, которым будет подвергаться материал.

Силиконовый каучук, в отличие от большинства других каучуков, может выдерживать экстремальные температуры от 200°C до -60°C без деформации. Тем не менее, один аспект определяет, какие фактические температуры силикон может выдерживать на самом деле, и это ВРЕМЯ . Продолжительность времени, в течение которого силикон подвергается воздействию экстремальных температур, определяет его срок службы и производительность при применении, и это очень важный фактор при выборе резиновых материалов для приложений. .

Конечно, компания Silicone Engineering может говорить только о наших сортах силикона, но давайте приведем пример; Если силиконовая прокладка , изготовленная из нашего высокотемпературного сорта kSil™THT, периодически подвергается воздействию температур до 300 °C, мы можем с уверенностью сказать, что наш силикон прошел испытания на устойчивость к такой температуре в течение коротких периодов с перерывами и будет сохранить его физические свойства. Однако, если бы инженер сообщил нам, что прокладка будет применяться в среде с постоянной температурой 300 °C, мы бы сообщили, что силикон, скорее всего, разложится в течение более короткого срока службы, поэтому, возможно, потребуется использовать другие варианты материалов. считается.

То же самое относится и к нашим силиконовым маркам общего назначения. Материал прошел испытания на устойчивость к постоянной температуре 230°C, что в большинстве случаев подходит для многих высокотемпературных применений. Однако мы также знаем, что этот сорт будет хорошо работать при более высоких температурах 250 °C в течение 90 009 периодических периодов 900 10 , поэтому вопрос «время воздействия» этих температур необходимо оценить, прежде чем мы сможем порекомендовать подходящий сорт силикона. использовать при высоких температурах.

Таким образом, при понимании силикона или любого другого эластомера, используемого в условиях высоких/низких температур, период воздействия на резину при определенной температуре является решающим фактором при попытке ответить на вопрос «Какие температуры может выдерживать силиконовая резина».

Мы знаем, что для любых применений, постоянно подвергающихся воздействию температур выше 150 °C, скорее всего, потребуется силиконовый каучук, чтобы обеспечить эффективную работу и более длительный срок службы. Именно здесь Silicone Engineering может предоставить силиконовые решения для многих отраслей промышленности и приложений.

Насколько горячим может быть силикон, прежде чем он расплавится?

Первое, что вы заметите, это то, что силикон не плавится только от температуры!

Например, при нагревании до 150°C вы увидите очень мало изменений в силиконе, даже если выдержите его при этой температуре в течение очень долгого времени. При 200°C силикон со временем станет более твердым и менее эластичным, и если бы силикон был нагрет до температуры выше 300°C, вы бы быстро увидели, что материал стал бы более твердым и менее эластичным за очень короткое время из-за таких экстремальных температурных условий, но он не расплавился бы.

Температура плавления силиконового каучука

Имеются специальные сорта для дальнейшего повышения теплостойкости силиконов, уже обладающих природной высокой термостойкостью, например, наш силиконовый сорт THT, который можно периодически использовать при температурах до 300°C. Температура плавления силиконов при температуре самовоспламенения составляет примерно 450°С, эксплуатация при такой высокой температуре не рекомендуется.

Если у вас есть другой вопрос, который вы хотели бы задать одному из наших экспертов по силикону, почему бы не обратиться к Задать вопрос экспертам страница, чтобы задать вопрос.

автор Кадиан Дженкинс,

Плотность, прочность, температура плавления, теплопроводность

О каучуке

Резина — это материал, который может растягиваться и сжиматься. Это полимер. Его можно производить из природных источников (например, натурального каучука) или синтезировать в промышленных масштабах. Например, автомобильные шины обычно изготавливают из стирол-бутадиенового или стирол-бутадиенового каучука (SBR). Эти материалы обладают хорошей стойкостью к истиранию и хорошей устойчивостью к старению при защите добавками. В 2012 году во всем мире было переработано более 5,4 млн тонн SBR. Многие другие вещи сделаны из резины, например, перчатки, шины, пробки и маски. Натуральный каучук, также называемый каучуком или каучуком, в первоначальном виде состоит из полимеров органического соединения изопрена с небольшими примесями других органических соединений, а также воды.

Сводка

Плотность резины

Типичные плотности различных веществ даны при атмосферном давлении. Плотность  определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V

Другими словами, плотность (ρ) вещества представляет собой общую массу (m) этого вещества, деленную на общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет килограммов на кубический метр ( кг/м ³ ). Стандартная английская единица измерения – 90 009 фунтов массы на кубический фут 9.0010  ( фунтов/фут ³ ).

Плотность резины 1100 кг/м ³ .

Пример: Плотность

Вычислите высоту куба из каучука, который весит одну метрическую тонну.

Решение:

Плотность определяется как масса на единицу объема . Математически он определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V

Так как объем куба равен третьей степени его сторон (V = a ³ ), высоту этого куба можно вычислить:

Тогда высота этого куба равна a = 0,969 м .

Плотность материалов

Механические свойства резины

Прочность резины

В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Сопротивление материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешние нагрузки , приложенные к материалу, и результирующая деформация или изменение размеров материала. При проектировании конструкций и машин важно учитывать эти факторы, чтобы выбранный материал имел достаточную прочность, чтобы противостоять приложенным нагрузкам или силам и сохранять свою первоначальную форму.

Прочность материала – это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Для напряжения растяжения способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, имеющие тенденцию к удлинению, известна как предел прочности при растяжении (UTS). Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. В случае растягивающего напряжения однородного стержня (кривая напряжения-деформации) Закон Гука описывает поведение стержня в упругой области. Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растягивающем и сжимающем напряжении в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение.

См. также: Прочность материалов

Предел прочности резины на растяжение

Предел прочности резины на растяжение 5 МПа.

Предел текучести каучука

Предел текучести каучука составляет 15 МПа.

Модуль упругости резины

Модуль упругости Юнга резины составляет 0,05 ГПа.

Твердость резины

В материаловедении твердость — это способность выдерживать поверхностные вдавливания ( локализованная пластическая деформация ) и царапание . Тест на твердость по Бринеллю  — один из тестов на твердость с вдавливанием, разработанный для определения твердости. В тестах Бринелля жесткий,  9Сферический индентор 0009 вдавливается под определенной нагрузкой в ​​поверхность испытуемого металла.

Число твердости по Бринеллю (HB) представляет собой нагрузку, деленную на площадь поверхности вмятины. Диаметр вдавления измеряют с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю вычисляется по уравнению:

Твердость резины по Бринеллю приблизительно равна Н/Д.

См. также: Твердость материалов

Пример: Прочность

Предположим, пластиковый стержень изготовлен из резины. Этот пластиковый стержень имеет площадь поперечного сечения 1 см ² . Рассчитайте усилие на растяжение, необходимое для достижения предела прочности на растяжение для этого материала, которое составляет: UTS = 5 МПа.

Решение:

Напряжение (σ)  можно приравнять нагрузке на единицу площади или силе (F), приложенной к площади поперечного сечения (A) перпендикулярно силе, как:

, следовательно, растяжение усилие, необходимое для достижения предела прочности на растяжение:

F = UTS x A = 5 x 10 ⁶ x 0,0001 = 500 N

Прочность материалов

Эластичность материалов

Твердость материалов

9003 9003

.

Каучук – температура плавления

Температура плавления каучука 177 °C .

Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением. В целом плавление  является фазовым переходом  вещества из твердой фазы в жидкую. точка плавления  вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Для различных химических соединений и сплавов трудно определить температуру плавления, так как они обычно представляют собой смесь различных химических элементов.

Резина – Теплопроводность

Теплопроводность резины 0,5 Вт/(м·К) .

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м. K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье  применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Каучук – удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость каучука составляет 1300 Дж/г K .

Удельная теплоемкость или удельная теплоемкость   – это свойство, связанное с  внутренней энергией  , которое очень важно в термодинамике. Интенсивные свойства c _v и c _p определены для чистых, простых сжимаемых веществ как частные производные от внутренняя энергия u(T, v) и энтальпия h(T, p) соответственно:

где индексы v и

0 p обозначают фиксированные переменные при дифференцировании. Свойства c _v и c _p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкостью ), поскольку при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавленной теплопередача. Их единицы СИ  Дж/кг K  или  Дж/моль K .

Пример: расчет теплопередачи

Теплопроводность определяется как количество тепла (в ваттах), передаваемое через квадрат материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем выше его способность сопротивляться теплопередаче.

Рассчитайте скорость теплового потока  через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м ² ). Стенка имеет толщину 15 см (L ₁ ) и изготовлена ​​из резины с теплопроводностью k ₁ = 0,5 Вт/м·К (плохой теплоизолятор). Предположим, что внутренняя и наружная температуры  составляют 22°C и -8°C, а коэффициенты конвекционной теплопередачи  на внутренней и внешней сторонах равны h ₁  = 10 Вт/м ² K и h ₂  = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).

Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию проводимости и конвекции . С этими композитными системами часто удобно работать с  общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . U-фактор определяется выражением, аналогичным Закон охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с полным тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи  можно рассчитать как: /10 + 0,15/0,5 + 1/30) = 2,31 Вт/м ² K

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом: q = 2,31 [Вт/м ² K] x 30 [K] = 69,23 Вт/м ²

Общие потери тепла через эту стену будет: q _потери   = q . A = 69,23 [W/M ² ] x 30 [M ² ] = 2076,92 W

Петирование материалов

Теплопроводность материалов

Огружая.