Marcas de usinagem, direção da rugosidade e defeitos locais que ficam visíveis quando uma vedação vaza, mesmo sendo feita corretamente de material e com as dimensões adequadas.

Um teste de decaimento de pressão em um determinado ponto apresentou a mesma baixa taxa de vazamento em três amostras. Os anéis de vedação são do tamanho correto, o certificado químico corresponde ao pedido e as dimensões da ranhura estão de acordo com as especificações. A desmontagem não revelou que a vedação havia sido cortada. Foi apenas sob a flange virada, com luz em ângulo, que a estreita linha de usinagem transversal à faixa de contato se tornou visível. O problema não é apenas a borracha, mas sim a interface que a borracha deveria vedar.

Essa distinção é necessária porque, conforme o desenho, a face metálica pode ser vista como um limite passivo, enquanto a vedação a encontra como um terreno de trabalho.

Picos na textura podem causar concentrações de tensão, vales podem abrir um caminho conectando os lados de alta e baixa pressão, e uma direção de usinagem pode produzir uma abertura infinita através da faixa de vedação. Portanto, a especificação do acabamento superficial de uma vedação de borracha não deve simplesmente copiar uma altura de rugosidade conhecida de um desenho antigo.

O traço na flange

A primeira pergunta útil após um vazamento não é "A superfície está lisa?", mas sim "Qual caminho o fluido poderia ter percorrido?". Uma fita de teste, filme de transferência, revelador ou um teste com corante cuidadosamente controlado podem mostrar onde a vedação entrou em contato com o componente e onde esse contato enfraqueceu. A posição do vazamento deve então ser preservada em relação à ranhura, aos fixadores, às portas e à direção da usinagem antes que alguém remova as evidências por polimento.

Um único resultado numérico pode não identificar a causa da falha. Duas superfícies podem apresentar valores de Ra semelhantes, enquanto uma possui uma textura curta e aleatória e a outra apresenta uma marca de avanço helicoidal que cruza a linha de vedação. Um traço de ponta de prova obtido em apenas uma direção também pode não detectar um risco paralelo a esse traço. É por isso que marcas de usinagem e vazamentos na vedação devem ser investigados como uma relação geométrica, e não como itens de inspeção isolados.

Três superfícies podem se esconder dentro de um único número.

amplitude da textura

Ra é uma média aritmética dos desvios de perfil. É útil para o controle do processo, mas uma média não descreve completamente o pico mais alto, o vale mais profundo, o espaçamento entre picos ou um defeito isolado. O Manual de Anéis O de Parker discute Ra, Rz e outros conceitos de perfil e observa que a face de acoplamento e o fundo da ranhura influenciam a vida útil da vedação. Também separa as recomendações de superfície estática das dinâmicas. [1]

Ondulação, forma e danos isolados

Ondulações mais espaçadas, concavidades, afunilamentos, desalinhamentos da linha de junção, porosidade, nódulos no revestimento e marcas de manuseio podem estar fora do que um único traço de rugosidade curto descreve. A vedação deve preencher toda a folga local após a aplicação de compressão, pressão, temperatura e distorção do fixador. A rugosidade da superfície para vedações é, portanto, apenas uma camada de controle da interface; planicidade, concentricidade, ângulo de inclinação, condição da borda e limpeza podem ser igualmente decisivos.

Resumindo, a rugosidade da superfície das vedações deve ser interpretada em conjunto com as marcas de usinagem e as evidências de vazamento da vedação na área de contato real.

Um caso público que começou com uma reinspeção.

Parker publicou um caso relativo a um contêiner que abrigava componentes eletrônicos de uma unidade de medição inercial (IMU), comumente usados ​​na navegação de aviões e espaçonaves. Um dos requisitos para o envio do contêiner era um teste de vazamento de hélio, que o contêiner deveria passar com sucesso. Como o arranjo de anéis de vedação do fornecedor anterior não atingiu o nível de desempenho exigido, o cliente reexaminou os componentes de acoplamento para verificar a correção do acabamento e a instalação dos anéis de vedação. A operação resultou em tempo de inatividade e atrasos nos envios. [2]

A limpeza com lavadora de alta pressão em campo causou a ruptura da vedação, além de danos aos componentes eletrônicos.

O fornecedor substituiu a configuração por uma vedação de invólucro colada em peça única. Parker afirma que, com o novo sistema, não é mais necessário um sulco usinado para a superfície de acoplamento, os pontos de vazamento são menos frequentes, a fabricação é um pouco menos rigorosa e os esforços de recuperação são menores.

Este é um caso valioso para uso público, pois relaciona o design da interface com um teste de vazamento em uma unidade finalizada. Não se trata de um caso de satisfação do cliente com o produto Yida, e a página publicada não oferece detalhes sobre o tamanho da amostra, taxas de vazamento, vida útil ou um conjunto de dados comparando o antes e o depois em um experimento controlado.

As conclusões de engenharia são mais restritas do que a afirmação de que uma vedação colada é sempre superior. O exemplo mostra que uma interface é bastante vulnerável à variação de montagem e usinagem se a inspeção do acabamento da superfície da ranhura do anel de vedação for repetida. Usar outro projeto de vedação poderia torná-la menos suscetível; no entanto, ainda requer a verificação da pressão do fluido, da temperatura, dos ciclos de abertura e das tolerâncias de produção.

As vedações estáticas e dinâmicas enxergam a mesma superfície de maneiras diferentes.

Uma vedação temporária (geralmente estática) precisa manter a pressão continuamente em toda a interface entre as peças que estão sendo unidas. Ela deve suportar variações de tolerância do hardware e o relaxamento gradual da borracha ao longo do tempo. Um risco contínuo na área de contato pode ser mais prejudicial do que um acabamento superficial geralmente liso. Além disso, mesmo após a inspeção do desenho das peças e a montagem, o espaçamento dos parafusos e a rigidez do flange ainda podem afetar a compressão local de maneiras diferentes. Um excelente acabamento superficial nunca deve ser motivo para ignorar a presença de uma deformação, um sulco preenchido em excesso ou uma compressão muito rasa em um flange, por exemplo.

Uma vedação para um eixo alternativo ou rotativo passa constantemente sobre a superfície de contato. Picos acentuados podem desgastar a borracha e arranhar o revestimento, além de romper a película lubrificante. O acabamento superficial com sulcos direcionais pode permitir o vazamento de parte do fluido. Por outro lado, uma superfície extremamente polida pode não ser a ideal para todos os sistemas mecânicos em movimento, pois a retenção da lubrificação e o comportamento de amaciamento são determinados pelo tipo de vedação, velocidade, carga e fluido. Portanto, os limites para vedações dinâmicas não devem ser definidos com base em um requisito geral de rugosidade superficial.

As normas estabelecem limites, mas também deixam algumas coisas sem solução.

A norma ISO 21920-1:2021 especifica um conjunto de indicações para a textura da superfície do perfil na documentação técnica do produto, enquanto a ISO 21920-2:2021 introduz um vocabulário de parâmetros e definições para determinar a textura do perfil. [3][4] Esse conjunto de documentos permite que os engenheiros descrevam os requisitos com precisão e os interpretem sem problemas. No entanto, as normas não têm como objetivo recomendar um valor de trabalho seguro que garanta o desempenho da vedação contra um determinado líquido, um conjunto de ciclos de pressão e um procedimento de fabricação.

A norma ISO 3601-2:2025 atual especifica os requisitos gerais de uso industrial para as dimensões da carcaça do anel de vedação, sendo a carcaça definida como a combinação do sulco ou cavidade e da superfície de acoplamento. Ela acrescenta que se espera que o usuário e o fabricante cheguem a um acordo mútuo sobre o projeto para aplicações especiais. [5] Dito isso, entendemos a questão: uma coisa é cumprir a norma da carcaça como um projeto básico, outra é garantir que as condições reais de trabalho não resultem em vazamentos.

Desenhe o desenho de forma que dois inspetores cheguem ao mesmo resultado.

É um erro copiar o acabamento superficial da ranhura do anel de vedação apenas porque o mesmo acabamento foi usado em outro componente. Anote se a interface é estática, recíproca, oscilante ou rotativa; a direção da pressão; se é fluido ou gás; a necessidade de vácuo; a faixa de temperatura; a velocidade; se há lubrificação; e detalhes de hardware e revestimento; tolerâncias da ranhura; compressão prevista; bem como o processo de montagem da vedação. Os fornecedores de hardware poderão identificar o mesmo problema de serviço a partir desses dados.

• Destaque a área sob controle no esquema, incluindo todo o percurso de vedação e as transições de ranhura.

• Indique explicitamente o parâmetro da característica da superfície, o limite, a direção da medição e o padrão de referência, em vez de apenas escrever "smooth".

• Controle o alinhamento, a inclinação, a ondulação, as rebarbas, os riscos, a porosidade e os defeitos de revestimento em locais onde esses fatores possam resultar em vazamento ou desgaste.

• Forneça instruções claras para limpeza, proteção, lubrificação e controles de instalação para garantir que uma superfície usinada sem danos chegue ao ponto de montagem.

• Conecte a demanda de superfície a um teste de vazamento ou funcional de montagem completa, utilizando um meio, pressão, temperatura e limite de tolerância designados.

Recrie o vazamento antes de alterar o acabamento.

Se possível, utilize o conjunto devolvido ou defeituoso como base para testes.

Observe, por exemplo, a faixa de contato; localize a direção do vazamento fazendo marcações; procure por deformações na borracha em uma determinada área, como áreas achatadas, cortes, abrasões e extrusões. Além disso, compare a vedação de borracha com o componente correspondente. Realize medições ao longo e transversalmente ao trajeto suspeito em diversas posições. Caso o processo deixe uma textura direcional, verifique se a direção varia de peça para peça ou com diferentes condições da ferramenta.

Os métodos de teste devem simular as condições em que uma falha poderia ocorrer. Exemplos de testes incluem a detecção de queda de pressão do ar, teste de vedação a vácuo em ultra-alto vácuo, teste de ciclagem térmica por imersão em fluido, teste de pulsação de pressão em fluido, teste de resistência com movimento recíproco ou rotativo, etc. Como requisito adicional, pode-se incluir a inspeção da peça desmontada. Tanto vazamentos quanto alterações estruturais devem ser medidos na peça final.

Os testes de peças acabadas são o único ponto em que uma hipótese de desenho se transforma em evidência de desempenho de vedações de borracha industriais.

A medição da rugosidade pode auxiliar na rastreabilidade e a verificação da funcionalidade da vedação deve ser feita por meio de um teste de montagem representativo.

Uma decisão prática de libertação

Exigências excessivas de acabamento superficial podem levar a maiores tempos e custos de usinagem, sem eliminar as verdadeiras causas de vazamento. Por outro lado, limites excessivamente generosos podem simplesmente transferir o problema para inspeção e garantia. A exigência mais eficiente em termos de custo seria a maior janela de processo possível que não comprometa o desempenho da vedação, respaldada por procedimentos de medição e validação em um conjunto acabado. É aqui que, em vez de um desempenho presumido, o desempenho de vedações industriais de borracha começa a ser controlável.

Como o Yida está ajudando na validação de interfaces

Além do desenho 2D, você precisa fornecer detalhes como, por exemplo, uma interface 3D, requisitos de superfície, tipo de usinagem, alvo de vácuo ou pressão, fluido, temperaturas, tipo de movimento, vida útil esperada e lubrificação, se possível. Também é necessário fornecer amostras com falhas. Dessa forma, a discussão sobre o acabamento superficial de vedações de borracha será precisa a ponto de influenciar o ferramental, a inspeção e a verificação, em vez de gerar mais uma sugestão genérica de rugosidade.