Maszyna do usuwania wypływek z uszczelek gumowych w układach hydraulicznych

By Mike Chen, Dyrektor Produkcji | Ponad 12 lat doświadczenia w produkcji gumy |LinkedIn

Najważniejsze wnioski

• Uszczelki układów hydraulicznych wymagają usunięcia nadmiaru płynu z dokładnością do 0,1 mm, ponieważ pozostałości płynu powodują wewnętrzne nieszczelności i przedwczesne uszkodzenie uszczelek w obwodach wysokociśnieniowych.
• Mechaniczne usuwanie wypływek pozwala na osiągnięcie czasu cyklu uszczelnienia wynoszącego 20–40 sekund w przypadku standardowych pierścieni uszczelniających i uszczelek wycierających, co jest 40–50 razy szybsze niż przycinanie ręczne.
• W przypadku uszczelnień hydraulicznych z silikonu i FKM o cienkiej warstwie wypływki poniżej 0,3 mm, odpornej na ścieranie mechaniczne, zaleca się kriogeniczne usuwanie wypływek w temperaturze od -100°C do -130°C.
• Mechaniczna maszyna do usuwania rąbków XCJ-G600 przetwarza 15 kg partii uszczelek hydraulicznych na cykl, co wystarcza na ponad 3000 sztuk pierścieni typu O na zmianę przy standardowych wielkościach produkcji.

Niezawodność układu hydraulicznego zależy od integralności uszczelnienia. Pojedyncze uszczelnienie z niepełnym usunięciem wypływki może spowodować spadek ciśnienia, zanieczyszczenie płynu i awarię podzespołu. To sprawia, że ​​usuwanie wypływek z uszczelnień gumowych jest kluczowym etapem w produkcji podzespołów hydraulicznych. Wybór metody usuwania wypływek i konfiguracja maszyny bezpośrednio wpływają na wydajność uszczelnienia w terenie.

Ponieważ uszczelka hydrauliczna z pozostałością wypływki o wielkości 0,15 mm na krawędzi uszczelniającej może skrócić żywotność nawet o 40% w porównaniu z uszczelką z prawidłowo usuniętymi wypływkami — sprawia to, że usunięcie wypływek jest niezbędnym etapem w produkcji uszczelek.

W tym artykule omówiono, dlaczego uszczelki hydrauliczne wymagają innych standardów usuwania wypływek niż zwykłe części gumowe, w jaki sposób mechaniczne i kriogeniczne urządzenia do usuwania wypływek spełniają te wymagania oraz jak wybrać właściwy proces usuwania wypływek do produkcji uszczelek.

Dlaczego uszczelki hydrauliczne wymagają precyzyjnego usuwania wypływek, aby zapewnić niezawodną pracę systemu

Warga uszczelniająca jest najważniejszą powierzchnią każdego uszczelnienia hydraulicznego — jeśli na tej krawędzi pozostanie resztka wypływki, uszczelnienie może ulec uszkodzeniu w ciągu pierwszych 500 cykli roboczych. Uszczelnienia hydrauliczne działają poprzez kontrolowane dopasowanie wciskowe między elementami nieruchomymi i ruchomymi. Wypływka z formy na powierzchni uszczelniającej zaburza to dopasowanie, tworząc preferencyjne ścieżki wycieku, które całkowicie omijają uszczelnienie.

W przypadku zastosowań hydraulicznych pod wysokim ciśnieniem powyżej 200 barów, norma ISO 6195 dla uszczelek zgarniających oraz norma ISO 3601 dla pierścieni uszczelniających typu O określają górne granice defektów powierzchni. Pozostałość nadlewu przekraczająca 0,1 mm na powierzchni uszczelnienia jest generalnie uznawana za niezgodność w zastosowaniach hydraulicznych. Jest to norma bardziej rygorystyczna niż w przypadku uszczelnień statycznych lub nieuszczelniających elementów gumowych.

W naszym doświadczeniu produkcyjnym, testując ponad 500 partii uszczelnień różnych producentów urządzeń hydraulicznych, zaobserwowaliśmy, że prawidłowo oczyszczone uszczelnienia wykazują redukcję wycieków o około 85% w porównaniu z uszczelnieniami ręcznie przycinanymi w testach obwodowych przy ciśnieniu 200 barów. Dane te pochodzą z testów odbiorczych w fabryce przeprowadzonych zgodnie z protokołami testowymi ISO 10766 dla uszczelnień hydraulicznych tłokowych.

Typy uszczelnień hydraulicznych przetwarzane przez maszyny do obróbki gumy

Różne geometrie uszczelnień hydraulicznych stwarzają specyficzne wyzwania w zakresie usuwania wypływek. Poniższa tabela podsumowuje popularne typy uszczelnień hydraulicznych i ich wymagania dotyczące usuwania wypływek.

Norma ISO 1629 ustala nomenklaturę gumy służącą do identyfikacji materiałów. Norma ISO 3601-1 definiuje wymiary i tolerancje pierścieni uszczelniających stosowane w normach jakości usuwania wypływek.

Mechaniczna maszyna do usuwania wypływek z hydraulicznych uszczelek gumowych

Mechaniczne usuwanie wypływekto najpowszechniej stosowana metoda masowej produkcji uszczelek hydraulicznych, ponieważ zapewnia powtarzalne rezultaty przy niskim koszcie jednostkowym. Mechaniczna maszyna do usuwania rąbków XCJ-G600 przetwarza 15 kg partii uszczelek typu O-ring i uszczelek w jednym cyklu, a każde uszczelnienie jest przycinane w ciągu 20–40 sekund. Jedna maszyna może zastąpić 40–50 pracowników zajmujących się ręcznym usuwaniem rąbków w zakresie dziennej wydajności.

Maszyna wykorzystuje aerodynamiczną zasadę usuwania wypływek: uszczelnienia obracają się wewnątrz bębna obrotowego o średnicy 600 mm, a medium o dużej prędkości ściera materiał z powierzchni detalu. Silnik o mocy 7,5 kW i falownikowy układ sterowania utrzymują stałą prędkość bębna dla wsadów o masie od 5 do 15 kg. Automatyczny mechanizm podawania i rozładowywania umożliwia ciągłą pracę przy minimalnym nadzorze operatora.

W przypadku uszczelnień hydraulicznych o średnicach zewnętrznych od 3 mm do 100 mm, maszyna XCJ-G600 może obrabiać cały zakres rozmiarów bez konieczności wymiany narzędzi. Jest to szczególnie cenne dla producentów produkujących uszczelnienia o różnych rozmiarach dla różnych specyfikacji układów hydraulicznych. Regulowane parametry maszyny pozwalają operatorom optymalizować czas cyklu i agresywność medium dla każdego materiału uszczelnienia.

Kriogeniczne usuwanie wypływek z uszczelnień precyzyjnych elementów hydraulicznych

Kriogeniczne usuwanie wypływek staje się konieczne, gdy uszczelnienia hydrauliczne wymagają usunięcia wypływek poniżej 0,1 mm z powierzchni uszczelniających. Proces ten wykorzystuje ciekły azot w temperaturze od -100°C do -130°C, aby selektywnie rozkruszyć cienką wypływkę, zachowując jednocześnie elastyczność korpusu uszczelnienia. Następnie śrut kruszy kruchą wypływkę bez naprężeń mechanicznych na materiale bazowym.

Ponieważ uszczelnienia hydrauliczne wykonane z kauczuku fluorowego (FKM) i kauczuku silikonowego są coraz częściej stosowane w zastosowaniach wymagających odporności na wysokie temperatury i substancje chemiczne, a materiały te charakteryzują się niższą wytrzymałością na rozdarcie niż NBR lub PU, obróbka kriogeniczna pomaga zapobiegać rozdarciom powierzchni podczas usuwania wypływek. Metoda kriogeniczna zapewnia również gładszą powierzchnię wargi uszczelniającej, co zmniejsza tarcie w początkowym okresie docierania cylindra hydraulicznego.

Głównym problemem kriogenicznego usuwania wypływek jest koszt. Zużycie ciekłego azotu na poziomie 20–50 kg na partię zwiększa koszty przetwarzania o 5–15 USD na cykl. W przypadku standardowych pierścieni uszczelniających typu O-ring i poliuretanowych uszczelek tłokowych, mechaniczne usuwanie wypływek jest zazwyczaj wystarczające. W przypadku krytycznych zastosowań uszczelniających, gdzie wymagana jest zerowa tolerancja na wypływki, kriogeniczne usuwanie wypływek jest warte dodatkowych kosztów, aby wyeliminować odpady i przeróbki.

Porównanie: mechaniczne i kriogeniczne usuwanie wypływek z uszczelnień hydraulicznych

Kosztorysy oparte są na standardowych parametrach produkcyjnych dla hydraulicznego usuwania wypływek z uszczelnień. Rzeczywiste koszty różnią się w zależności od geometrii uszczelnienia, składu materiału i lokalnych cen ciekłego azotu.

Typowe wady uszczelnień hydraulicznych i sposoby ich usuwania za pomocą urządzeń do usuwania wypływek

Wady formowania występujące w produkcji uszczelnień hydraulicznych powodują powstawanie różnego rodzaju wypływek, które należy usunąć, aby uszczelnienie mogło prawidłowo działać w układzie hydraulicznym.

Klasyfikacja wad błyskowych na podstawie wspólnych obserwacji w procesie formowania wtryskowego i kompresyjnego uszczelnień hydraulicznych.

Integracja maszyny do usuwania wypływek z uszczelek gumowych z liniami produkcyjnymi podzespołów hydraulicznych

A maszyna do usuwania wypływek z uszczelek gumowychMożna go zintegrować z istniejącą linią produkcyjną uszczelek hydraulicznych przy minimalnej rekonfiguracji. Mechaniczna maszyna do usuwania rąbków XCJ-G600 ma wymiary 1750 mm (dł.) x 1000 mm (szer.) x 1000 mm (wys.) i waży 650 kg, zajmując około 2 metrów kwadratowych powierzchni. Automatyczne mechanizmy podawania i rozładowywania umożliwiają bezpośrednie podłączenie do urządzeń formujących na wcześniejszym etapie produkcji oraz stacji kontrolnych na późniejszym etapie produkcji.

W przypadku linii produkcyjnych przetwarzających ponad 10 000 uszczelek dziennie, umieszczenie maszyny do usuwania rąbków bezpośrednio za prasą formującą i stacją chłodzenia pozwala na osiągnięcie przez uszczelki temperatury najbardziej sprzyjającej obróbce. Uszczelki powinny trafić do maszyny do usuwania rąbków w ciągu 30 minut od wyjęcia z formy, zanim skurcz po utwardzeniu zmieni ich wymiary. To okno czasowe jest szczególnie ważne w przypadku uszczelek hydraulicznych z kauczuku nitrylowego (NBR) i kauczuku fluorowego (FKM) poddawanych wtórnej wulkanizacji.

Zgodnie z normami OSHA 1910.212 dotyczącymi zabezpieczeń maszyn, maszyna do obróbki rąbków powinna być wyposażona w blokowane panele dostępu i wyłączniki awaryjne. Wbudowane czujniki krawędzi noża i czujniki rolek podających zapewniają operatorowi dodatkową ochronę podczas załadunku i rozładunku.

Jak wybrać maszynę do usuwania wypływek z uszczelek gumowych w zastosowaniach hydraulicznych

Wybór właściwego sprzętu do usuwania wypływek w produkcji uszczelnień hydraulicznych zależy od czterech czynników: materiału uszczelnienia, wielkości produkcji, wymagań dotyczących precyzji i ograniczeń budżetowych.

Wybierz mechaniczne usuwanie obróbek blacharskichprzy produkcji uszczelnień NBR, EPDM lub PU w ​​ilościach powyżej 5000 sztuk na zmianę. Czas cyklu produkcyjnego na uszczelnienie wynoszący 20–40 sekund oraz automatyczne przetwarzanie wsadowe sprawiają, że XCJ-G600 nadaje się do standardowych pierścieni uszczelniających typu O-ring, uszczelek zgarniających i uszczelek tłokowych z nadlewem powyżej 0,2 mm. Niższy koszt jednostkowy (0,003–0,008 USD) jest korzystny w przypadku produkcji uszczelnień towarowych, w których ważna jest cena.

Wybierz kriogeniczne usuwanie wypływekpodczas produkcji uszczelek FKM, silikonowych lub HNBR z nadlewką poniżej 0,3 mm. Materiały te słabo reagują na ścieranie mechaniczne, ponieważ ich elastyczność powoduje, że cienka nadlewka wygina się, a nie pęka. Obróbka kriogeniczna w temperaturze od -100°C do -130°C powoduje kruchość nadlewki, co utrudnia jej usunięcie, zachowując jednocześnie integralność korpusu uszczelki. Wyższy koszt jednostkowy (0,015–0,035 USD) jest uzasadniony niższym wskaźnikiem braków, co zazwyczaj pozwala zaoszczędzić 10–15% całkowitych kosztów produkcji, gdy początkowy wskaźnik wad przekracza 8%.

Wybierz przetwarzanie sekwencyjnegdy produkcja obejmuje uszczelnienia z mieszanymi profilami wypływek. Mechaniczne usuwanie wypływek usuwa nadmiar wypływek, a następnie poddaje się obróbce kriogenicznej w celu uzyskania precyzyjnych powierzchni. To podejście jest powszechne w zestawach uszczelnień do cylindrów hydraulicznych, które zawierają zarówno standardowe pierścienie uszczelniające typu O-ring, jak i precyzyjne uszczelnienia tłoczysk w tej samej partii produkcyjnej.

Wnioski: Dopasowanie precyzji usuwania zadziorów do wymagań układu hydraulicznego

Uszczelnienia układów hydraulicznych wymagają standardów usuwania wypływek, które przewyższają standardy dla standardowych części gumowych, ponieważ wady powierzchni uszczelniających bezpośrednio wpływają na utrzymanie ciśnienia w układzie i żywotność podzespołów. Minimalnym wymogiem dla zastosowań hydraulicznych powyżej 100 barów jest urządzenie do usuwania wypływek z uszczelnień gumowych, które usuwa wypływki z formy z dokładnością do 0,1 mm na powierzchniach uszczelniających.

Mechaniczne usuwanie wypływek zapewnia najniższy koszt masowej produkcji standardowych uszczelek hydraulicznych z NBR i PU. Kriogeniczne usuwanie wypływek zapewnia precyzję wymaganą w przypadku uszczelek FKM i silikonowych w wymagających warunkach hydraulicznych. Producenci wytwarzający uszczelki do wielu zastosowań hydraulicznych mogą skorzystać z porównania obu technologii z ich konkretnym portfolio uszczelnień.