Os fatores direção da pressão, velocidade, acabamento da superfície e lubrificação desempenham um papel importante na determinação do projeto adequado para uma vedação de pistão.

Uma vedação de pistão impede a passagem de pressão entre os lados opostos de um pistão em movimento. Esta é uma afirmação muito simples. Na verdade, existem vários fatores contraditórios que uma vedação precisa suportar. É necessário que a vedação impeça ao máximo o vazamento interno, mantendo um nível de atrito aceitável durante o movimento. Além disso, ela precisa suportar condições de superfície variáveis ​​e resistir às repetidas inversões de direção, sem que seu sulco seja desgastado ou dobrado.

As vedações de pistão de borracha especiais são utilizadas quando nenhum dos perfis padrão se adequa à ranhura, ao material do furo, ao fluido de trabalho, à velocidade ou ao procedimento de montagem. O melhor perfil de vedação deve ser escolhido considerando todo o cilindro. As fichas técnicas dos materiais não conseguem prever o desempenho de uma determinada vedação de borracha no cilindro do usuário.

A direção da pressão determina o perfil básico.

Uma vedação unilateral é energizada principalmente por um lado. Um cilindro de dupla ação requer controle em ambas as direções, o que pode significar o uso de um perfil simétrico ou um par de elementos de vedação. A variação de pressão pode descarregar um lábio e carregar o outro muito rapidamente.

Frequentemente, as vedações de pistão hidráulico entram em ação em situações onde a alta pressão com fluidos não compressíveis é a norma. A folga, juntamente com os picos de pressão, tende a empurrar a borracha em direção a uma abertura de extrusão. Dependendo do projeto, pode ser necessário um composto mais rígido ou um anel de suporte ou perfil que limite o movimento do material na borda.

No caso de vedações de pistão pneumáticas, elas tendem a operar em níveis de pressão mais baixos, mas podem ciclar rapidamente com lubrificação mínima. A força de desprendimento em estado seco, juntamente com a retenção do lubrificante, pode acabar sendo mais significativa do que a capacidade de pressão máxima. Ar seco, água condensada e as práticas do operador também afetam o desgaste.

A ranhura e o furo criam a interface de vedação.

O sulco e o furo, por um lado, formam a superfície de vedação; por outro, servem como meio de montagem. A superfície do furo deve ser tal que não corte os lábios do elemento de vedação e, ao mesmo tempo, permita a formação de uma película estável de óleo ou graxa. Uma superfície muito rugosa pode aumentar o desgaste e o vazamento rapidamente. Uma superfície muito lisa, no entanto, ainda pode conter marcas direcionais de usinagem, como arranhões ou pequenas saliências, que podem ser muito prejudiciais ao elemento de vedação.

A recomendação de projeto da Parker para vedação de pistões com movimento alternativo é que o acabamento da superfície de contato, o acabamento da ranhura e o chanfro de entrada são características individuais às quais se deve prestar atenção.

Este chanfro de entrada ajuda a proteger a borda de vedação no momento da montagem.

Transições arredondadas e limpas reduzem o risco de cortar ou torcer a vedação.

A vedação em papel também é influenciada pelo espaço de extrusão formado pelo pistão, pelo cilindro e pelos mancais. A carga lateral pode aumentar a folga em um dos lados. Anéis de desgaste ou guias podem ser necessários para manter o pistão centralizado e evitar que a vedação seja submetida a cargas excessivas devido à sua orientação mecânica.

Variação do atrito ao longo do movimento

O primeiro movimento pode exigir mais força do que o deslizamento contínuo.

A diferença mencionada pode resultar em deslizamento intermitente em baixa velocidade, o que, por sua vez, afetará o posicionamento. A carga de compressão da vedação labial, as superfícies, a lubrificação, a pressão e os materiais são os principais fatores que afetam esse fenômeno; portanto, deve-se medir o atrito na aplicação pretendida.

Em pressões mais elevadas, uma vedação que apresenta bom desempenho em termos de fricção em baixas pressões pode comportar-se de forma diferente. Portanto, as vedações de pistão de borracha personalizadas precisam ser testadas em condições extremas de pressão e temperatura, bem como de velocidade, e não apenas em um conjunto típico de condições.

Um exemplo de energia fluida pública

A Parker apresenta um perfil compacto em U, o C2, adequado para cilindros hidráulicos e pneumáticos. A ficha técnica fornece uma ampla gama de níveis de pressão para as duas tecnologias e também destaca que os valores máximos dependem da seção transversal e da composição. Uma boa dica, além disso, é manter as superfícies livres de arestas vivas durante a instalação.

Este caso demonstra que um único perfil está disponível para dois fluidos, mas as restrições e sugestões de instalação não são as mesmas. Este exemplo é de um fornecedor de código aberto, não algo que a Yida faça. Um furo, fluido ou ciclo personalizado pode exigir uma solução exclusiva.

A escolha do material acompanha a fluidez e o movimento.

A seleção do material de vedação do pistão começa com as condições do fluido hidráulico ou ar comprimido, e depois adiciona-se a temperatura, a velocidade, a pressão e o desgaste. O NBR é comum com óleos minerais. O FKM pode ser considerado para temperaturas mais elevadas ou fluidos agressivos, enquanto o EPDM pode ser adequado para determinados fluidos à base de água, mas não para óleo de petróleo.

O poliuretano pode proporcionar alta resistência ao desgaste e à extrusão, embora a flexibilidade em baixas temperaturas, a hidrólise e a compatibilidade com fluidos dependam da classe. Os perfis de borracha podem oferecer diferentes níveis de fricção e resiliência. A nomenclatura da família não substitui os dados específicos do composto.

A seleção do material da vedação do pistão deve incluir o lubrificante de montagem. Uma graxa que simplifica a instalação pode causar inchaço do lábio ou alterar o comportamento de desprendimento após o armazenamento. Agentes de limpeza e aditivos para fluidos também devem ser avaliados quando houver possibilidade de contato.

Os limites do catálogo não são classificações simultâneas.

O catálogo de selos hidráulicos da Trelleborg afirma que os valores máximos de pressão, velocidade e temperatura listados não podem necessariamente ser usados ​​simultaneamente. Esta é uma regra de projeto importante. O calor gerado pela velocidade pode reduzir a margem de material disponível para exposição à pressão e ao fluido.

A norma ISO 7986 fornece métodos de ensaio padrão para vedações utilizadas em aplicações hidráulicas alternativas. Ela permite ensaios comparáveis, mas uma condição de ensaio padrão não abrange todas as superfícies de furos, níveis de contaminação, cargas laterais ou ciclos de trabalho.

A norma ASTM D471 permite comparar as alterações após a exposição a líquidos, e a norma ASTM D412 permite medir as propriedades de tração. Nenhum dos dois métodos comprova o vazamento ou o desgaste das vedações do pistão hidráulico dentro de um cilindro em funcionamento.

Sequência de Teste de Vedação Concluída

Antes da montagem, inspecione as dimensões, a condição do lábio, rebarbas e defeitos de moldagem. Confirme a largura da ranhura, o diâmetro do furo, a entrada e os requisitos de superfície dentro dos limites de tolerância. Registre o método de instalação e rejeite ferramentas ou arestas que possam arranhar a superfície de vedação.

Meça a força de desprendimento e a força de funcionamento nas pressões e velocidades necessárias. Para vedações de pistão pneumáticas, inclua condições com lubrificação a óleo e condições especificadas de baixa lubrificação, quando relevantes. Para projetos hidráulicos, inclua inversões de pressão, tempo de permanência e eventos de pico justificados.

Registre o vazamento interno em toda a faixa de operação. Acione o cilindro com curso, frequência, temperatura e carga lateral representativos. Adicione contaminantes somente quando o teste puder reproduzir o ambiente pretendido de forma segura e consistente.

Após o ciclo, repita as medições de vazamento e atrito. Inspecione o polimento dos lábios, cortes, extrusão, laminação e deformação permanente. A vedação dinâmica do cilindro deve atender aos critérios funcionais acordados antes do teste, e não apenas parecer aceitável após a desmontagem.

Detalhes da aplicação necessários antes da criação das ferramentas.

Forneça desenhos de furos e ranhuras, direção da pressão, fluido, temperatura, curso, velocidade, ciclos e vida útil esperada. Inclua a folga de extrusão, carga lateral, especificação da superfície, lubrificante, rota de montagem e vazamento e atrito admissíveis.

A Dalian Yida Precision Rubber Products Co., Ltd. desenvolve componentes moldados em elastômero para aplicações definidas pelo cliente. A Yida pode analisar a viabilidade de fabricação, opções de compostos, geometria de lábios e dimensões críticas para projetos de vedação hidráulica e pneumática.

Para garantir uma vedação de pistão confiável, o projetista deve adequar o perfil ao cilindro, e então a vedação passará por um movimento representativo para que possa resistir. Esse método pode proporcionar um resultado melhor do que simplesmente escolher aquelas que parecem boas com base na pressão ou na dureza.