유압 실린더가 누수되거나 드리프트되거나 고온에서 씰 수명이 짧아지는 경우, 첫 반응은 종종 일반 씰을 FKM 또는 PTFE 씰로 교체하는 것입니다.
그러나 고온 유압 실린더에 대한 씰을 선택하는 것은 가장 높은 온도 등급을 가진 재료를 선택하는 문제가 아닙니다.
실린더 씰은 온도, 압력, 이동 속도, 유압 유체, 압출 간격, 피스톤 로드 상태, 오염 및 측면 하중을 동시에 견뎌야 합니다. 이러한 요소 중 어느 하나라도 간과되면, 고온 씰조차 부드러워지거나 압출되거나 빠르게 마모되거나 다시 누수될 수 있습니다.
실제 작동 온도를 확인하십시오.
씰 재료를 선택하기 전에 여러 가지 온도를 구별하십시오:
- 여름 환경 온도
- 정상 유압 유체 온도
- 지속적 운영 중 안정적인 유체 온도
- 압력 충격 또는 빠른 사이클 중 단기 최고 온도
- 씰 리프 주변의 국부 접촉 온도
예를 들어, 기계 주변의 환경 온도가 40°C일 수 있지만, 유압 유체는 몇 시간 작업 후 상당히 뜨거워집니다.
로드 및 피스톤 씰은 빠른 왕복 움직임 동안 마찰 열을 발생시킵니다. 따라서 씰 리프 바로 옆의 온도는 저유소에서 측정한 유체 온도보다 더 높을 수 있습니다.
씰 카탈로그에 표시된 최대 온도는 일반적으로 특정 시험 조건을 기반으로 합니다. 이는 씰이 최대 온도, 압력 및 속도에서 동시에 지속적으로 작동할 수 있음을 의미하지 않습니다.
연속적인 고온 운전을 위해서는 항상 적절한 안전 여유를 유지해야 합니다.
전체 응용 프로그램에 대한 실링 재료를 선택하십시오.
다양한 실 재료는 온도 저항, 마모 저항, 탄성, 마찰 및 유체 호환성의 서로 다른 조합을 제공합니다.
폴리우레탄
폴리우레탄 실은 우수한 마모 저항, 기계적 강도 및 압출 저항을 제공합니다. 이들은 모바일 및 산업용 유압 실린더의 로드 씰, 피스톤 씰 및 와이퍼에 널리 사용됩니다.
그러나 모든 폴리우레탄 등급이 연속적인 고온 작동에 적합한 것은 아닙니다. 일부 고급 유압 폴리우레탄 재료는 화합물과 씰 설계에 따라 약 110°C에서 작동할 수 있습니다.
온도 한계에 가까운 조건에서 지속적으로 사용될 경우, 폴리우레탄은 부드러워지거나 탄성을 상실하거나 구성 요소의 간격으로 압출될 수 있습니다.
니트릴 고무
NBR은 일반적으로 O-링, 정적 실 및 압력을 가하는 요소에 사용됩니다. 일반적으로 광유 기반 유압 유체와의 좋은 호환성을 제공하며 상대적으로 경제적입니다.
많은 표준 NBR 화합물은 약 100°C까지의 온도에서 사용되지만, 실제 한계는 조성과 작동 조건에 따라 달라집니다.
적합한 온도 범위를 초과하는 장기 노출은 경화, 균열, 수축 또는 압축 세트를 초래할 수 있습니다.
NBR은 일반적으로 연속적인 고온 장비보다 표준 유압 응용 분야에 더 적합합니다.
수소화 니트릴 고무
HNBR은 표준 NBR에 비해 향상된 내열성, 노화 저항 및 기계적 성능을 제공합니다.
화합물 및 씰 구조에 따라 일부 HNBR 구성 요소는 약 150°C의 온도에 적합할 수 있습니다.
따라서 HNBR은 NBR과 FKM 사이의 중간 옵션을 제공할 수 있습니다. 그러나 특정 유압 유체 및 첨가제와의 호환성은 여전히 확인되어야 합니다.
플루오로카본 고무
FKM은 고온 O-링, 정적 실 및 PTFE 씰 조립체의 압력이 가해지는 요소에 자주 사용됩니다.
일부 FKM 화합물은 200°C에 가까운 온도에서 작동할 수 있으며, 열 및 노화에 대한 저항력이 좋습니다.
하지만 FKM이 모든 고온 실린더에 가장 좋은 선택이라는 것은 아닙니다. 저온 탄성, 동적 마모 저항, 유압 유체 호환성 및 화합물 조성을 또한 고려해야 합니다.
NBR 실을 FKM으로 교체한다고 해서 과도한 간격, 로드 손상, 오염 또는 실린더 정렬 불량이 해결되는 것은 아닙니다.
PTFE
PTFE는 낮은 마찰, 넓은 온도 범위 및 많은 유압 유체와의 우수한 호환성을 제공합니다. 이는 고온, 고속 또는 저마찰 응용 분야의 피스톤 및 로드 밀봉에 자주 사용됩니다.
그러나 PTFE는 고무 재료와 동일한 신축성을 가지고 있지 않습니다. 일반적으로 NBR, HNBR, FKM 또는 기타 엘라스토머 에너자이저가 접촉 압력을 유지하는 데 필요합니다.
따라서 완전 밀봉 조립체의 온도 능력은 PTFE 미끄럼 링뿐만 아니라 조합에 있는 모든 재료에 따라 달라집니다.
실린더 씰을 전체 시스템으로 취급하십시오.
유압 실린더는 일반적으로 여러 개의 밀봉 및 가이드 구성 요소를 포함합니다:
- 로드 씰
- 피스톤 씰
- 정적 씰
- 와이퍼
- 반지 착용
- 필요한 경우 백업 링
각 구성 요소는 서로 다른 기능을 수행합니다.
로드 실은 외부 누출을 제어합니다. 피스톤 실은 실린더 챔버를 분리합니다. 정적 밀봉은 조립된 구성 요소 간의 누출을 방지합니다. 와이퍼는 먼지와 습기의 유입을 제한합니다. 마모 링은 측면 하중을 지지하고 금속 간 접촉을 방지합니다.
피스톤 실, O-링, 와이퍼 또는 에너자이징 요소가 온도에 적합하지 않은 상태에서 로드 실만 업그레이드되면 실린더는 여전히 내부 누출, 외부 누출 또는 조기 밀봉 실패가 발생할 수 있습니다.
따라서 모든 밀봉 및 가이드 재료는 하나의 시스템으로 검토해야 합니다.
압력 및 압출 위험을 고려하십시오.
많은 고무 및 폴리우레탄 화합물은 온도가 상승함에 따라 부드러워집니다.
높은 작업 압력 또는 압력 스파이크에서 부드러워진 밀봉 재료는 피스톤, 실린더 보어, 로드, 가이드 부싱 또는 밀봉 홈 사이의 간격으로 밀어 넣어질 수 있습니다.
이로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:
- 밀봉 압출
- 절단된 가장자리
- 찢어짐
- 영구 변형
- 갑작스러운 누출
고온 및 고압 실린더의 경우 확인해야 합니다:
- 정상 작동 압력
- 최대 및 피크 압력
- 복귀선 백프레셔
- 씰 홈 치수
- 피스톤과 보어의 압출 간격
- 로드와 가이드 간격
- 백업 링 요구 사항
- 씰 압출 저항
씰 재료, 홈 설계, 부품 허용오차 및 지지 구조를 함께 고려해야 합니다.
압출 간격을 제어하지 않고 고온 재료를 설치하면 여전히 빠른 실패가 발생할 수 있습니다.
실린더 속도 및 사이클 주기를 고려하십시오.
실린더 속도와 주기 주파수는 씰 온도에 직접적인 영향을 미칩니다.
빠른 왕복 운동은 로드 씰, 피스톤 씰 및 마모 링 주위에서 마찰을 발생시킵니다. 빈번한 사이클링은 실린더가 열을 방출할 수 있는 시간을 줄입니다.
씰은 높은 정적 온도를 견딜 수 있지만 고속 동적 조건에서 성능이 저하될 수 있습니다.
고온, 고압 및 고속이 동시에 발생할 때 씰의 실제 작동 한계는 일반적으로 낮아집니다.
빠른 사이클링 실린더는 다음이 필요할 수 있습니다:
- 저 마찰 씰 설계
- 적절한 로드 표면 거칠기
- 안정적인 윤활 필름
- 올바른 가이드 간격
- 충분한 열 방산
- 적절한 포트 및 파이프 크기
씰 경도를 높이는 것만으로는 마찰을 증가시키고 추가 열을 발생시킬 수 있습니다.
유압 유체와의 호환성을 확인하십시오.
고온은 유압유와 밀봉 재료 간의 화학 반응을 가속화합니다.
시스템에서 사용할 수 있는 항목:
- 미네랄 유압유
- 합성 유압 유액
- 수분-글리콜 유체
- 인산 에스터 화재 저항 유체
- 생분해성 유압유
- 기타 특수 유체
미네랄 오일에 적합한 밀봉 재료가 수분-글리콜 유체나 인산 에스터에 적합하지 않을 수 있습니다.
재료와 유체가 호환되지 않을 경우 밀봉이 부풀거나, 축소되거나, 부드러워지거나, 경화되거나, 강도를 잃거나, 표면 균열이 발생할 수 있습니다.
유류 열화, 오염 및 첨가제 고갈 또한 시간이 지남에 따라 밀봉 성능을 변화시킬 수 있습니다.
정확한 유압 유체 브랜드, 제품 지정, 점도 등급 및 유체 유형을 밀봉 선택 시 제공해야 합니다. 유체를 단순히 “표준 유압유'라고 설명하는 것은 충분한 정보를 제공하지 않을 수 있습니다.
로드, 보어, 가이드 및 장착을 검사하십시오.
주변 실린더 구성 요소가 손상된 경우에도 올바른 밀봉 재료가 빠르게 실패할 수 있습니다.
피스톤 봉을 다음 사항에 대해 점검해야 합니다:
- 흔적
- 부식
- 패팅
- 크롬 도금 손상
- 부적절한 표면 거칠기
- 구부러짐
실린더 보어도 스코어링, 부식, 치수 마모 및 표면 결함에 대해 검사해야 합니다.
불일치, 측면 하중, 마모된 핀, 손상된 부시, 그리고 마모된 가이드 링은 고르지 않은 씰 접촉을 유발할 수 있습니다. 이는 마찰, 국부 열 및 한쪽 마모를 증가시킵니다.
새로운 고온 씰을 설치하기 전에 로드, 실린더 구멍, 마모 링, 가이드 부시, 장착 지점 및 실린더 정렬을 점검하십시오.
그렇지 않으면 교체한 씰이 짧은 작동 주기 후에 다시 새기 시작할 수 있습니다.
씰 선택에 필요한 정보는 무엇입니까?
다음 정보를 실린더 또는 씰 공급업체에 제공하십시오:
| 선택 요소 | 필요한 정보 |
|---|---|
| 온도 | 주변 온도, 지속적인 오일 온도 및 최고 온도 |
| 압력 | 정상 압력, 최고 압력 및 귀환 압력 |
| 유압 유체 | 브랜드, 제품 명칭, 점도 등급 및 유체 유형 |
| 움직임 | 연장 및 수축 속도, 주기 빈도 및 일일 작동 시간 |
| 실린더 치수 | 구멍, 로드 직경, 스트로크 및 장착 방향 |
| 하중 | 압력력, 인장력, 측면 하중 및 충격 하중 |
| 환경 | 먼지, 물, 염수 스프레이, 화학물질 및 실외 노출 |
| 고장 증상 | 외부 누수, 내부 누수, 드리프트, 압출 또는 급격한 마모 |
정확한 작동 데이터는 공급업체가 완전한 어플리케이션을 위한 씰 재료, 프로파일, 에너자이저, 백업 링 및 가이드 구성 요소를 선택하는 데 도움이 됩니다.
결론
고온 유압 실린더용 씰 선택은 최대 온도 기준을 비교하는 것 이상을 요구합니다.
올바른 프로세스는 실제 지속적인 피크 오일 온도에서 시작됩니다. 압력, 유체 유형, 속도, 주기 주파수, 압출 간격, 로드 표면 상태, 실린더 보어, 안내, 오염, 및 장착 정렬을 고려해야 합니다.
폴리우레탄, NBR, HNBR, FKM, 그리고 PTFE는 각각 적합한 응용 프로그램을 가지고 있지만, 어떤 고온 실린더에도 맞는 단일 재료는 없습니다.
씰은 항상 완전한 씰링, 안내, 윤활, 및 열 관리 시스템의 일환으로 선택되어야 합니다.
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