Làm thế nào để chọn độ cứng Shore A phù hợp cho ống cao su của bạn?

Trong các hệ thống chất lỏng công nghiệp, ống cao su thường đóng vai trò là bộ phận linh hoạt nhất. Nó cần uốn cong xung quanh máy móc, chịu đựng áp suất bên trong tăng vọt và duy trì kết nối chống rò rỉ-với các phụ kiện kim loại. Trong khi các kỹ sư có xu hướng nhấn mạnh đến loại polymer (như EPDM hoặc NBR) hoặc các lớp gia cố, thì một khía cạnh kỹ thuật quan trọng thường bị bỏ qua: độ cứng Shore A của vật liệu cao su. Việc chọn ống quá mềm có thể dẫn đến xoắn và sập trong điều kiện chân không, trong khi chọn ống quá cứng có thể dẫn đến hỏng khớp nối hoặc không đủ độ linh hoạt trong các tình huống lạnh hơn.

Độ cứng của cao su được đánh giá bằng máy đo độ cứng, thường tuân theo hướng dẫn ASTM D2240 hoặc ISO 48-4. Đối với chất đàn hồi, thang đo "Shore A" được công nhận rộng rãi là tiêu chuẩn của ngành. Thang đo này dao động từ 0 đến 100, với giá trị thấp hơn biểu thị các vật liệu mềm hơn, đàn hồi hơn và giá trị cao hơn biểu thị các chất cứng hơn, cứng hơn.
Trong quá trình sản xuất ống mềm, độ cứng đặc biệt liên quan đến khả năng chống lõm của bề mặt cao su. Tuy nhiên, đối với một ống hoàn chỉnh, phép đo bề mặt này ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cơ học tổng thể của cả ống và vỏ của nó. Hầu hết các ống cao su công nghiệp được phân loại trong phổ 50A đến 90A.
 

Việc lựa chọn độ cứng tạo nên sự thỏa hiệp về mặt kỹ thuật giữa hai yêu cầu vật lý trái ngược nhau:
1. Bán kính linh hoạt và uốn:Công thức cao su mềm hơn (50A–60A) cho phép ống dễ dàng biến dạng. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu bán kính uốn cong hẹp hoặc trong trường hợp người vận hành cần điều chỉnh ống theo cách thủ công trong không gian chật hẹp. Máy đo độ cứng thấp hơn làm giảm "lực-để-uốn cong", giảm bớt ứng suất tại các điểm kết nối.
2. Khả năng chống áp lực và xoắn:Mặt khác, hợp chất cứng hơn (70A–80A) mang lại khả năng hỗ trợ cấu trúc vượt trội. Khi ống chịu áp suất bên trong hoặc lực nén bên ngoài, độ cứng của cao su sẽ hỗ trợ việc duy trì hình tròn của mặt cắt ngang. Nếu cao su quá mềm, ống mềm có thể bị "xoắn" (sẹp cục bộ) khi bị uốn cong, gây tắc nghẽn dòng chảy và tạo ra điểm căng có thể dẫn đến hỏng sớm.

Các ngành công nghiệp khác nhau đã thiết lập mức độ cứng "chuẩn mực" dựa trên chức năng chính của ống:

Một yếu tố quan trọng của thiết kế ống là sự tương tác giữa cao su và khớp nối có gai hoặc uốn.
Nếu vật liệu cao su quá cứng (trên 85A), nó có thể không "chảy" đúng cách vào các ngạnh của khớp nối trong giai đoạn uốn. Điều này có thể dẫn đến kết nối chỉ phụ thuộc vào ma sát, có thể gây ra hiện tượng "nổ{2}}" khi chịu áp lực. Hơn nữa, các hợp chất cứng hơn có nhiều khả năng bị "nứt do ứng suất" ở đuôi khớp nối.

Ngược lại, nếu cao su quá mềm (dưới 50A), nó có thể biểu hiện "dòng chảy lạnh" tăng lên hoặc biến dạng vĩnh viễn. Dưới áp lực nhất quán từ ống bọc uốn, cao su sẽ dịch chuyển ra khỏi điểm áp suất theo thời gian, dẫn đến kết nối lỏng lẻo và rò rỉ sau đó. Đối với hầu hết các thiết lập công nghiệp, độ cứng ống bên trong 70A ± 5 được coi là máy đo độ cứng "niêm phong" lý tưởng.
 

Điều quan trọng cần lưu ý là độ cứng Shore A ghi trên bảng dữ liệu được đánh giá ở nhiệt độ môi trường xung quanh (23 độ). Trong các tình huống thực tế, điều kiện môi trường góp phần vào "sự thay đổi độ cứng":
• Ảnh hưởng nhiệt:Khi nhiệt độ tăng, cao su mềm ra và cứng lại khi nhiệt độ giảm. Một ống có định mức 70A có thể có cảm giác giống như một ống 90A trong thời tiết cực lạnh ở Bắc Cực, trở nên mỏng manh và dễ bị nứt.
• Mở rộng hóa học:Nếu vật liệu ống không hoàn toàn tương thích với chất lỏng (ví dụ NBR trong nhiên liệu có mùi thơm cao), chất lỏng có thể thấm vào cấu trúc cao su. Sự thẩm thấu này dẫn đến sự phồng lên của cao su, làm giảm đáng kể độ cứng của nó và làm suy yếu tính toàn vẹn cấu trúc của thành ống.
• Sự suy giảm tia cực tím và Ozone:Việc tiếp xúc kéo dài với ánh sáng mặt trời gây ra liên kết chéo trong một số polyme nhất định (chẳng hạn như NR hoặc SBR), dẫn đến "làm cứng bề mặt". Sự gia tăng độ cứng kế này thường là dấu hiệu ban đầu cho thấy nắp ống đã gần hết tuổi thọ sử dụng.
 

Để chọn độ cứng Shore A thích hợp, hãy xem xét bốn truy vấn sau trong quá trình thiết kế:
1. Bán kính uốn nhỏ nhất là bao nhiêu?Nếu bán kính nhỏ hơn 10 lần đường kính trong, hãy nghĩ đến việc sử dụng hợp chất mềm hơn hoặc thiết kế tường tôn.
2. Nó dùng để hút hay xả?Ống hút đòi hỏi độ cứng cao hơn (hoặc gia cố dây bên trong) để tránh bị sập trong điều kiện chân không.
3. Phương pháp lắp ráp là gì?Xác nhận rằng độ cứng cho phép nén thích hợp dựa trên thiết bị kẹp hoặc uốn cụ thể của bạn.
4. Phạm vi nhiệt độ hoạt động là bao nhiêu?Nếu hoạt động ở điều kiện rất lạnh, hãy chọn hợp chất bao gồm chất làm dẻo ở nhiệt độ-thấp để đảm bảo máy đo độ cứng vẫn hoạt động.

Việc chọn độ cứng Shore A phù hợp không chỉ liên quan đến cảm giác "cảm giác" của ống khi chạm vào; nó bao gồm các cân nhắc về độ ổn định cơ học, hiệu quả bịt kín và tuổi thọ. Máy đo độ cứng 70A là tiêu chuẩn công nghiệp vì nó tạo ra sự cân bằng tối ưu cho nhiều ứng dụng truyền chất lỏng. Tuy nhiên, đối với các môi trường chuyên biệt như điều kiện mài mòn, áp suất-cao hoặc đông lạnh, độ cứng cần phải được hiệu chỉnh tinh vi.

Công ty TNHH Cao su & Nhựa Thanh Đảo Bright tập trung vào việc kết hợp cao su tùy chỉnh. Chúng tôi có khả năng sửa đổi độ cứng Shore A của ống NBR, EPDM, Silicone và FKM để phù hợp với nhu cầu kỹ thuật cụ thể của bạn. Để đánh giá kỹ thuật về thông số kỹ thuật ống hiện tại của bạn, vui lòng chia sẻ áp suất vận hành, phạm vi nhiệt độ và loại khớp nối với nhóm kỹ thuật của chúng tôi.