Jakie są kluczowe czynniki przy wyborze odpowiednich części gumowych do maszyn?​

W jaki sposób zakres temperatur roboczych wpływa na dobór części gumowych?​

Zakres temperatur roboczych maszyn jest krytycznym czynnikiem przy wyborze części gumowych, ponieważ materiały gumowe mają różne granice temperatur, które bezpośrednio wpływają na ich wydajność i żywotność. Różne mieszanki gumowe wykazują różną odporność na ciepło i zimno. Na przykład kauczuk nitrylowy (NBR) jest powszechnie stosowany w maszynach pracujących w temperaturach od -40°C do 120°C. Zachowuje swoją elastyczność i właściwości uszczelniające w tym zakresie, dzięki czemu nadaje się do zastosowań takich jak uszczelnienia hydrauliczne w sprzęcie budowlanym lub węże układu paliwowego w maszynach samochodowych. Jeśli jednak maszyna pracuje w temperaturach przekraczających 120°C (np. w piecach przemysłowych lub pompach wysokotemperaturowych), NBR zacznie twardnieć, pękać lub tracić elastyczność, co prowadzi do uszkodzenia uszczelnień i potencjalnej awarii maszyny.

W środowiskach o wysokiej temperaturze (powyżej 150°C) lepszym wyborem jest guma silikonowa (VMQ). Kauczuk silikonowy może wytrzymać temperatury do 230°C (a przez krótki czas nawet wyższe) bez degradacji. Jest często stosowany w maszynach, takich jak zawory parowe, sprzęt do przetwarzania żywności (gdzie do sterylizacji wykorzystuje się wysokie temperatury) i uszczelki silników w samochodach ciężarowych o dużej ładowności. Kauczuk silikonowy zachowuje także elastyczność w niskich temperaturach (do -60°C), dzięki czemu można go stosować w maszynach pracujących zarówno w wysokich, jak i niskich temperaturach, takich jak generatory zewnętrzne narażone na mroźną zimę i upalne lato.​
Do zastosowań w ekstremalnie niskich temperaturach (poniżej -40°C), takich jak agregaty chłodnicze lub maszyny pracujące w Arktyce, preferowany jest kauczuk fluorosilikonowy (FVMQ) lub monomer etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) z modyfikatorami niskotemperaturowymi. Kauczuk fluorosilikonowy może pozostać elastyczny w temperaturach tak niskich jak -62°C, dzięki czemu nadaje się do uszczelek w sprzęcie kriogenicznym. EPDM po modyfikacji specjalnymi dodatkami wytrzymuje temperatury do -50°C i jest często stosowany w systemach HVAC w chłodniach. Wybór materiału gumowego, który nie jest w stanie wytrzymać zakresu temperatur maszyny, spowoduje przedwczesne zużycie, obniżoną wydajność i częstą wymianę, co zwiększa koszty konserwacji i przestoje.

Jaką rolę odgrywa kompatybilność chemiczna przy wyborze części gumowych?

Zgodność chemiczna jest kolejnym istotnym czynnikiem, ponieważ części gumowe często mają kontakt z olejami, rozpuszczalnikami, paliwami, smarami lub substancjami żrącymi w maszynach. Różne materiały gumowe różnie reagują na te chemikalia; niektóre są odporne, inne szybko ulegają degradacji. Na przykład kauczuk nitrylowy (NBR) ma doskonałą odporność na oleje mineralne, benzynę i olej napędowy. Dzięki temu idealnie nadaje się do części gumowych w samochodowych przewodach paliwowych, układów hydraulicznych wykorzystujących oleje mineralne i uszczelnionych olejem łożysk w maszynach przemysłowych. Jednakże NBR nie jest odporny na silne rozpuszczalniki, takie jak aceton czy toluen – wystawienie na działanie tych chemikaliów spowoduje pęcznienie, zmiękczenie i utratę właściwości uszczelniających gumy.

W przypadku zastosowań związanych z agresywnymi chemikaliami najlepszym wyborem jest kauczuk fluorowęglowy (FKM, znany również jako Viton®). FKM wykazuje wyjątkową odporność na szeroką gamę substancji chemicznych, w tym mocne kwasy (takie jak kwas siarkowy), zasady (takie jak wodorotlenek sodu), rozpuszczalniki (aceton, toluen) i węglowodory halogenowane. Jest powszechnie stosowany w maszynach do przetwarzania chemicznego, sprzęcie rafinerii ropy naftowej i systemach lotniczych, gdzie powszechne jest narażenie na agresywne substancje. Na przykład uszczelnienia FKM są stosowane w pompach przenoszących żrące chemikalia, ponieważ mogą wytrzymać długotrwały kontakt bez degradacji.​

Monomer etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) jest wysoce odporny na wodę, parę i roztwory wodne (takie jak detergenty lub rozcieńczone kwasy). Dzięki temu nadaje się do części gumowych w pralkach, pompach wodnych i systemach HVAC, które obsługują wodę lub wilgoć. EPDM jest również odporny na ozon i warunki atmosferyczne, dlatego często jest stosowany w częściach maszyn pracujących na zewnątrz, takich jak uszczelki do generatorów zewnętrznych lub uszczelki do sprzętu nawadniającego. Jednakże EPDM ma słabą odporność na oleje mineralne i paliwa — użycie EPDM w układzie paliwowym doprowadziłoby do szybkiego zniszczenia części gumowej.

W jaki sposób wymagania dotyczące naprężeń mechanicznych i ciśnienia wpływają na wybór części gumowych?

Naprężenia mechaniczne (takie jak ściskanie, rozciąganie lub tarcie) i wymagania dotyczące ciśnienia bezpośrednio determinują trwałość i wydajność części gumowych. Różne materiały gumowe mają różną wytrzymałość na rozciąganie, odporność na odkształcenie po ściskaniu i odporność na ścieranie – właściwości, które są krytyczne dla wytrzymywania naprężeń mechanicznych. Na przykład w zastosowaniach wymagających wysokiego ściskania (takich jak pierścienie O-ring w cylindrach hydraulicznych) niezbędna jest guma o niskim stopniu odkształcenia po ściskaniu. Odkształcenie po ściskaniu oznacza zdolność części gumowej do powrotu do pierwotnego kształtu po ściskaniu przez dłuższy czas. Kauczuk nitrylowy (NBR) ma dobrą odporność na odkształcenia po ściskaniu, dzięki czemu nadaje się do pierścieni O-ring znajdujących się pod stałym ciśnieniem. Jeśli zostanie zastosowana guma o wysokim stopniu odkształcenia po ściskaniu (np. kauczuk naturalny niskiej jakości), O-ring z czasem ulegnie trwałej deformacji, co prowadzi do nieszczelności.​

W przypadku części narażonych na duże naprężenia rozciągające (takich jak guma przenośnika taśmowego lub węże gumowe rozciągane podczas użytkowania) często stosuje się kauczuk naturalny (NR) lub kauczuk styrenowo-butadienowy (SBR). Kauczuk naturalny ma doskonałą wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność, dzięki czemu wytrzymuje wielokrotne rozciąganie bez pękania. Jest powszechnie stosowany w przenośnikach taśmowych w górnictwie lub przemyśle, gdzie guma znajduje się pod ciągłym napięciem podczas przenoszenia dużych obciążeń. SBR, syntetyczna alternatywa dla kauczuku naturalnego, ma również dobrą wytrzymałość na rozciąganie i jest bardziej opłacalny, dzięki czemu nadaje się do mniej wymagających zastosowań związanych z rozciąganiem, takich jak uszczelki gumowe w lekkich maszynach.

Odporność na ścieranie ma kluczowe znaczenie w przypadku części gumowych mających kontakt z szorstkimi powierzchniami lub ruchomymi elementami. Na przykład tuleje gumowe w układach zawieszenia (redukujące drgania pomiędzy metalowymi częściami) są narażone na tarcie i ścieranie. Kauczuk chloroprenowy (CR, znany również jako Neopren®) ma doskonałą odporność na ścieranie i jest często stosowany w tych tulejach. Wytrzymuje wielokrotny kontakt z powierzchniami metalowymi, nie zużywając się szybko. W zastosowaniach wysokociśnieniowych, takich jak węże hydrauliczne przenoszące płyn pod ciśnieniem powyżej 3000 psi, wymagane są materiały gumowe o dużej wytrzymałości na rozerwanie. Kauczuk fluorowęglowy (FKM) i wysokiej jakości kauczuk nitrylowy (z warstwami wzmacniającymi) mają wysoką wytrzymałość na rozerwanie, dzięki czemu nadają się do tych węży wysokociśnieniowych. Użycie gumy o niewystarczającej wytrzymałości na rozerwanie może skutkować awarią węża, co prowadzi do wycieków płynu i potencjalnych zagrożeń bezpieczeństwa.