कम तापमान की भंगुरता: अत्यधिक ठंड में विनाशकारी सील विफलता को रोकना

 

औद्योगिक सीलिंग अनुप्रयोगों के लिए निम्न तापमान रबर प्रदर्शन पर हमारी तीन -भाग वाली तकनीकी श्रृंखला में आपका स्वागत है। यह श्रृंखला विशेष रूप से क्रय इंजीनियरों, सीलिंग डिज़ाइन इंजीनियरों और रेलवे ब्रेकिंग सिस्टम, वायवीय नियंत्रण वाल्व और धातु {{2}बंधित वाल्व कोर के साथ काम करने वाले तकनीकी पेशेवरों के लिए लिखी गई है।

 

 

 

 

इस श्रृंखला के पहले दो लेखों में, हमने टीजी (ग्लास ट्रांज़िशन तापमान) और टीआर10 (10% पर तापमान वापसी) की जांच की, दो संकेतक जो रबर के लचीलेपन और कम तापमान पर रिकवरी का वर्णन करते हैं। तीसरा महत्वपूर्ण पैरामीटर, निम्न तापमान भंगुरता, एक अलग विफलता मोड को संबोधित करता है: प्रभाव या विरूपण के तहत भयावह दरार।

 

स्थापना के दौरान सील क्षति को रोकने, ठंडे वातावरण में संभालने और रेलवे और औद्योगिक अनुप्रयोगों में अप्रत्याशित चरम तापमान की घटनाओं से बचने के लिए भंगुरता तापमान को समझना आवश्यक है।

 

 

निम्न तापमान भंगुरता (आमतौर पर एएसटीएम डी746 या आईएसओ 812 के अनुसार मापा जाता है) उस तापमान को संदर्भित करता है जिस पर नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों के तहत प्रभाव के अधीन रबर फ्रैक्चर होता है। मानक परीक्षण में:

• रबर के नमूनों को कम तापमान की एक श्रृंखला में वातानुकूलित किया जाता है

• नमूने पर एक निर्दिष्ट प्रभाव ऊर्जा लागू की जाती है

• जिस तापमान पर 50% नमूने भंगुर विफलता प्रदर्शित करते हैं उसे भंगुरता तापमान के रूप में दर्ज किया जाता है

 

यह गुण लोच या पुनर्प्राप्ति के बजाय दरार प्रतिरोध का मूल्यांकन करता है। किसी सामग्री में अच्छे TR10 मान हो सकते हैं (धीरे-धीरे गर्म होने पर अच्छी रिकवरी का संकेत मिलता है) लेकिन फिर भी बहुत कम तापमान पर क्रैकिंग के प्रभाव के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं।

 

 

जबकि निरंतर सीलिंग प्रदर्शन के लिए भंगुरता तापमान को कभी-कभी टीजी या टीआर10 से कम महत्वपूर्ण माना जाता है, यह कई वास्तविक विश्व परिदृश्यों के लिए महत्वपूर्ण है:

 

 

सील अक्सर ठंडे वातावरण में स्थापित की जाती हैं, विशेष रूप से सर्दियों के रखरखाव के दौरान या बिना गरम सुविधाओं में। यदि स्थापना के दौरान रबर अपने भंगुरता तापमान से नीचे है, तो ग्रंथि में साधारण खिंचाव या दबाव से सूक्ष्म दरारें हो सकती हैं जो सेवा के दौरान लीक में बदल जाती हैं।

कई वाल्व कोर अनुप्रयोगों में, इंजीनियर TR10 को प्राथमिकता देते हैं क्योंकि सीलिंग की विश्वसनीयता रबर के ग्लास संक्रमण तापमान से ऊपर रहने के बजाय संपीड़न के बाद ठीक होने की क्षमता पर निर्भर करती है। एक सामग्री टीजी से ऊपर हो सकती है लेकिन फिर भी गतिशील परिस्थितियों में सीलिंग बल बनाए रखने के लिए बहुत धीमी गति से ठीक हो जाती है।

 

 

शिपिंग या गोदाम भंडारण के दौरान घटक अत्यधिक ठंड के संपर्क में आ सकते हैं। एक सील जो परिवहन के दौरान भंगुर हो जाती है, अनपैक करने या स्थापित करने पर टूट सकती है, भले ही वह ऑपरेटिंग तापमान पर ठीक से काम कर रही हो।

 

 

वाल्व घटक अचानक दबाव बढ़ने और गतिशील गति का अनुभव करते हैं। बहुत ठंडी स्थितियों में, दबाव स्पाइक्स लोडिंग जैसे प्रभाव पैदा कर सकते हैं जो अतिसंवेदनशील सामग्रियों में भंगुर फ्रैक्चर का कारण बनते हैं।

 

 

रेलवे ब्रेकिंग सिस्टम को सामान्य ऑपरेटिंग रेंज से काफी कम तापमान का सुरक्षित रूप से सामना करना चाहिए। भले ही कोई सील -40 डिग्री पर पर्याप्त रूप से काम करती हो, लेकिन लंबे समय तक सर्दियों में रुकने के दौरान -55 डिग्री के ठंडे तापमान के संपर्क में आने पर इसे टूटना नहीं चाहिए।

 

 

ये तीन संकेतक निम्न तापमान व्यवहार के विभिन्न पहलुओं का वर्णन करते हैं, और वे हमेशा पूरी तरह से सहसंबद्ध नहीं होते हैं:

• टीजी आणविक स्तर पर कठोरता की शुरुआत का वर्णन करता है

• TR10 उस तापमान का वर्णन करता है जहां सार्थक लोचदार पुनर्प्राप्ति होती है

• भंगुरता तापमान बताता है कि प्रभाव के तहत फ्रैक्चर कहां होता है

 

अधिकांश रबर यौगिकों के लिए, तापमान इस पैटर्न का पालन करता है: टीजी <टीआर10 <भंगुरता तापमान। दूसरे शब्दों में, कोई सामग्री पहले कांच जैसी हो जाती है, फिर ठीक से ठीक होने में विफल हो जाती है, फिर अंततः तापमान में गिरावट के कारण दरार पड़ने की आशंका हो जाती है।

 

हालाँकि, इन तापमानों के बीच का अंतराल पॉलिमर प्रकार और फॉर्मूलेशन के अनुसार काफी भिन्न होता है। कुछ यौगिकों में TR10 और भंगुरता के बीच एक विस्तृत "सुरक्षित संचालन विंडो" हो सकती है, जबकि अन्य जल्दी से कार्यात्मक से भंगुरता में परिवर्तित हो सकते हैं।

 

 

विभिन्न रबर परिवार विशिष्ट भंगुरता व्यवहार प्रदर्शित करते हैं:

• मानक एनबीआर: एसीएन सामग्री के आधार पर भंगुरता तापमान आमतौर पर -30 डिग्री से -45 डिग्री तक होता है

• कम -तापमान अनुकूलित एनबीआर: उचित फॉर्मूलेशन के साथ -60 डिग्री से नीचे भंगुरता तापमान प्राप्त कर सकता है

• एचएनबीआर: मानक ग्रेड के लिए आमतौर पर -40 डिग्री से -50 डिग्री, विशेष ग्रेड कम

• ईपीडीएम: उत्कृष्ट कम तापमान भंगुरता प्रतिरोध, अक्सर -60 डिग्री से नीचे

• एफकेएम: आम तौर पर खराब भंगुरता प्रतिरोध, मानक ग्रेड के लिए अक्सर -15 डिग्री से -30 डिग्री

 

सामग्री	विशिष्ट टी.जी	विशिष्ट TR10	तेल प्रतिरोध	लागत
मानक एनबीआर	-25 से -40 डिग्री	-20 से -35 डिग्री	उत्कृष्ट	कम
टीजीई अनुकूलित कम -तापमान एनबीआर	-60 डिग्री	-50 डिग्री	उत्कृष्ट	मध्यम
मानक एचएनबीआर	-35 से -45 डिग्री	-30 से -40 डिग्री	उत्कृष्ट	उच्च
मानक ईपीडीएम	-55 डिग्री	-50 डिग्री	गरीब	मध्यम
मानक एफकेएम	-10 डिग्री	-5 डिग्री	उत्कृष्ट	बहुत ऊँचा

 

 

 

टीजी और टीआर10 की तरह, कम तापमान की भंगुरता अकेले पॉलिमर परिवार की तुलना में यौगिक निर्माण पर कहीं अधिक निर्भर करती है। प्रमुख सूत्रीकरण कारकों में शामिल हैं:

पॉलिमर चयन:

प्रत्येक पॉलिमर परिवार के भीतर, कम क्रिस्टलीयता और बेहतर कम तापमान लचीलेपन के साथ विशिष्ट ग्रेड उपलब्ध हैं। एनबीआर के लिए, कम एसीएन सामग्री आम तौर पर कम तापमान गुणों में सुधार करती है लेकिन तेल प्रतिरोध को कम करती है। इस संतुलन को सावधानीपूर्वक अनुकूलित किया जाना चाहिए।

 

प्लास्टिसाइज़र सिस्टम

एनबीआर और अन्य ध्रुवीय पॉलिमर में कम भंगुरता तापमान प्राप्त करने के लिए एस्टर प्लास्टिसाइज़र का उचित चयन और लोडिंग महत्वपूर्ण है। प्लास्टिसाइज़र को सुसंगत रहना चाहिए और सेवा तरल पदार्थों को बाहर नहीं निकालना चाहिए।

 

इलाज प्रणाली

क्रॉसलिंक घनत्व और इलाज का प्रकार कम तापमान लचीलेपन को प्रभावित करता है। उचित रूप से अनुकूलित इलाज प्रणाली संपीड़न सेट और गर्मी प्रतिरोध के साथ कम तापमान गुणों को संतुलित करती है।

 

भराव चयन

कार्बन ब्लैक प्रकार और लोडिंग, साथ ही गैर {{0} ब्लैक फिलर्स, कम तापमान दरार प्रतिरोध को प्रभावित करते हैं। यदि उचित रूप से तैयार नहीं किया गया तो अत्यधिक प्रबलित यौगिकों में कमज़ोर भंगुरता प्रतिरोध हो सकता है।

 

 

जबकि टीजी, टीआर10, और भंगुरता तापमान "बड़े तीन" निम्न तापमान संकेतक हैं, इंजीनियरों को इन पूरक गुणों का भी मूल्यांकन करना चाहिए:

• संपीड़न सेट: एक कम संपीड़न सेट कम तापमान पर लंबे समय तक संपीड़न के बाद सीलिंग बल को बनाए रखने में मदद करता है

• इलास्टिक रिकवरी: उच्च लचीलापन बार-बार सीलिंग चक्र और गतिशील प्रतिक्रिया में सुधार करता है

• गतिशील थकान प्रतिरोध: निरंतर गति और दबाव चक्र के अधीन वाल्व कोर के लिए महत्वपूर्ण

• ओजोन और मौसम प्रतिरोध: ठंडी, शुष्क हवा के संपर्क में आने वाले बाहरी रेलवे उपकरणों के लिए आवश्यक

• रबर से - धातु बंधन प्रतिधारण: यहां तक ​​कि सबसे अच्छा रबर यौगिक भी विफल हो जाएगा यदि थर्मल साइक्लिंग के दौरान बंधन अलग हो जाता है

 

 

भले ही रबर कंपाउंड टीजी, टीआर10 और भंगुरता परीक्षण में उत्कृष्ट कम तापमान गुण प्रदर्शित करता है, समग्र वाल्व विश्वसनीयता रबर की अखंडता पर भी निर्भर करती है।

 

रबर और धातु के बीच विभेदक तापीय संकुचन तापमान परिवर्तन के दौरान बंधन इंटरफ़ेस पर तनाव पैदा करता है। ख़राब बॉन्डिंग के कारण ये हो सकते हैं:

• थर्मल साइक्लिंग या दबाव परिवर्तन के दौरान पृथक्करण

• धातु डालने के साथ रिसाव पथ

• कम सेवा जीवन और अप्रत्याशित विफलता मोड

• रखरखाव लागत और वारंटी दावों में वृद्धि

 

रेलवे अनुप्रयोगों के लिए, कंपाउंड फॉर्मूलेशन और बॉन्डिंग तकनीक दोनों को थर्मल साइक्लिंग और दबाव थकान परीक्षण के माध्यम से एक साथ मान्य किया जाना चाहिए।

 

 

कम तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए सील आपूर्तिकर्ताओं की तुलना करते समय, इस व्यापक जांच सूची का उपयोग करें:

 

• उत्पादन परिसर का TR10 मान क्या है (केवल सामान्य डेटाशीट मान नहीं)?
• डीएससी या डीएमए द्वारा ग्लास ट्रांज़िशन तापमान क्या है?
• एएसटीएम डी746 के लिए निम्न तापमान भंगुरता तापमान क्या है?
• सभी परीक्षणों के लिए कौन से आईएसओ/एएसटीएम मानकों का उपयोग किया गया था?
• क्या आपूर्तिकर्ता कम तापमान की उम्र बढ़ने के बाद संपीड़न सेट डेटा प्रदान कर सकता है?
• क्या तरल पदार्थ की उम्र बढ़ने और गर्मी के संपर्क में आने के बाद निम्न तापमान गुणों का परीक्षण किया गया है?
• क्या थर्मल साइकलिंग और दबाव थकान परीक्षण के माध्यम से धातु के {{0} से {{1} रबर के बंधन को मान्य किया गया है?
• समान निम्न तापमान वाले अनुप्रयोगों में फ़ील्ड ट्रैक रिकॉर्ड क्या है?

 

 

निम्न तापमान सीलिंग प्रदर्शन एकल तापमान रेटिंग की तुलना में कहीं अधिक जटिल है। समग्र दृष्टिकोण के लिए सभी तीन प्रमुख संकेतकों को समझने की आवश्यकता है:

 

• ग्लास ट्रांज़िशन तापमान (टीजी) आणविक स्तर के सख्त होने के व्यवहार की व्याख्या करता है

• TR10 व्यावहारिक इलास्टिक रिकवरी और सीलिंग बल रखरखाव का मूल्यांकन करता है

• कम तापमान की भंगुरता चरम स्थितियों के दौरान दरार प्रतिरोध और अस्तित्व पर प्रभाव डालती है

 

साथ में, ये संकेतक इंजीनियरों को मांग वाले रेलवे वातावरण में सीलिंग प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने में मदद करते हैं। रबर से {{1} से लेकर धातु से जुड़े वाल्व कोर के लिए, विश्वसनीय बॉन्डिंग तकनीक के साथ एक अनुकूलित रबर फॉर्मूलेशन का संयोजन दीर्घकालिक स्थायित्व और सुरक्षित संचालन के लिए आवश्यक है।

 

सामग्री चयन में हमेशा किसी एक संपत्ति पर निर्भर रहने के बजाय संपूर्ण परिचालन वातावरण पर विचार करना चाहिए। उन्नत फॉर्मूलेशन तकनीक के माध्यम से, एनबीआर जैसे मानक पॉलिमर परिवारों को भी असाधारण कम तापमान वाले प्रदर्शन देने के लिए इंजीनियर किया जा सकता है जो अधिक महंगे विशेष इलास्टोमर्स को टक्कर देता है या उनसे आगे निकल जाता है।

 

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