Esta guía le ayudará a comprender cómo puede evaluar sus necesidades de juntas, lograr el porcentaje de compresión adecuado para su aplicación, los factores que afectan la compresión e incluso cómo puede evitar la deformación permanente de sus juntas en algunas aplicaciones. Continúe leyendo mientras descubrimos los secretos del porcentaje de compresión de las juntas de silicona.
¿Cuál es el porcentaje de compresión de la junta de silicona?
El porcentaje de compresión de la junta de silicona es la diferencia entre el espesor original de la junta y el espesor de la junta de silicona comprimida, dividido por el espesor original de la junta, es decir, antes de la compresión, expresado como porcentaje. una medida simple de cuánto se comprime una junta de silicona durante su uso.
El porcentaje de compresión de la junta de caucho de silicona puede servir como una buena guía que garantiza que no aplique muy poca compresión cuando Instalación de la junta de gomaQuizás lo más importante es que también puede servir como guía para garantizar que no se aplique demasiada compresión al sello.
La suposición común es que cuanto más apretada esté la junta de goma, mejor, pero este error común afecta negativamente las propiedades mecánicas de la junta y puede causar un bajo rendimiento a largo plazo de un sello en algunas aplicaciones.
¿Qué son las juntas de silicona?
Las juntas de silicona son sellos flexibles que se instalan y comprimen entre superficies de contacto para evitar que sustancias entren o salgan del espacio sellado. También se utilizan para mantener los niveles de presión dentro de espacios sellados.
Cuando se comprime, una junta de silicona Se adapta a los desniveles de las superficies de contacto, rellenando ranuras y rayones. Esto crea una barrera mecánica que evita que las sustancias se muevan de un lado de las superficies de contacto a otro.
Tradicionalmente, las juntas se fabricaban utilizando amianto y caucho natural, pero las juntas de silicona se han vuelto cada vez más populares debido a propiedades como:
- baja toxicidad
- Baja inflamabilidad
- Buenas propiedades de aislamiento.
- Seguro para aplicaciones alimentarias y médicas.
- Buena resistencia al ozono, la luz ultravioleta y muchos productos químicos.
- Excelente rendimiento a altas y bajas temperaturas en comparación con juntas de caucho natural
Existen diferentes tipos de juntas de silicona que poseen una variedad de propiedades que las hacen adecuadas para diferentes aplicaciones. Algunos tipos de juntas de silicona incluyen:
- juntas troqueladasLas juntas de silicona troqueladas se producen utilizando un troquel y una prensa, lo que da como resultado cortes precisos y consistencia de una junta a la siguiente.
- juntas de fluorosilicona: Estas juntas ofrecen una resistencia superior a productos a base de petróleo como aceites, combustibles y refrigerantes en comparación con otras juntas de silicona. Estos pueden proporcionar un sello confiable en una aplicación automotriz o aeroespacial.
- Espuma de silicona juntas: Estas juntas son livianas y poseen buenas propiedades de deformación por compresión. Son más suaves que las juntas de esponja y pueden usarse para sellar, aislar y amortiguar.
- Esponja de silicona juntas: Esponja de silicona Se considera impermeable y puede soportar altas temperaturas. Su resistencia al desgarro y a la tracción superan a las de la espuma de silicona y también puede utilizar este tipo de junta para amortiguar y sellar en exteriores.
- Juntas de silicona maciza: Estas juntas no son tan suaves como sus contrapartes de espuma o esponja. Forman un buen sello a tasas de compresión más bajas y tienen variedades con durómetros de rango bajo y medio.
- Goma conductiva junta: Eléctricamente goma conductora Las juntas contienen partículas conductoras. Puede usarlos donde necesite un sello confiable junto con protección contra Interferencia electromagnética (EMI) e interferencia de radiofrecuencia (RFI).
- Grado alimenticio aprobado por la FDA juntas: Estas juntas de silicona están hechas de materiales que se consideran seguros para los alimentos. Pueden soportar el calor y no se degradan con los productos de limpieza. Estos serán vitales para usted si es un fabricante de bebidas o alimentos.
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Compresión en el diseño de juntas
Cuánto se puede comprimir una junta a lo largo de su espesor es un factor que se debe considerar cuando se diseña una junta. Es más probable que se produzcan fugas si una junta se comprime demasiado o muy poco.
Papel de la compresión en el sellado
Se necesita cierta cantidad de compresión para que una junta forme un buen sello entre las superficies de contacto. Al comprimir una junta, sufre cierta deformación elástica y plástica, obligándola a rellenar las irregularidades que permitirían el escape de un gas, líquido o polvo.
Si la compresión es demasiado baja, la junta no llenará las irregularidades lo suficiente como para evitar por completo una fuga. Sin embargo, una compresión excesiva también puede causar una deformación más permanente, lo que hace que sea menos probable que la junta rebote lo suficiente para formar un sello adecuado la próxima vez que la comprima.
Factores que influyen en la compresión de la junta
Varios factores afectan cuánto se puede comprimir una junta. Éstas incluyen:
- ¿Con qué fuerza se aprietan los pernos?
- Las propiedades del material utilizado para formar la junta.
- El diseño de las superficies de contacto.
Para lograr buenos sellos, los pernos de las bridas no deben estar ni demasiado apretados ni demasiado flojos. Si los pernos no están lo suficientemente apretados, las juntas no se deformarán lo suficiente para formar buenos sellos entre las superficies de contacto. Sin embargo, las juntas... sufrir una deformación permanente Si los sujetadores están demasiado apretados.
Una junta de silicona más blanda puede formar un mejor sellado, ya que requiere menos fuerza de compresión para adaptarse a las imperfecciones de las superficies de contacto. Sin embargo, tales Los materiales blandos también tendrían dificultades para mantener el sellado bajo presiones más altas.
Algunas bridas ofrecen una gran superficie para la junta, mientras que otras tienen menos espacio disponible. Las bridas con mayor superficie permiten el uso de juntas más anchas que pueden comprimirse más. Estas ofrecen un mejor sellado, pero ocupan más espacio y... No son adecuados para aplicaciones de baja presión.
Se pueden usar juntas con anchos más pequeños donde hay menos espacio pero no ofrecen los mejores sellos.
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Porcentaje de compresión de juntas de silicona: la ciencia
El porcentaje de compresión de la junta de silicona, comúnmente conocido como compresión de la junta de silicona, es una de varias guías que puede utilizar para evitar juntas con fugas. ¿Qué es esta métrica y cómo se calcula al apretar bridas?
Definición e importancia
El porcentaje de compresión de la junta de silicona es el porcentaje de el espesor inicial de la junta de silicona que se ha reducido al comprimirse.
Por ejemplo, si una junta de silicona de 2 mm tiene un porcentaje de compresión ideal de 30, su espesor ideal bajo compresión será de 1.4 mm. Su porcentaje de compresión en cualquier momento se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Si la junta de silicona de 2 mm anterior se comprimió hasta un espesor de 1.6 mm, su porcentaje de compresión se puede calcular de la siguiente manera:
La importancia de conocer el porcentaje de compresión de la junta de silicona es que puede ayudarle a determinar si ha aplicado suficiente compresión para formar un sello eficaz.
Al apretar tuercas o tornillos, también es fácil suponer que cuanto más apretado se pueda, mejor será el sello formado, pero esto puede dañar la junta.
Con el porcentaje de compresión de la junta de silicona como guía, puede realizar ajustes periódicos. medir el espesor de la junta y utilice la fórmula anterior para determinar cuándo se ha logrado la compresión adecuada.
Comportamiento material
Isómeros como goma de silicona y el caucho natural son algunos de los mejores materiales para juntas. Su capacidad para estirarse o comprimirse varias veces su tamaño es útil, pero tienen algunas otras características que debes tener en cuenta cuando se usan como materiales de juntas.
Viscoelasticidad en juntas de caucho de silicona
Uno de los servicios de firma de goma de siliconaLas propiedades mecánicas de se llama viscoelasticidad. Esta propiedad puede ayudar a crear un mejor sellado pero también puede comprometer la durabilidad del material de la junta.
Viscoelasticidad Describe la capacidad de un material de exhibir un comportamiento viscoso y elástico al mismo tiempo cuando se lo somete a una fuerza. Esto significa que, bajo deformación, estos materiales exhiben un comportamiento tanto sólido como líquido.
Cuando se fabrica caucho de silicona ser viscoelásticoAl someterse a una fuerza repentina, por ejemplo, al golpearlo con un martillo, el material presenta una gran rigidez. El martillo puede rebotar contra el material sin dejar marca.
Por otro lado, cuando se aplica una fuerza al mismo material durante un período determinado, el material se va desgastando gradualmente. se deforma para tomar la forma Esto depende de la fuerza. El mismo material que rebota al golpearlo con un martillo puede deformarse si se presiona con el dedo durante un tiempo.
Cuando se elimina la fuerza deformante, el material rebota lentamente hasta recuperar su forma original.
Esta capacidad de deformarse gradualmente puede hacer que una junta de silicona forme un mejor sello a medida que "fluye" gradualmente para llenar las imperfecciones.
Por otra parte, en el contexto del porcentaje de compresión de la junta de silicona, Esta misma propiedad viscoelástica puede ser un problemaAl instalar la junta, puede aplicar suficiente compresión para lograr el porcentaje de compresión deseado.
Sin embargo, con el tiempo, el material de la junta puede deformarse aún más. lo que resulta en diferencias en la mediciónLa junta puede volver a sus dimensiones originales cuando se elimina la compresión, pero las diferencias dimensionales que aparecen horas después de la instalación pueden crear otros desafíos.
Características tensión-deformación del caucho de silicona sometido a compresión
Las características tensión-deformación de los cauchos de silicona bajo compresión no son lineales, especialmente cuando pasa suficiente tiempo. La cantidad de tensión o deformación que presenta el caucho de silicona puede cambiar incluso bajo tensión constante.
Una manera de observar esto es cuando un junta de goma de silicona Inicialmente, se atornilla en su lugar. Al principio, resistirá más la compresión, lo que provocará que se introduzca más profundamente en los pequeños huecos e imperfecciones de las superficies de la brida.
Sin embargo, una hora después, el grado de este retroceso se habrá reducido en un porcentaje. Esto puede provocar un sellado deficiente y fugas.
Estas características de tensión-deformación del caucho de silicona se ven afectadas por varios factores, entre ellos:
- Composición del caucho de silicona utilizado.
- Tasa de deformación, es decir, el período durante el cual actúa la tensión.
- Condiciones ambientales, por ejemplo, temperatura y humedad.
- Exposición a ciertos químicos
Estos factores pueden hacer que el caucho de silicona se vuelva más suave y sufra más tensión incluso cuando la tensión es constante. En un caso, en condiciones con 0% de humedad relativa, el caucho de silicona se volvió más rígido y necesitó más tensión de compresión para alcanzar los mismos niveles de deformación.
Este complejo comportamiento tensión-deformación puede afectar el porcentaje de compresión de la junta de silicona, especialmente si las condiciones durante la instalación son muy diferentes de las condiciones durante la operación.
Rangos de compresión óptimos
La cantidad de compresión que debe aplicar a su junta es no es una respuesta singularLa compresión ideal dependerá de las características específicas de su aplicación. Aun así, se suele considerar que el punto óptimo de compresión se encuentra entre el 35 % y el 40 % tanto para cauchos de silicona esponjosos como sólidos.
Este punto ideal es algo que buscamos, pero no está garantizado que obtendrá los resultados que desea dentro de este rango. En cualquier caso, se recomienda no superar nunca el 50 % de compresión. El límite inferior es más variable y puede ser del 10 %, 15 % o incluso 25 %.
El porcentaje de compresión no solo afecta la calidad del sellado que proporciona la junta, sino que también determina su vida útil. Cuando el porcentaje de compresión se encuentra en el extremo superior de los valores óptimos, existe... una mayor posibilidad de que su junta falle prematuramente.
Cuando las juntas de silicona se someten a compresión, experimentan tanto elasticidad como plástico deformación. Cuanto mayor sea el porcentaje de compresión, mayor será la deformación plástica.
La parte de la deformación que se debe a la elasticidad del material se recuperará cuando se elimine la carga de compresión. Sin embargo, la deformación plástica es permanente y es por esto que tu junta sólo recuperará un porcentaje de su espesor inicial pero no todo.
Demasiada deformación plástica puede resultar en un sellado deficiente en aplicaciones donde la tensión es periódica en lugar de constante. Esto se debe a que tales aplicaciones dinámicas requieren que el material recupere parte de su espesor inicial de vez en cuando para mantener el sellado.
Un porcentaje de compresión más alto también puede hacer que el material de la junta se rompa o se rompa, volviéndolo rápidamente ineficaz.
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El papel del conjunto de compresión
La deformación permanente por compresión es un factor clave para determinar si un material es adecuado para juntas. Las pruebas de deformación permanente por compresión se utilizan habitualmente para medir el rendimiento de sellado de los compuestos para juntas tóricas.
Se puede utilizar para comparar rápidamente la durabilidad esperada de diferentes materiales cuando una aplicación presenta cargas de compresión cíclicas.
¿Qué es un juego de compresión?
En términos generales, un conjunto de compresión es un parámetro que cuantifica qué tan bueno es un material para recuperar su forma original después de ser comprimido. En el caso de una junta de silicona, los conjuntos de compresión se pueden utilizar para expresar cuánto de su espesor se ha perdido permanentemente después de ser sometida a una fuerza de compresión.
La deformación permanente por compresión de un material Es importante porque indica si es lo suficientemente resiliente como para usarse de forma fiable en una aplicación específica. Se prefiere una deformación permanente por compresión más baja, ya que implica una mayor recuperación del material y una mayor durabilidad en aplicaciones con cargas de compresión cíclicas.
Conjunto de compresión VS. Porcentaje de compresión de la junta de silicona
Los conjuntos de compresión A y B miden cuánto puede recuperarse un material de junta después de haber sido sometido a una fuerza de compresión y haberlo dejado recuperarse. La deformación permanente A implica someter el material a una fuerza constante, mientras que la deformación permanente B implica comprimir el material hasta el 75 % de su espesor inicial.
El porcentaje de compresión de la junta es el porcentaje de la diferencia de espesor entre la junta original y la junta comprimida.
Para calcular el conjunto de compresión B, el porcentaje de compresión de la junta de silicona se establece en 25% de forma predeterminada. Esto significa que puede trabajar hacia atrás utilizando la fórmula del porcentaje de compresión para identificar el espesor bajo compresión.
Por ejemplo, supongamos que tengo una pieza de caucho de silicona de 1.5 mm de grosor. En ese caso, puedo usar la fórmula del porcentaje de compresión. arriba para identificar el espesor bajo compresión necesaria para la prueba como se muestra a continuación.
El resultado de la operación anterior, 1.125, es el 75% de 1.5 mm.
¿Qué significa en la práctica una serie de alta compresión?
Es menos probable que los materiales con una alta deformación por compresión recuperen una porción significativa de sus dimensiones originales después de que se elimina la fuerza de compresión. Esto indica poca resiliencia y dichos materiales pueden desarrollar espacios y fugas antes si se usan como sellos.
En aplicaciones que implican cargas cíclicas, una junta estará sujeta a diferentes tensiones de compresión en diferentes momentos. Un material de deformación por compresión más baja se comprimirá cuando la tensión de compresión sea alta y recuperará la mayor parte de su espesor original cuando la tensión de compresión disminuya.. Es menos probable que quede un espacio entre la superficie de contacto y la junta.
Sin embargo, un material de mayor compresión se comprimirá pero recuperará menos de su espesor original cuando se reduzca la tensión de compresión. Esto significa que cuando la carga es cíclica, se pueden formar espacios más rápidamente entre la superficie de contacto y la junta.
Esto no significa que las juntas de alta compresión no tengan utilidad. Son muy adecuadas para Uso en equipos electrónicos y otras aplicaciones. con compresión permanente.
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Factores que afectan el porcentaje de compresión
No basta con conocer el porcentaje de compresión ideal de un material. Varios factores pueden limitar la cantidad de compresión que se puede aplicar, incluido el grosor de la junta, las superficies de las piezas metálicas que se unen y el entorno operativo de la junta.
Grosor de la junta
Generalmente se recomienda usar una junta más delgada si es posible. Las juntas más delgadas tienen menos probabilidades de tener fugas y reventones, son más económicas y presentan menor relajación por fluencia. Sin embargo, un porcentaje de compresión del 20 % en una junta más gruesa puede... Sella más imperfecciones que el mismo porcentaje de compresión en una junta más delgada.
Por lo tanto, una junta más delgada puede requerir un mayor porcentaje de compresión para proporcionar un sellado adecuado, y en algunos casos, incluso esto no es suficiente. La decisión sobre el mejor espesor de junta se basa en muchos factores que giran en torno a la aplicación específica. Estos incluyen:
- Espesor de la brida
- Diámetro de la brida
- Presión interna sobre la junta durante el funcionamiento.
- Presencia de daños en la brida.
En algunas aplicaciones, los espacios reducidos pueden requerir un espesor final específico. Esto significa que la junta tendría que tener un tamaño específico cuando se comprima. El espesor de la junta elegido tendría que tener en cuenta el porcentaje de compresión para evitar exceder las tensiones de compresión máximas.
Acabado de la superficie de la brida
Las superficies de las bridas suelen presentar un acabado liso o dentado. El tipo de acabado afecta tanto el tipo de material de la junta como el porcentaje de compresión de la junta que se necesita para conseguir un buen sellado.
En comparación con un acabado liso, un acabado dentado ofrece mayor resistencia al material de la junta. Esta fricción entre el material de la junta y las superficies de la brida dificulta que la junta se deforme. pueden dislocarse y provocar una fuga incluso cuando el porcentaje de compresión es menor.
Es una práctica común utilizar superficies de sellado dentadas en aplicaciones que presentan altas temperaturas y altas presiones. Este tipo de acabados deben combinarse con juntas blandas, como las de silicona, que pueden deformarse más fácilmente y entrar en las ranuras para un sellado superior.
También puede combinar una junta de silicona suave con una brida con un acabado liso en aplicaciones de baja presión y baja temperatura. Sin embargo, las superficies de contacto con un acabado liso suelen combinarse con juntas duras o metálicas.
Temperaturas operativas
Cuándo El caucho de silicona se calienta a una temperatura de alrededor de 300 °F (150 °C). Puede que no haya ninguna diferencia significativa en su comportamiento compresivo. Sin embargo, alrededor de 392 °C (200 °F), el caucho de silicona comenzará a endurecerse. Una junta también puede hincharse y su forma puede cambiar.
Esta mayor deformación a temperaturas más altas puede combinarse con una recuperación más pobre. Esto significa que el material tendría deformaciones por compresión más altas.
Las temperaturas muy bajas también pueden reducir la compresibilidad del caucho de silicona. Estos cambios en la compresibilidad del caucho de silicona... A ciertas temperaturas puede hacer que la junta sea menos efectiva.
Para garantizar que el sellado no se vea afectado significativamente por las variaciones de temperatura, puede tomar medidas como las siguientes:
- Conocer las temperaturas a las que estará expuesta su junta durante el funcionamiento.
- Elegir el material de junta adecuado, especialmente para aplicaciones de alta y baja temperatura.
- Garantizar la instalación adecuada de la junta, incluida la elección del porcentaje de compresión adecuado para adaptarse a la expansión y contracción de las piezas metálicas inducida por la temperatura.
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Conclusión
Cuando instala una junta de silicona nueva, una de las preguntas que probablemente se haga es cuánta compresión necesita para formar un sello hermético. Esta es una pregunta que puede responderse parcialmente utilizando el porcentaje de compresión de la junta de silicona.
Si bien existe un rango ideal de valores de porcentaje de compresión, existen otros factores que determinan la cantidad de compresión necesaria para obtener un sello resistente al paso del tiempo. Estas propiedades incluyen el material de la junta, la suavidad de las superficies de contacto, las temperaturas de operación, entre otras.
Esta guía es un excelente lugar para comenzar, pero sin duda ayuda hablar con Un experto con quien podrá hablar sobre sus necesidades específicas de juntas para que pueda tomar una mejor decisión cuando necesite una junta de silicona.
Descubra el porcentaje de compresión ideal de su junta en Hongju
¿Tiene dificultades para obtener un buen sellado al utilizar juntas de silicona? Podría estar utilizando un porcentaje de compresión incorrecto o necesitar un tipo diferente de junta de silicona para su aplicación. Los expertos de Hongju puede ayudarlo a comprender sus necesidades de juntas para que pueda comenzar a obtener sellos duraderos.
