Návod dizajnu tesnení od AFINIS Group poskytuje prehľad piatich vecí, ktoré musia konštruktéri poznať pri navrhovaní tesniacich riešení.
Päť kľúčových faktorov pri návrhu tesnení
- Veľkosť medzery
- Tvar profilu
- Tvrdosť (durometer)
- Výber zmesi
- Spôsoby uchytenia
Ak budete tieto zásady dodržiavať, navrhnete gumové tesnenia, ktoré splnia všetky vaše požiadavky.
1 Veľkosť medzery
Tesnenie potrebuje „bulb“ (výduť) dostatočne veľký na vyplnenie medzery, ktorý sa však pri kompresii stlačí a vytvorí spoľahlivý a dlhotrvajúci tesniaci spoj. Napríklad tesnenie dverí musí vyplniť medzeru medzi hranami dverí a rámom. Pri zatvorení dverí sa tesnenie stlačí a zabráni prenikaniu vetra, vody, prachu alebo nečistôt. Ak tesnenie pracuje správne, po otvorení dverí sa guma vráti (rebound) a pri ďalšom zatvorení sa opäť stlačí.
Výpočet správnej veľkosti výdute je dvojkrokový a používa sa tento vzorec:
Veľkosť výdute = Priemerná veľkosť medzery + Percento kompresie
Najprv vypočítajte priemernú veľkosť medzery. Jednoduchý spôsob je dať modelovaciu hmotu do každého rohu a zatvoriť dvere, poklop alebo kryt tak, aby hmotu stlačili. Potom pomocou strmeňového meradla zmerajte stlačenú hmotu v každom rohu. Súčet vydelíte štyrmi a získate priemernú veľkosť medzery.
Následne aplikujte percento kompresie. Pri tomto sa odporúča 25-50 %. Viac ako 50 % nie je vhodné pretože prekompresia nezlepší tesnenie, naopak, môže skrátiť životnosť a spôsobiť trvalú deformáciu (compression set), ktorej sa venujeme v časti o durometri.
2 Tvar profilu
Gumové profily pre tesnenia sú dostupné v rôznych tvaroch. Štyri najbežnejšie sú D, P, E a „lip“ (perové tesnenia).
- D-profil – polkruhová výduť na tesnenie pod tlakom a rovná časť na nalepenie (napr. PSA páskou)
- P-profil – guľatá výduť a plochý „chvost“ na mechanické uchytenie
- E-profil – polkruhová výduť + chvost na podloženie a drážka na vloženie kovovej výstuže
- Lip profil – namiesto výdute má lem (perko), netreba plnú kompresiu pre účinné tesnenie
3 Tvrdosť (durometer)
Guma sa vyrába v rôznych tvrdostiach meraných v Shore A stupnici. Podľa aplikácie môžete potrebovať mäkkú gumu (ako guma na ceruzke) alebo tvrdú (ako puk na hokej).
Zásady:
- Tvrdšia guma = vyššia odolnosť proti nárazu, nižšia elasticita
- Mäkkšia guma = lepšie tlmenie, vyššie riziko trvalej deformácie (compression set)
Trvalá deformácia vzniká, keď sa materiál po odstránení sily nevráti do pôvodného tvaru. Prekomprimované tesnenie neutesní správne, ale príliš tvrdé tesnenie tiež môže zlyhať ako napr. dvere nepôjdu zavrieť, ak sa tesnenie nedokáže dostatočne stlačiť.
Pri výbere tvrdosti budete zrejme porovnávať hubovitú a plnú gumu. Plná býva tvrdšia, ale nie vždy. Rozhodujúca vlastnosť hubovitej gumy je bunková štruktúra a teda otvorené bunky prepúšťajú vzduch/vodu, uzavreté nie.
4 Výber zmesi
Výber zmesi znamená určiť správny typ gumy pre konkrétnu aplikáciu. Ak si myslíte, že „stačí čierna guma“, je čas to prehodnotiť. Guma nie je len čierna pretože dostupné sú aj iné farby. Pri výbere materiálu si musíte zodpovedať:
- Ktoré materiály vydržia konkrétne prostredie?
- Aké majú výhody a nevýhody?
- Aké sú náklady na materiál?
Hodnotenie podľa MTAP (media / temperature / application / pressure)
Médiá – čerstvá/slaná voda, palivá, oleje, chemikálie? Krátkodobo alebo dlhodobo?
Teplota – min. a max. prevádzkové teploty? Riziko starnutia teplom alebo tepelného cyklovania?
Aplikácia – typ príruby, materiál príruby, vzor skrutiek? Bude sa používať PSA páska?
Tlak – vysoký alebo nízky? Ako vplýva na kompresiu tesnenia?
Pri porovnaní zmesí zvažujte ich vlastnosti aj cenu. Napríklad EPDM aj TPE sú vhodné do exteriéru. EPDM je lacnejší; TPE sa vyrába s menšími toleranciami, je v custom farbách a je recyklovateľný.
Možno budete porovnávať komerčné zmesi so špeciálnymi (napr. UL schválené). Tie majú výnimočné vlastnosti, ale sú drahšie a majú vyššie minimálne objemy objednávky (MOQ).
5 Spôsoby uchytenia
Gumové tesnenia možno upevniť na plast, kov alebo sklo.
- Mechanické spojovacie prvky (skrutky, šróby) – silné a spoľahlivé, ale pomalá montáž a potreba náradia; kov zvyšuje aj materiálové náklady.
- Plastové príchytky – alternatíva pre automotive aplikácie.
- Tekuté lepidlá – zvyšujú čas montáže, môžu byť toxické (VOCs), vyžadujú odvetranie a následné čistenie.
- Pásky (PSA / HATS) – pre dočasné aj trvalé uchytenie, vhodné na nerovné povrchy, dodávajú sa s ochrannou fóliou.
