Изготовление резиновых прокладок

Когда говорят про изготовление резиновых прокладок, часто представляют просто штамповку из листа – но на деле тут есть нюанс: если не учитывать остаточную деформацию материала, можно получить брак даже при идеальной геометрии. В нашей практике на ООО Ланфанг Лецзя Механические Запчасти бывало, что прокладки для вращающихся печей после месяца эксплуатации начинали пропускать пыль – а всё потому, что изначально выбрали резину с недостаточной упругостью после сжатия.

Подбор сырья: не вся резина одинакова

Для энергетики и химических производств часто берём нитрильный каучук – стойкий к маслам, но его температурный предел около 100°C. Если клиент просит для печей, уже смотрим на силиконы или фторкаучуки. Кстати, в ООО Ланфанг Лецзя для уплотнений марки ?Шуанцзуань? как раз используют фторсодержащие составы – иначе в цементных печах при 150–200°C обычная резина быстро дубеет и трескается.

Однажды поставили партию EPDM-прокладок для химического реактора – вроде бы материал химически стоек, но через два месяца они разбухли от постоянного контакта с ароматическими углеводородами. Пришлось срочно переходить на Viton – урок в том, что таблицы стойкости не всегда отражают реальные условия, где есть перепады температур и механическое давление.

Сейчас при подборе всегда спрашиваем у заказчика: будет ли динамическая нагрузка? Если да, то добавляем в резину полиэфирные волокна – так прокладка меньше ?плывёт? под болтовым соединением.

Технология формования: пресс против литья

Для серийных прокладок до 5 мм толщиной используем прессование в формах – быстро, дёшево, но есть ограничение по сложности контура. Если внутренний диаметр меньше 10 мм, материал может неравномерно заполнять полость. Помню, для теплообменника делали прокладки с лабиринтным каналом – при прессовании в углах оставались пустоты, пришлось переходить на литьё под давлением.

Литьё дороже, но позволяет получить детали с рёбрами жёсткости и металлическими вставками. Кстати, в трубной изоляции – которую тоже выпускает наше предприятие – как раз комбинируют резину и металл, чтобы компенсировать тепловое расширение.

Важный момент: после формования прокладки обязательно должны ?отлежаться? сутки – иначе при измерении размеров получим погрешность до 3% из-за остаточных напряжений.

Контроль качества: где чаще всего брак

Самые проблемные места – зоны вокруг отверстий под крепёж. Если перетянуть болты, резина в этих точках начинает выдавливаться, а потом – усадочные раковины. Мы сейчас для ответственных соединений (например, для фланцев вращающихся печей) делаем прокладки с металлическими армирующими кольцами – так давление распределяется равномернее.

Ещё одна частая проблема – неоднородность твёрдости. Бывает, что в одной партии разброс по Шору А достигает 5 единиц – это критично для уплотнителей оборудования в энергетике. С 2022 года внедрили выборочный контроль на реометре – проверяем, как ведёт себя материал при сжатии с подогревом.

Кстати, в ООО Ланфанг Лецзя для проверки долговечности проводят циклические испытания: прокладку сжимают до 30% от толщины, затем отпускают – и так тысячи раз. Если после этого остаточная деформация больше 15% – партию бракуем.

Специфика для разных отраслей

В цементной промышленности главный враг резиновых прокладок – абразивная пыль. Стандартные решения быстро изнашиваются, поэтому для вращающихся печей мы перешли на комбинированные конструкции – резиновая основа плюс внешний слой из износостойкого полиуретана. Такие уплотнения служат в 2–3 раза дольше.

Для энергетики важна стойкость к окислению – там постоянно есть контакт с горячим воздухом или паром. Тут лучше всего показали себя прокладки из пероксидно-сшитого EPDM – даже после пяти лет в турбинах они сохраняют эластичность.

А вот в горнодобывающей отрасли часто просят морозостойкость – оборудование работает при -40°C. Для таких условий используем специальные составы на основе силиконовых каучуков с добавлением пластификаторов – чтобы резина не дубела на морозе.

Ошибки проектирования и как их избежать

Самая распространённая ошибка – когда конструкторы рисуют прокладку как простую пластину, не учитывая коэффициент сжатия. Например, для нитрильной резины оптимальное сжатие 15–20% – если сделать прокладку тоньше, она не уплотнит зазор, если толще – будет выдавлена.

Ещё момент: при проектировании фланцевых соединений часто забывают про радиусы в углах – а там всегда концентрация напряжений. Мы обычно рекомендуем скругление минимум R2–R3, иначе в этих местах прокладка быстро порвётся.

Из последних наработок: для химических аппаратов теперь делаем прокладки с канавками для сброса избыточного давления – так они не вздуваются при резких скачках температуры. Это особенно актуально для реакторов, где возможны экзотермические реакции.

Перспективы и новые материалы

Сейчас экспериментируем с композитными материалами – резина с тефлоновым покрытием. Такие прокладки хорошо показали себя в нефтянке, где есть агрессивные среды плюс абразивные включения. Правда, стоимость в 2–3 раза выше обычных – но для ответственных узлов это оправдано.

Ещё перспективное направление – изготовление резиновых прокладок с датчиками контроля износа. Встраиваем в толщу резины проводящие элементы – когда прокладка истончается до критического уровня, замыкается цепь и срабатывает сигнализация. Пока дорого, но для вращающихся печей в цементной промышленности – идеально.

В целом, если говорить о трендах – будущее за гибридными решениями, где резина сочетается с полимерами и металлом. Как в тех же чешуйчатых уплотнениях по типу рыбьей чешуи от Ланфанг Лецзя – гибкость резины плюс прочность металла.