Kompatybilność smaru z elastomerami: dlaczego jest ważna i jak testować

Wprowadzenie

Elastomerowe części i komponenty maszyn mogą być opłacalną alternatywą dla elementów metalowych, a odpowiednie smarowanie może wydłużyć ich żywotność i wydajność. Jednak niektóre tradycyjne preparaty smarne nie są kompatybilne z elastomerami i mogą osłabiać lub degradować część, co sprawia, że testy mają kluczowe znaczenie dla określenia odpowiedniego środka smarnego do danego zastosowania. Istnieją tabele zgodności, ale są one ogólnymi wytycznymi wyjściowymi i są niekompletne.

"Zgodność" w tym aspekcie ma miejsce wtedy, gdy smar lub inny środek smarny ma minimalny wpływ na właściwości fizyczne polimeru lub elastomeru pod względem rozmiaru, twardości lub kruchości. Dopuszczalność zmian w polimerze i smarze zależy od zastosowania, w którym mają być stosowane. Zastosowanie metody badawczej opisanej w tym artykule ułatwi wybór i pomoże użytkownikom zidentyfikować opłacalne i nieopłacalne opcje smaru poprzez obliczenie pęcznienia i obserwację zmian koloru i/lub tekstury.

Rysunek pokazuje Przykład kontroli O-ringów EPDM w porównaniu z testem O-ring po obróbce (82% spęcznienia)

Test kompatybilności gumy

Metody badań

Przykładowe metody badawcze służące do oceny kompatybilności elastomerów i polimerów w różnych warunkach przedstawiono w tabeli.

Znormalizowane metody badań kompatybilności materiałów polimerowych / elastomerowych

Norma ASTM D4289 wyjaśnia metodę porównywania wpływu środków smarnych na elastomery przy użyciu materiałów arkuszowych do oceny pęcznienia i twardości. W tym artykule opisano uproszczony przykład testu kompatybilności elastomerów z wykorzystaniem oringów i pominięciem twardości. O-ringi zostały dobrane ze względu na spójność powierzchni powierzchni; Pominięto twardość, ponieważ poprzednie eksperymenty wykazały bezpośrednią korelację między pęcznieniem a zmianą twardości (pęcznienie/zmiękczenie vs. skurcz/twardnienie).

Uwaga: Zaleca się, aby metoda ta była stosowana jako badanie przesiewowe pierwszego przejścia i nie ma na celu zagwarantowania kompatybilności elastomeru/smaru we wszystkich warunkach ekspozycji.

Procedura 

Rysunek Waga wyposażona w zestaw do wyznaczania gęstości

1. Za pomocą wagi analitycznej wyposażonej w zestaw do wyznaczania gęstości i rejestrowanej z dokładnością do 0,0001 g masy pierścieni uszczelniających o przekroju okrągłym są mierzone przed zanurzeniem w środku smarnym.
2. Grubą warstwę wybranego smaru rozprowadza się wzdłuż folii aluminiowej.
3. Wybrane O-ringi są umieszczane na smarze, z dużą ilością miejsca między O-ringami i tylko 1 rodzajem elastomeru na arkusz folii.
4. Aby utrzymać O-ringi na miejscu, każdy o-ring elastomerowy jest delikatnie wciskany w smar.
5. Następnie nakłada się drugą grubą warstwę na o-ringi, upewniając się, że są one całkowicie zakryte i że w smarze nie ma pęcherzyków powietrza.
6. Każdą próbkę testową z folii aluminiowej umieszcza się na tacy i wkłada do pieca w temperaturze 125°C.
7. Po 3 dniach (72 godzinach) w temperaturze 125°C opakowania smaru wyjmuje się z pieca
8. Po pozostawieniu materiału do ostygnięcia przez 15 minut, elastomery są usuwane i wycierane suchą, czystą szmatką.
9. Po wtórnym przetarciu czystą szmatką O-ringi są ponownie ważone.
10. Oznaczanie pęcznienia objętościowego (ΔV%) oblicza się: 
    

    gdzie: ΔV = zmiana objętości, %
    M1 = początkowa masa próbki w powietrzu, g
    M2 = początkowa masa próbki w wodzie, g
    M3 = masa próbki w powietrzu po zanurzeniu, g
    M4 = masa próbki w wodzie po zanurzeniu, g

11. Przeprowadź oględziny lub zmierz zmiany długości i dokonaj ustalenia na podstawie poniższej tabeli:

Wnioski

Elastomerowe części i komponenty maszyn mogą być opłacalną alternatywą dla elementów metalowych, a odpowiednie smarowanie może wydłużyć żywotność i wydajność tych elementów. Jednak niektóre tradycyjne preparaty smarne nie są kompatybilne z tworzywami sztucznymi i mogą osłabić lub zdegradować część – dlatego testy mają kluczowe znaczenie dla określenia odpowiedniego środka smarnego do danego zastosowania.

Zastosowanie metody badawczej opisanej w tym artykule może ułatwić proces selekcji i może pomóc użytkownikom zidentyfikować opłacalne i nieopłacalne opcje smaru poprzez obliczenie pęcznienia i obserwację zmian koloru i/lub tekstury.

Artukuł opracowano na podstawie publikacji dr Cassie J. Fhaner, badacz ds. specjalistycznych środków smarnych MOLYKOTE® oraz William Fick, inżynier ds. zastosowań w firmie DuPont.

Smary kompatybilne do smarowania gumy i elastomerów opisano we wcześniejszym artykule. Jakie smary są najlepsze do smarowania gumy

Molykote 55 O-ring smar pneumatyczny do uszczelek oringowych

Smar pneumatyczny na bazie silikonu do uszczelnień, uszczelek i oringów. Nadaje się do łączenia materiałów metalowo-gumowych i dynamicznych ruchów w układach pneumatycznych. Ułatwia montaż i demontaż, zabezpiecza przed korozją i zwiększa żywotność uszczelek.

Molykote 111 mieszanka silikonowa