A confiabilidade de um cilindro hidráulico de alta temperatura não pode ser avaliada apenas pela classificação de temperatura de seus selos.
Mesmo quando um cilindro usa selos de FKM, PTFE ou poliuretano de alta temperatura, ainda pode desenvolver vazamentos, desvio, arraste ou danos prematuros nos selos se os folgas em estado quente, orientação, amortecimento, fluido hidráulico ou ciclo de operação forem inadequados.
Portanto, um teste completo deve reproduzir a temperatura, pressão, velocidade, carga e frequência do ciclo do óleo reais o mais próximo possível. Os resultados também devem ser comparados com o desempenho à temperatura ambiente.
Estabelecer uma linha de base à temperatura ambiente
Antes de aquecer o óleo, teste o cilindro em condições normais de temperatura ambiente. Isso confirma que não existem problemas óbvios de usinagem, montagem, alinhamento ou vedação antes que o teste de alta temperatura comece.
A linha de base deve normalmente incluir:
- Ciclagem sem carga
- Pressão mínima de partida
- Testes de pressão de funcionamento e de prova
- Testes de retenção de pressão
- Inspeção de vazamentos internos e externos
- Amortecimento e movimento de baixa velocidade
Registrar o tempo de extensão e retração, temperatura do óleo, pressão, estabilidade de movimento, ruído e vazamentos.
Esses valores fornecem uma referência para avaliar as mudanças depois que o cilindro se aquece. Sem dados de referência, é difícil determinar se uma mudança de desempenho é causada pela temperatura ou por um defeito existente no cilindro.
Aqueça o óleo até a temperatura alvo
Aumente gradualmente a temperatura do óleo usando a circulação do sistema, um aquecedor externo ou um reservatório controlado por temperatura.
O tubo do cilindro, o pistão, a barra do pistão, a bucha guia e as vedações precisam de tempo suficiente para atingir uma condição térmica estável. Aquecer apenas o óleo do reservatório sem permitir que os componentes do cilindro aqueçam pode produzir resultados enganosos.
O teste deve cobrir:
- Temperatura normal contínua do óleo
- Temperatura máxima contínua do óleo
- Temperatura de pico de curto prazo, quando necessário
Não registre apenas a temperatura do reservatório. Meça a temperatura na entrada do cilindro, na linha de retorno, na superfície do tubo do cilindro e, sempre que possível, na área do selo da barra.
Realizar ciclagem em alta temperatura
Uma vez que a temperatura alvo esteja estável, ciclar o cilindro continuamente na velocidade e frequência operacionais esperadas.
O teste deve reproduzir o curso real, carga, mudanças de direção, tempo de espera e intensidade de operação o mais próximo possível.
Durante o teste, observe:
- Mudanças na velocidade de extensão e retração
- Suavidade durante o início e inversão
- Creeping, vibração ou ruído anormal
- Aumento de temperatura ao redor de vedações e áreas guias
- Alinhamento da barra e condição da película de óleo
- Vazamento externo após operação prolongada
A contagem de ciclos necessária depende da aplicação. Um cilindro operado com frequência requer um teste mais longo e mais representativo do que um usado apenas ocasionalmente.
Alguns ciclos sem carga na temperatura alvo não são suficientes para confirmar o desempenho em alta temperatura a longo prazo.
Repetir o teste de pressão enquanto quente
O óleo hidráulico torna-se mais fino à medida que a temperatura aumenta, enquanto alguns materiais de vedação podem amolecer.
Portanto, o cilindro deve ser testado novamente em sua pressão de trabalho e na pressão de prova especificada enquanto estiver quente.
Aumente a pressão gradualmente e inspecione:
- Cilindro, base e soldaduras
- Cabo do cilindro e vedações estáticas
- Portas e acessórios hidráulicos
- Áreas do cilindro e guia
- Extrusão ou deformação da vedação
- Deformação anormal de componentes
- Instabilidade de pressão
Carregamentos súbitos devem ser evitados, pois podem introduzir impacto e esconder o comportamento térmico real do cilindro.
Realizar um teste de retenção de pressão em estado quente
Coloque o cilindro na posição de curso especificada, aplique a pressão necessária, isole o circuito e registre:
- Queda de pressão
- Deslocamento do êmbolo
- Tempo de espera
- Temperatura do óleo e do cilindro
Se o cilindro se mantiver normalmente quando frio, mas mostrar maior perda de pressão ou movimento quando quente, as causas possíveis incluem aumento do vazamento na vedação do êmbolo, desempenho reduzido da vedação estática, folga excessiva em estado quente ou vazamento no bloco da válvula de teste.
O circuito de teste deve ser projetado para minimizar o vazamento da válvula. Caso contrário, o vazamento da válvula de controle pode ser erroneamente identificado como vazamento do cilindro.
Medir vazamento interno
Um teste de vazamento interno verifica se o selo do pistão pode continuar separando as duas câmaras do cilindro quando o óleo está quente.
Mova o cilindro para a posição especificada, aplique pressão em uma câmara e meça o óleo que escapa do porto oposto.
O procedimento do teste deve definir claramente:
- Temperatura do óleo
- Pressão do teste
- Tempo de espera
- Posição do cilindro
- Taxa de vazamento permitida
Simplesmente observar se a haste do pistão se move pode não ser preciso o suficiente.
Para cilindros com requisitos rigorosos de manutenção de carga ou posicionamento, use um recipiente graduado, medidor de fluxo ou dispositivo de aquisição de dados para registrar a taxa de vazamento real.
Inspecionar vazamento externo
Após ciclagem de alta temperatura e testes de pressão, limpe o cilindro e inspecione todos os pontos possíveis de vazamento.
Preste atenção especial a:
- Vedação de haste
- Conexões da cabeça e do flange do cilindro
- Portas e acessórios hidráulicos
- Base do cilindro e soldas
- Interfaces de sensor
- Pontos de sangria
- Posições de ajuste do amortecedor
Um filme leve de lubrificante deve ser distinguido de uma infiltração contínua ou gotejamento.
Registre a localização exata do vazamento, quando apareceu pela primeira vez e se a quantidade aumentou com a temperatura ou o tempo de operação. Um relatório que afirma apenas “vazamento” ou “sem vazamento” fornece valor limitado para a melhoria do projeto.
Testar o amortecimento à temperatura de operação
Cilindros com amortecimento no final do curso devem ser testados na velocidade de operação real e na temperatura do óleo quente.
Uma viscosidade de óleo mais baixa pode alterar o fluxo através das folgas e orifícios do amortecedor. O amortecimento pode ser muito fraco e permitir impacto, ou restrições excessivas podem criar alta contrapressão e calor adicional.
Observe:
- Golpe de almofada
- Velocidade de final de curso
- Pico de pressão
- Ruído de impacto
- Aumento de temperatura
- Liberação da zona de amortecimento
O sistema de amortecimento deve reduzir o impacto sem causar restrição excessiva, reversão instável ou geração anormal de calor.
Verificar movimento em baixa velocidade
Operar o cilindro na sua velocidade mínima de projeto e verificar por:
- Movimento de aderência-deslizamento
- Flutuação de velocidade
- Dificuldade para iniciar
- Rastejamento ou tremor
- Choque de reversão
Desempenho ruim em baixa velocidade pode ser causado por atrito dos selos, ar no óleo, carga lateral, desgaste dos guias ou instabilidade no circuito de controle hidráulico.
Portanto, o cilindro e o sistema hidráulico devem ser avaliados juntos, em vez de tratar cada problema de baixa velocidade como um defeito no selo.
Repetir o teste após resfriamento
Após o teste de alta temperatura, deixe o cilindro esfriar naturalmente até a temperatura ambiente.
Repita os testes de movimento, retenção de pressão, vazamentos internos e vazamentos externos.
Isso pode revelar se os selos sofreram deformação permanente, dano por calor ou perda de elasticidade.
Quando necessário, desmonte o cilindro e inspecione:
- Selos de haste e pistão
- Anéis de desgaste e componentes de guia
- Diâmetro do cilindro
- Superfície da haste do pistão
- Ranhuras de vedação
- Anéis de backup
Procure por extrusão, corte, endurecimento, queima, marcas, descoloração ou desgaste anormal.
Registrar dados completos do teste
Um relatório de teste de alta temperatura deve conter dados mensuráveis em vez de apenas observações gerais.
| Categoria de teste | Principais dados a registrar |
|---|---|
| Temperatura | Temperatura do reservatório, entrada, linha de retorno, tubo do cilindro e área de vedação |
| Pressão | Pressão de trabalho, prova, retenção e pico |
| Tempo | Duração de aquecimento, ciclagem, retenção e resfriamento |
| Movimento | Velocidade, tempo de curso, contagem de ciclos e comportamento em baixa velocidade |
| Vazamento | Taxa de vazamento interna e localização de vazamento externo |
| Deslocação | Movimento da haste durante a retenção de pressão |
| Condição | Ruído, vibração, amortecimento, aumento de temperatura e desgaste visível |
Fotos, curvas de temperatura, curvas de pressão e registros de vazamento podem fornecer evidências úteis para aprovação de amostra e validação de produção.
Conclusão
Um teste de pressão à temperatura ambiente não pode, por si só, confirmar um desempenho confiável em altas temperaturas.
Um processo de validação completo deve incluir uma linha de base à temperatura ambiente, aquecimento controlado, ciclos de alta temperatura, teste de pressão, manutenção de pressão, medição de vazamentos internos e externos, avaliação de amortecimento, testes em baixa velocidade e inspeção de resfriamento.
Somente quando o cilindro permanece estável sob condições realistas de temperatura de óleo, pressão, velocidade, carga e ciclos é que suas vedações, folgas em estado quente, guia, amortecimento e fluido hidráulico podem ser considerados adequados.
A AiSoar Hydraulics pode desenvolver planos de teste de cilindros hidráulicos para altas temperaturas de acordo com as exigências de temperatura, pressão, velocidade, frequência de ciclagem e manutenção de carga do cliente. Dados de teste chave podem ser registrados para suportar a aprovação de amostras e verificação de produção em lote.
