Скорость остаточной деформации сжатия является наиболее важным ключом к определению срока службы уплотнения или даже показателем «вето».
Чтобы понять это, можно использовать яркую аналогию: уплотнение похоже на верную пружину. Его основная задача — непрерывно и стабильно прикладывать силу отскока (контактное напряжение) к внешней поверхности при сжатии (установке в канавку). Эта сила отскока плотно прижимается к уплотняемой поверхности, предотвращая утечку среды (масла, воды, газа и т. д.).
Прямая причина выхода из строя: когда «пружина» устала и состарилась, она больше не может прийти в норму, а приложенное давление падает ниже критической точки, уплотнение выходит из строя.
Скорость остаточной деформации сжатия является показателем, непосредственно измеряющим потерю способности пружины к отскоку.
Почему это «главный ключ»?
1. Фундаментальный принцип прямого запечатывания
Сущность герметизации заключается в том, что контактное напряжение превышает давление, создаваемое средой. Если скорость остаточной деформации сжатия слишком высока, уплотнительный элемент не сможет восстановить свою первоначальную форму после сплющивания, и результирующее контактное напряжение резко упадет. Когда это напряжение ниже давления герметизированной среды, произойдет утечка.
2. Это «комплексный отчет о физическом обследовании» старения материала.
Скорость остаточной деформации сжатия не является изолированным явлением, а концентрированным проявлением необратимых внутренних структурных повреждений материалов под действием тепла, кислорода, среды, времени и других факторов. Причиной увеличения скорости деформации является также основная причина старения уплотнений:
Разрыв и сшивание полимерной цепи. Под действием высокой температуры и кислорода молекулярная цепь каучука разрывается (что приводит к размягчению и слипанию) или к чрезмерному сшиванию (что приводит к затвердеванию и хрупкости), оба из которых разрушают его эластичную сеть и теряют способность приходить в норму.
Испарение или выщелачивание пластификаторов/мягчителей. Когда уплотнения подвергаются воздействию масел или химических сред в течение длительного времени, небольшие пластификаторы могут вымываться или испаряться. Это похоже на потерю влаги тестом, которое затвердевает, сжимается и теряет эластичность.
Необратимые химические изменения: некоторые каучуки при определенных условиях подвергаются необратимым химическим реакциям (например, «возвращение» силиконовой резины под высокотемпературный пар), которые необратимо нарушают их эластичность.
Таким образом, измерение скорости остаточной деформации сжатия на самом деле представляет собой симуляцию и ускорение процесса старения уплотнения в реальных рабочих условиях и количественно определяет потерю его основных характеристик (эластичности).
3. Предсказывает окончание срока службы уплотнения.
В лабораторных условиях мы можем построить временные-температурные кривые материалов, измеряя скорости их остаточной деформации сжатия при различных температурах и продолжительности. Используя такие модели, как уравнение Аррениуса, мы можем экстраполировать время, необходимое для того, чтобы скорость остаточной деформации сжатия достигла порога разрушения при нормальных рабочих температурах, тем самым прогнозируя теоретический срок службы уплотнений.