Hitaeft raflberagjörð: Notkun í vélarúmum

Af hverju krefjast vélrúm sérstaklegra hitaeftirkomna gummiringa

Hitanálag og vélsmíðileg niðurbrot í nútíma vélrúmum

Nútíma vélrúmið er í raun og veru steikikar til hlutanna, þar sem hitinn fer reglulega yfir 150 gráður Celsius rétt við hliðina á útblásturgöngunum og hitaflýtjunum. Allt sá hiti tekur alvarlega á hlutunum með tímanum. Gummi byrjar að brotna hraðar vegna oydatnar og svo kallaðs „þjappa-set“ þar sem því er varanlega smellt úr formi eftir langvarandi álag. Auk þess kemur óhætta skjálfti frá vélrýmingum sem myndar smá sprungur í gumminum. Blandaðu við snertingu við olíu, kælingavökvaúrleka og hvaða rusl sem er sem kvakkar upp af götunni, og heysta gumminu sig og hverfa í raun og veru niður á sameindanávi. Samtals álagið merkir að flestir gummirör sem notað eru munu ekki standast lengur en sex mánuði í mörgum ökutækjum, sérstaklega þeim með ofrintakkerfi eða rafhybriduppsetningu. Við höfum séð ótal dæmi þar sem brotin gummirör leida til alvarlegra vandamála síðar í drive train-kerfinu.

Hvernig venjulegar gummiringsar missist: Takmarkanir EPDM, NR og SBR yfir 120°C

Gummiefni, sem algengt er að nota í iðjuforritum eins og EPDM (etýleen-propýleen-díeens-mónómer), náttúrulegum gumma (NR) og stýreen-bútadíeen-gumma (SBR), byrja að brotna niður þegar hitastig verður hærra en um 120 gráður C. Tökum til dæmis EPDM, sem stífist og missir allan þann fallega elástíkka eiginleika sem við viljum. Náttúrulegur gummi er ekki langt á bak við annað hvort, en oxíðast frekar fljótt. Samkvæmt rannsóknum sem birtar voru árið 2022 í „Polymer Degradation Studies“ getur NR misst um 80 prósent af dragburði sínum eftir að hafa verið í 500 samfelldum klukkutímum við 130°C. Og svo er til SBR, sem almennt svellur um 25 til 40 prósent þegar komið er í snertingu við olíu. Hvað gerist næst? Öll þessi efni enda í því að mynda irritandi yfirborðskrakka vegna endurtekinna hita- og kælingarhringja. Þessir krakkar verða inngangi fyrir vökva og valda tröggu slitrinni með tímanum. Niðurstaðan? Aukin líkurnar á rafslökkvum, leka á vökva og veikari EMI-skjólpun á sviðum þar sem hitastig fer reglulega hárri en hvað venjulegur gummi er hönnuður fyrir að halda út.

Efnaáberun: Velja rétta gummirings fyrir háhitaskeyti

Silíkón, FKM (Flúorelastómer) og TPV: Hitaeðli, olíuþol og þjöppunartap við 200°C+

Vélarborgir geta orðið afar heit, oft hærri en 200 gráður Celsius þar sem venjuleg efni einfaldlega ekki standast. Taka má til dæmis silíkón. Það heldur á sér eldsneyti allt að um 250 gráður Celsius og viðheldur ennþá um 80 prósent upprunulegu brotlengdarstyrk sínum, jafnvel eftir 1.000 klukkutíma við þessar háar hitastig samkvæmt ASTM D573 staðli. Hvað er vandamálið? Silíkón hefur í meðaltali viðbólgu á allt að 30 prósent þegar komið í snertingu við kolefnishydröt, sem gerir það minna hentugt fyrir hluta sem koma hugsanlega í snertingu við olíur eða brenniefni. Flúorkúru (FKM) eru einnig möguleiki. Þessir karlar vinna vel við hitastig langt yfir 300 gráður Celsius og svella að mestu leyti mjög lítið í ASTM Oil No. 3 prófum, venjulega undir 10 prósent viðbólgu. Það gerir þá frábæra valkosti í hart efnaandslóðum. En það er líka verðverðskipti hér. Eftir endurtekningar hitunarcyklar við 200 gráður Celsius enda FKM efni venjulega með þjöppunarmisskilning á bilinu 15 til 25 prósent. Termóplastíska vulkanísat (TPV) gefa góða miðju. Hágæða TPV tegundir geta unnið við hitastig allt að 200 gráður Celsius og halda þjöppunarmisskilningi undir 40 prósent. Auk þess að vera hægt að vinna eins og plasta ásamt hörðunareiginleikum sem hægt er að stilla, gerir það þau sérstaklega gagnleg fyrir framleiðslu flókinnar hönnunar á rörgrimmjum sem krefjast bæði varanamlegs og sveigjanlegs efnis.

Viðbargainagreining: Sveigjanleiki á móti efnaþráhyggju í lyktugum, vibraðjum umhverfi

Þegar komið er að fetugum vélrýmum sem eru stöðugt í viba verður að taka erfið ákvarðanir um hvaða efni skal nota. Silíkón virkar mjög vel til að draga úr vibum í samanburði við FKM vegna mjúkara lýðsins (ca. 50 til 70 á Shore A skalanum). Þetta hjálpar til við að varnast gegn skemmd á fínplöntum rafleiðingum sem myndu annars gníga á andstæðinga hluta. En það er einhvers konar veikleiki – þegar silíkón er í snertingu við brenniefni í lengri tíma, missir það um helming af strekkjafærni sinni, sem merkir að það getur ekki orðið fyrir beinni snertingu við olíu. Hins vegar heldur FKM betur úti gegn efnum en verður hins vegar stífara (venjulega 75 til 90 á Shore A skalanum), og þessi stífleiki aukar líkur á söðlum í svæðum þar sem hlutar hreyfast mikið. TPV býður upp á millilösun með stillanlega fastleika (venjulega á bilinu 60 til 80 á Shore A skalanum) ásamt góðri viðnýtingu gegn kolefnum. Ef hins vegar er lengi hita í hita getur það byrjað að missa af sprunguskynsemi sinni. Horft á raunverulegar notkunarform, er FKM oft valið fyrir tengingar á brenniefnisbretlum, þar sem varanleiki er mikilvægari en sveigjanleiki. Á móti því er silíkón enn besta kosturinn fyrir ECU-rafbundnar leiðingar sem eru fjarri olíusvæðum, vegna áhrifamikillar virkni við að dampa vibana.

Lykilvirkaforrit hitaeftæra gummiringa í vélrúmum

Vernd vélar- og ravara: Koma í veg fyrir gníðingu, niðurbrot á innlukningu og alveg stutt

Gumihringir sem standa upp móti hita eru nauðsynlegir til að vernda rafstrengi gegn skarpru brúnunum og þeim erfiðlegu vélarvibrációnum sem við öll þekkjum svo vel. Ef eftir er óvernda geta röndin byrjað að rjúfa í gegn afar fljótt, stundum jafnvel innan sex mánaða í rekstri samkvæmt SAE-gögnum frá 2023. Þegar þessar hlutar eru nálægt útblásturskerfinu verður mjög heitt, oft allt að 150 gráður Celsíus. Venjulegur gummi getur ekki orðið við slíkan hita, hann verður harður og sprungnir með tímanum. Hvað gerist síðan? Yfirhólnun brotnar og opnar fyrir ýmsum vandamálum eins og straumstöðvum þegar raki kemst inn, hættulegum rafbögunum og mismunandi smellilum sem fara úr sér. Þess vegna eru sérhæfðir hringir svo mikilvægir – þeir halda á fleksibilitet sinni jafnvel þegar hitastig hækka, og koma í veg fyrir yfirhólnunarbrot fall sem teljast svipaðar fjórðungi allra rafvandamálanna sem komast upp í vélarúmum í dag.

Dynamísk þéttun gegn olíu, kælieflögu og dulki: Tryggir löngvarandi heildargildi gummiringa

Gummiringir mynda sveigjanleg þéttan um flutningsrör og tengi, takast á við hitaviðbólgu og eru seigir gegn olíuþvoðningi, innrenningu kælieflögu og öllu tagi af skurðkorni. Bestu efni sem eru tiltæk sýna nokkuð góða andvirkni gegn samdráttarstilltum, með minna en 15% jöfnun átaksins jafnvel eftir 1.000 klukkustundir við 175°C. Hvað þýðir þetta? Þessi þéttan halda sig vel í vélum sem hreyfast stöðugt, svo að engin leka verði sem gæti ruglað í vegbúnaði eða valdið rotnefndum í rafstjórnum. Þegar framleiðendur fá réttar tilgreiningar á þessum gummiringum sjá þeir um 34% lækkun í tryggingakröfum tengdum vökvum í tækninni sinni fyrir erfiðari notkun.

Framtíðavarnir í hönnun: Rafvæðing, hitulast og nýjustu gummiringslausnir

Upprifting rafhliðna hefur dregið hitastig í vélrúminu vel yfir 200 gráður Celsius í dag. Rafdrifbattarí og öll þessi aflrafrænisingar mynda bara mjög mikið af hita. Þetta þýðir að við þurfum gummiringi sem geta unnið átak frá miklum hitabreytingum dag eftir dag, auk þess að standa fast gegn vandamálum tengt elektromagnétískri truflun. Ný blöndur af efnum sameinast silikóni við litlar keramískar deilur eða bórínítríðbætiefni. Þessar samsetningar auka leiðni hita um 15 til 25 prósent og eru samt í stöðu til að draga úr virkaverkanum á virkjun áfram. Sumir í iðjunni eru mjög spenntir fyrir flúorsilikón-hybrída vegna þess að þeir virka nokkuð vel gegn bæði glykól-kjölnunarefnum og þeim háspennu dielektrísku vökva. Með 800V kerfum sem verða algengustu í öllu erum flestir verkfræðingar nú að leita að gummiringum með einkunn UL94 V-0 varanviðnæmi og slökktaraeigindum, sem ekki losa skaðlega gufgur sem gætu valdið vandræðum hjá viðkvæmum snemma. Er einnig talað um rafmagnsrubbersambönd með innbyggðum hitamælum inni í sér. Ef þau finna fótfestingu gætu þau hjálpað til við að spá um þarf af viðhaldsþjónustu, sem myndi örugglega bæta traustleika rafstreypunnar í sjálfstýrðum bílum í framtíðinni.

Algengar spurningar

Hver eru helstu ástæður fyrir því að venjulegar gummirörur missukvama í vélrúmum?

Venjulegar gummirörur missukvama vegna hára hitastiga sem valda úrgöngum gummins, oxun og vélarástrýtingu af vélvirfingum, sem aftur á móti valda sprungum og niðurbroti efnisins.

Hvernig berast silikón- og FKM-gummirörur saman í háhitastöðum?

Silikón heldur út hita allt að 250°C og varðveitir sviðrfimi, en gæti ekki unnið vel við snertingu við olíu. FKM heldur út hita yfir 300°C og er stöðugt í hartefnum efnavistfangi, þótt það geti orðið stífara með tímanum.

Af hverju er val á réttu efni fyrir gummirörur svo mikilvægt?

Rétt efni tryggir langvarandi varanleika, sviðrfimi og varnarmögn við umhverfishlutföllum í vélrúmum, og koma þannig í veg fyrir stöðubrot og leka á vökva.

Hverjar eru væntanlegar árangur í efnum fyrir gummirörur í rafhlaðbílum?

Komandi framfarir felast í blöndun efna eins og silíkóni við keramik til betri hitastjórnunar og þróun flúorsilíkón-hybrída til batnaðar ávöxtunarandstaðu. Það er einnig möguleiki á rænni efni með innbyggðum sílum fyrir aukna viðhaldsgæði.