A pergunta que os engenheiros devem se fazer antes de usar FFKM para uma função de vedação que pode ser perigosa em caso de vazamento é: Será que o FFKM realmente precisa ser usado aqui?

Existem várias etapas para a fabricação de uma vedação. Ela pode entrar em contato com um solvente quente em determinado momento, ser limpa com vapor e resfriada entre os ciclos de produção. Nesse caso, o material da vedação é um fator crucial, pois determina se a função de vedação continuará sendo cumprida após a exposição a diferentes condições.

Os anéis de vedação FFKM são considerados apenas quando os elastômeros comuns não oferecem resistência química ou térmica adequada. Os FFKMs combinam a elasticidade de uma vedação com uma estrutura polimérica altamente fluorada. Os FFKMs comprovam ser a solução de vedação mais econômica em aplicações críticas de estanqueidade.

O FFKM também pertence ao grupo de elastômeros conhecidos por seus preços excepcionalmente altos. Portanto, suas classes não devem ser consideradas intercambiáveis. Uma especificação bem feita deve levantar duas questões: O FFKM é realmente necessário, visto que um FK M adequado ou outro elastômero pode ser usado? Se sim, qual composto de FFKM é mais adequado para a exposição em questão?

O que diferencia o FFKM do FKM?

O termo perfluoroelastômero, segundo a classificação utilizada na norma ASTM D1418, refere-se à aplicação do FFKM. Portanto, FFKM é a designação e não o nome do composto em si. Dependendo da combinação de cargas, agentes de reticulação e formulações, é possível alterar as propriedades de deformação permanente à compressão, desempenho em altas temperaturas, resiliência em baixas temperaturas, nível de pureza e resistência química específica.

A fluoração no nível encontrado no FFKM confere a ele a resistência química necessária até mesmo aos fluidos mais agressivos. Parker afirma que o FFKM possui propriedades químicas comparáveis ​​às do PTFE e a elasticidade do FKM. Embora os elastômeros possam deformar, envelhecer, etc., eles devem ser comprimidos de forma controlada.

É um fato que a solução de vedação FFKM é escolhida quando há uma combinação de condições químicas/temperaturas que podem causar problemas de vedação, como inchaço inaceitável, endurecimento, deformação permanente por compressão ou perda de propriedades em materiais mais baratos, ou quando a vedação pode exigir um processo limpo ou um tempo de inatividade mais longo, o que justifica a substituição da vedação de menor valor por uma de maior valor.

Classificações de temperatura precisam de contexto

Os valores da temperatura máxima de flutuação variam conforme a classe.

O guia europeu de anéis de vedação da Parker indica um limite superior aproximado de cerca de 310 °C para a família FFKM, enquanto diferentes fornecedores de anéis de vedação listam limites superiores muito diferentes.

Para garantir a segurança, esses números precisam ser verificados em relação à formulação do material, pois não são regras gerais.

As vedações expostas a temperaturas extremas comportam-se de maneira diferente sob a influência do calor e do tempo. Um breve pico de calor é totalmente diferente de uma elevação constante da temperatura. Nessa temperatura elevada, podem ocorrer deformação permanente por compressão, degradação química e perda das propriedades físicas, que se agravam rapidamente.

A integridade da vedação pode ainda estar presente, mesmo que comece a vazar, porque a força de contato foi bastante reduzida.

Não podemos ignorar as baixas temperaturas. Alguns materiais FFKM fluorados são tão quebradiços e/ou pouco elásticos em baixas temperaturas que não funcionam de forma alguma com uma junta fria. Normalmente, a resistência ao frio de materiais fluoroelastômeros impressos é menor do que o desempenho em baixas temperaturas que um material de alta qualidade realmente espera. Talvez a condição determinante seja a inicialização após um desligamento a frio.

A resistência química varia conforme a classe de produto.

Para garantir durabilidade e confiabilidade, os anéis de vedação resistentes a produtos químicos devem ser selecionados de acordo com o fluido de trabalho específico, em vez de usar apenas rótulos genéricos como ácido/alcalino, solvente/diluente ou limpador/desinfetante etc.

O nível de concentração/potência, a quantidade de líquido/umidade, a temperatura de exposição, a pressão e outras impurezas podem alterar a natureza dessa exposição. A resistência química pode ser estimada por meio de uma tabela de compatibilidade, mas essa tabela não consegue reproduzir todas as combinações e situações possíveis em que um fluido pode estar presente.

O aço decapado é um dos muitos materiais e produtos químicos que exigem uma análise cuidadosa da resistência do material aos seus efeitos de diferentes maneiras. Em alguns casos, os materiais foram adaptados para tais situações, enquanto em outros, não foram escolhidos para serem usados ​​na solução de decapagem. Fluidos fluorados, assim como algumas aminas ou ésteres, também podem ser problemáticos para alguns elastômeros em contato. O termo "elastômero fluorado" não garante a adequação do material. É necessário encontrar as classes corretas.

A comparação pública demonstra por que a escolha do composto é importante.

Uma comparação realizada por uma empresa publicou os resultados de testes de imersão em diversos processos de fabricação de células fotovoltaicas, utilizando anéis de vedação AS568 K214 de fluoroelastômero. Após a imersão em hidróxido de potássio a 30% a 80 °C por 168 horas, observou-se um aumento de volume de 66,9% e uma fragilidade excessiva do material testado, impossibilitando algumas medições de retenção de propriedades.

Sob as mesmas condições, dois materiais de fluoroelastômero com grupo perfluorado (FFKM) testados apresentaram alterações de volume de cerca de 0,3% e até mesmo ligeiramente de -0,5%. Esses resultados parecem corroborar o uso de FFKM como um candidato para esse ambiente químico, mas não determinam a vida útil em todos os projetos de vedação, pressões ou ciclos de processo.

A mesma publicação mencionou uma diferença considerável entre formulações de FFKM em ácido fluorídrico a 49% e 80 °C. Uma formulação apresentou uma variação de volume de 1,6%, enquanto a outra foi de 13,1%. Este último caso, em que o FFKM demonstra menor estabilidade química, evidencia que materiais da mesma família química reagem de forma diferente.

O objetivo é demonstrar que os anéis de vedação resistentes a produtos químicos devem ser escolhidos com base em dados específicos de cada composto. Os dados da DuPont são resultados de laboratório relatados pelo fornecedor, não resultados de clientes da Yida; portanto, as condições testadas devem ser comparadas cuidadosamente com a aplicação proposta.

O desenho da ranhura ainda mantém a vedação.

Um composto de borracha ultrarresistente será inútil se o sulco estiver incorreto. O anel de vedação deve ser comprimido ao mínimo necessário para que haja contato sem causar tensão desnecessária. O sulco deve permitir folga suficiente para que a expansão do anel de vedação causada por variações de temperatura não seja impedida e também para acomodar a variação de volume induzida pelo fluido. A tolerância acumulada deve ser verificada em cada extremidade das dimensões.

O acabamento da superfície influencia o nível de atrito e os caminhos de vazamento. Uma superfície áspera desgastará a vedação, enquanto que, se as marcas de usinagem não forem adequadas à direção do fluxo, a camada de vedação poderá se desgastar mais rapidamente. Bordas de instalação afiadas, portas e roscas devem ser protegidas com guias ou buchas de montagem.

A aplicação dinâmica requer uma avaliação separada. O movimento alternativo ou rotativo produz calor, atrito e desgaste que as imersões estáticas não conseguem capturar. O composto, a lubrificação, as condições da superfície, a velocidade e a pressão devem ser testados em conjunto antes que a vida útil em ciclos possa ser declarada com qualquer grau de confiança.

O que as normas comprovam e o que não comprovam

A norma ASTM D1418 padroniza as abreviações de borracha e inclui FFKM em sua nomenclatura. Ela informa aos engenheiros o significado da designação da família. No entanto, não define um nível de desempenho, faixa química ou temperatura de serviço universal para FFKM.

A norma ASTM D471 fornece métodos controlados para medir o efeito de líquidos na borracha. A ASTM afirma que o método produz dados comparativos e pode não apresentar correlação direta com o desempenho real da peça, visto que as condições de serviço variam amplamente. Essa limitação deve permanecer visível em qualquer relatório de ensaio.

A norma ASTM D395 mede a capacidade da borracha de manter suas propriedades elásticas após compressão prolongada e é aplicável principalmente a condições de tensão estática. Um bom resultado de deformação permanente por compressão auxilia na seleção do material, mas não comprova o desempenho de estanqueidade em um sulco específico.

A norma ISO 3601-3 define e classifica as imperfeições superficiais de anéis de vedação padronizados e estabelece limites de aceitação. Ela auxilia no controle de qualidade da peça moldada. No entanto, não estabelece a compatibilidade química, a capacidade de suportar altas temperaturas ou a vida útil de um sistema de vedação montado.

Uma sequência prática de aprovação

Comece com um registro da aplicação. Liste todos os fluidos de processo, suas concentrações e possíveis misturas. Adicione lubrificantes, agentes de limpeza e resíduos. Registre as temperaturas mínimas, contínuas e de pico, a pressão, o nível de vácuo, o movimento, o tempo de ciclo e o intervalo de manutenção previsto.

Em seguida, selecione os compostos candidatos usando dados do fornecedor e testes de imersão direcionados. Use o fluido real sempre que a segurança e o controle permitirem. Meça as alterações de propriedades que afetam o projeto e defina os limites de aceitação antes dos testes, em vez de avaliar o resultado posteriormente.

Inspecione as dimensões moldadas e a condição da superfície em comparação com o desenho. Monte as peças utilizando o método de produção e os componentes correspondentes. Confirme se o anel de vedação não está torcido, cortado ou comprimido e se o lubrificante e as ferramentas de instalação são adequados ao processo.

Em seguida, teste o conjunto selado por meio de ciclos térmicos, de pressão e químicos representativos. Meça vazamentos ou outra função definida durante as etapas exigentes. Após os testes, inspecione quanto a deformações permanentes, fissuras, extrusão, adesão, depósitos e corrosão superficial.

As vedações para temperaturas extremas também devem ser revisadas após qualquer alteração no composto, fornecedor, cura, pós-cura, ferramentas ou dimensões críticas. Uma mudança que parece pequena nos registros de compras pode alterar o comportamento de compressão, a limpeza ou a resposta química.

Quando o custo mais elevado dos materiais pode fazer sentido

A aquisição de peças de reposição (FFKM) pode ser justificada quando a falha da vedação puder contaminar um produto valioso, representar um risco à segurança, interromper um processo contínuo ou exigir acesso a equipamentos de difícil acesso. Nesses casos, o preço de compra deve ser comparado com a mão de obra de manutenção, a perda de produção e as consequências da falha.

Pode ser difícil justificar o uso de material premium quando as condições de serviço são moderadas, a substituição é fácil e um FKM comprovado já atende ao intervalo exigido. Uma análise da aplicação deve identificar qual exposição torna inviável a opção de menor custo. Sem essa justificativa, o uso de material premium torna-se uma suposição em vez de uma escolha de engenharia.

As vedações personalizadas em FFKM podem ser apropriadas quando um anel O padrão não consegue fornecer a geometria, o arranjo da bucha ou a integração necessários. O projeto personalizado também aumenta a necessidade de revisão dimensional, controle de ferramentas e testes da peça acabada, pois os dados do catálogo podem ser baseados em um espécime padrão.

Trabalhando com Yida

A Dalian Yida Precision Rubber Products Co., Ltd. oferece suporte a componentes de borracha de precisão definidos pelo cliente, incluindo vedações personalizadas em FFKM para aplicações exigentes. Analisamos desenhos, condições de operação e requisitos de inspeção para que as discussões sobre materiais estejam sempre alinhadas com a peça em si.

A seleção de materiais para FFKM deve terminar com um composto aprovado e um plano de validação documentado. Nenhum nome de fornecedor, abreviação de polímero ou valor de temperatura máxima pode substituir esse trabalho. O melhor resultado vem da correspondência entre a classe, a geometria e as condições de teste em uma posição de vedação claramente definida.

Quando esses detalhes são definidos, os anéis de vedação FFKM podem oferecer uma opção valiosa para ambientes que excedem a capacidade dos elastômeros convencionais. A decisão é mais acertada quando baseada em evidências específicas do composto e no desempenho da peça final, em vez da reputação da família de materiais.