Selezione dei materiali delle guarnizioni idrauliche
Nella scelta dei materiali di tenuta, le principali considerazioni sono le condizioni di lavoro e la qualità dei materiali utilizzati, in modo che la macchina possa funzionare in modo efficiente. Di seguito sono riportati alcuni esempi.
1. Fluido di lavoro
Se il fluido di tenuta è liquido o gassoso è cruciale. Se è liquido, è necessario considerare la compatibilità tra il liquido e il materiale; per il gas, è necessario considerare anche la compatibilità con lubrificanti e grassi; e per le tenute a gas e a pressione negativa, è necessario tenere conto della permeabilità all'aria. L'incompatibilità tra il materiale di tenuta e il fluido di tenuta può causare l'espansione o la contrazione della tenuta, portando a malfunzionamenti nelle fasi iniziali di utilizzo. L'espansione della tenuta aumenta la resistenza all'attrito e può causare il rotolamento della tenuta. La contrazione della tenuta riduce il precarico, diminuisce la compensazione dell'eccentricità e, in definitiva, porta a perdite.
2. Coefficiente di attrito
La tenuta richiede materiali con specifiche proprietà di attrito e resistenza all'usura; pertanto, i materiali con un coefficiente di attrito adeguato devono essere selezionati in base alla velocità di movimento. Per ottenere una durata sufficiente, la resistenza all'usura del materiale deve essere selezionata anche in base alla velocità e alla corsa. Quando sono richieste prestazioni a bassa velocità, è necessario prestare particolare attenzione all'entità del coefficiente di attrito del materiale e alla differenza tra i coefficienti di attrito dinamico e statico.
3. Tipo strutturale
Diversi tipi strutturali e principi di funzionamento della tenuta (come tipo a estrusione, tipo a labbro sull'albero o tenuta meccanica, ecc.) avranno inevitabilmente requisiti diversi per l'elasticità, la resistenza, la velocità di deformazione e altre proprietà meccaniche dei materiali.
4. Temperatura operativa
Gli intervalli di temperatura applicabili di vari anelli di tenuta, sia in gomma che in plastica, o tenute meccaniche in grafite o metallo, variano notevolmente. Nella scelta dei materiali, è essenziale determinare accuratamente la temperatura operativa dei componenti di tenuta, specialmente in ambienti a bassa temperatura; o controllare l'aumento di temperatura dei componenti, dei sistemi e delle tenute in base all'intervallo di temperatura operativa dei materiali.
5. Pressione di esercizio
La pressione di esercizio è un parametro operativo chiave del sistema di tenuta e può variare da 1-400 MPa o anche oltre. La resistenza alla pressione del materiale deve essere adattata ai requisiti di pressione di esercizio.
6. Ambiente di lavoro
Se l'ambiente di lavoro è polveroso, ciò accelererà l'usura del materiale; pertanto, la resistenza all'usura del materiale dovrebbe essere migliorata.
7. Vibrazioni e impatti
Se il materiale opera in condizioni di vibrazione o impatto, dovrebbe avere sufficiente resistenza ed elasticità per compensare i danni alla tenuta e lo stress di contatto insufficiente causati dallo spostamento indotto dalle vibrazioni.
8. Processo di assemblaggio
Il processo di assemblaggio delle tenute, e persino la struttura dei dispositivi di tenuta, è correlato alla deformabilità dei materiali. Generalmente, il processo di assemblaggio dovrebbe essere adattato alle proprietà del materiale. Ove consentito, le prestazioni di assemblaggio della tenuta dovrebbero essere opportunamente considerate nella scelta dei materiali.
Gli otto requisiti di cui sopra per i materiali di tenuta sono spesso interdipendenti e non possono essere perfettamente unificati. Per quanto riguarda sia le prestazioni di tenuta che la resistenza all'attrito, dal punto di vista delle proprietà dei materiali, perseguire l'uno comporta inevitabilmente il sacrificio dell'altro. Pertanto, è necessario trovare un giusto equilibrio tra i due requisiti prestazionali. Con l'emergere di requisiti di tenuta più elevati, è necessario ricercare materiali specializzati in base alle condizioni di applicazione. Anche all'interno dello stesso componente, potrebbero essere necessari più materiali di tenuta a seconda dei requisiti specifici.