Cómo identificar y evitar las causas comunes de falla de la junta tórica

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Las juntas tóricas son los sellos más utilizados en los sistemas de potencia de fluidos. Sin embargo, las juntas tóricas elastoméricas son diferentes de la mayoría de los materiales que encuentran los ingenieros y diseñadores. Motivo: las juntas tóricas deben estar deformadas para funcionar correctamente.

Como sugiere el nombre, la junta tórica tiene forma de dona.(Un toro es un término geométrico). Caben en cavidades llamadas glándulas, que luego se comprimen. El espacio libre creado dentro de la glándula proporciona un sello contra el flujo de líquidos y gases. Este arreglo simple es ideal para muchos sistemas de energía de fluidos, pero el éxito aún requiere procedimientos cuidadosos de diseño, selección e instalación.

Las juntas tóricas a menudo fallan en su aplicación debido a los efectos adversos combinados de múltiples factores ambientales. La experiencia ha demostrado que las causas más comunes de fallas en las juntas tóricas son:
Diseño de prensaestopas incorrecto: permitir demasiada o muy poca compresión, no tener suficiente espacio para el desplazamiento bajo compresión o apilamiento de tolerancia
Tamaño incorrecto de la junta tórica
Incompatibilidad entre el elastómero de la junta tórica y los factores ambientales con los que debe entrar en contacto
Juntas tóricas instaladas incorrectamente, y
Lubricación insuficiente de la junta tórica.

La combinación de tensiones que actúan sobre una junta tórica puede ser compleja y difícil de evaluar. Por lo tanto, tanto la composición como el tamaño de las juntas tóricas deben probarse en el entorno real en el que se utilizan. Los siguientes ejemplos describen y clasifican los tipos comunes de fallas de juntas tóricas que pueden ocurrir.

Una falla sin evidencia aparente en el sello

Fuente del problema: Compresión insuficiente… Acumulación de tolerancia… Elemento excéntrico… Quedan líneas de separación y/o rebaba en la junta tórica durante el proceso de moldeo… La relación volumétrica entre el sello y su casquillo es incorrecta.

Solución sugerida: Mantenga aplicado el rango de compresión recomendado… Determine la cantidad de estiramiento, ya que disminuirá la sección transversal de la junta tórica a medida que aumente el estiramiento… Determine la acumulación de tolerancia del componente, ya que afecta directamente la sección transversal del sello… Considere la excursión máxima del componente en el diseño para asegurarse de que la compresión aún se encuentre dentro del rango de compresión recomendado… Evite las líneas de separación en las ranuras de las juntas tóricas, ya que tienden a ser áreas de rebabas y desajustes… Asegúrese de que el volumen del casquillo de la junta tórica exceda el volumen de la junta tórica para permitir que el sello se expanda sin dañarlo.

conjunto comprimido

Fuente del problema: El elastómero elegido tiene malas propiedades de deformación permanente por compresión… El material tiene baja resistencia al calor… Material de la junta tórica sobreexpandido en el fluido del sistema… Apretar demasiado para sellar… El material de la junta tórica no está completamente curado (vulcanizado) durante la producción.

Solución sugerida: Utilice elastómeros de fraguado bajo… Especifique un material de junta tórica que resista tanto el calor de operación como el calor de fricción… Vuelva a comprobar la compatibilidad del material de la junta tórica con los productos químicos del sistema… Minimice la compresión de la junta tórica tanto como sea posible… Verifique que las propiedades físicas de la junta tórica entrante sean correctas.

apretar y mordisquear

Fuente del problema: El espacio libre de la glándula es demasiado grande… La presión del sistema es demasiado alta… El material de la junta tórica es demasiado blando… Degradación de las juntas tóricas por los fluidos del sistema… Huecos irregulares provocados por la excentricidad… Juntas tóricas mal maquinadas (dejando bordes afilados)… El tamaño de la junta tórica es demasiado grande para el prensaestopas.

Solución sugerida: Reduzca la holgura del prensaestopas mediante el mecanizado… Utilice un anillo de soporte para evitar pellizcos… Utilice un material de junta tórica más duro… Vuelva a comprobar la compatibilidad del elastómero con los productos químicos del sistema… Aumenta la rigidez y mejora la concentricidad de las piezas metálicas… Rompa los bordes afilados del prensaestopas hasta un radio mínimo de 0,005 pulgadas… Instale la junta tórica del tamaño adecuado… Considere reemplazar los sellos compuestos reforzados, como caucho adherido al metal.

tener puesto

Fuente del problema: La superficie metálica del prensaestopas es demasiado áspera y actúa como abrasivo… La superficie de metal es demasiado suave, lo que resulta en una lubricación insuficiente… Mala lubricación… La temperatura es demasiado alta… El fluido del sistema está contaminado con partículas abrasivas.

Solución sugerida: Utilice el acabado de metal recomendado… Proporcione una lubricación adecuada (considere juntas tóricas lubricadas internamente)… Compruebe la compatibilidad del material con la temperatura del sistema… Elimine la contaminación abrasiva con filtros y/o sellos… Considere cambiar a un material de junta tórica más resistente al desgaste, como nitrilo carboxilado o poliuretano.

Endurecimiento térmico y oxidación.

En los sellos estáticos y dinámicos, aparecen abolladuras y/o grietas en la superficie de la junta tórica, a menudo acompañadas de planitud de alta compresión.

Fuente del problema: Las temperaturas excesivas pueden provocar el endurecimiento del elastómero, la evaporación de los plastificantes y el agrietamiento por oxidación.

Solución sugerida: Especificar material de junta tórica de alta temperatura con antioxidantes… Reducir la temperatura de funcionamiento del sistema hidráulico.

dañado durante la instalación

Fuente del problema: Las juntas tóricas tienen bordes afilados en sus partes de acoplamiento… Roscas afiladas por las que debe pasar la junta tórica durante el montaje… Chaflán de importación insuficiente… ID de junta tórica sobredimensionada en el pistón… El diámetro interior de la junta tórica en la varilla es demasiado pequeño… Las juntas tóricas se torcieron o pellizcaron durante la instalación… Las juntas tóricas no se lubricaron durante la instalación… Los elastómeros de juntas tóricas tienen una baja resistencia al desgarro (típico de la silicona).

Solución sugerida: Rompe todos los bordes afilados… Al instalar la junta tórica, cubra las roscas con tubo o cinta… Hay disponibles chaflanes de entrada de 15° a 20°… Instale la junta tórica del tamaño correcto… Utilice lubricación durante el montaje.

inflación excesiva

Fuente del problema: Como una esponja, el sello absorbe los líquidos circundantes y se expande hasta el punto de fallar debido a la incompatibilidad entre el sellador y el entorno del sistema (es decir, incompatibilidad química, alta humedad, etc.).

Solución sugerida: Seleccione materiales de juntas tóricas que sean químicamente compatibles con los fluidos que estarán en contacto.

falla espiral

Fuente del problema: Causado cuando algunas partes de la junta tórica se deslizan mientras que otras ruedan al mismo tiempo. En un punto de su periferia, la junta tórica se atasca en el componente excéntrico o en la pared del cilindro, provocando una torsión y el desarrollo de un corte en la superficie con un ángulo de 45°.

Las condiciones de contribución incluyen: Elemento excéntrico… Amplio espacio libre combinado con carga lateral… Acabado superficial irregular… Lubricación insuficiente… El material de la junta tórica es demasiado blando… La velocidad de carrera es demasiado lenta.

Solución sugerida: Verifique el orificio del cilindro; es posible que no sea redondo… Reducir la brecha… Mecanice la superficie de metal de 10 a 20 µin. Finalizar… Mejore la lubricación (considere reemplazar las juntas tóricas lubricadas internamente)… Aumente la dureza del material de la junta tórica y/o el área transversal… Añadir anillo de soporte antiextrusión.

clima o explosión de ozono

Fuente del problema: El ozono atacará la cadena de polímero, provocando la ruptura del material de la junta tórica.

Solución sugerida: Reemplaza los elastómeros de junta tórica resistentes al ozono.

descompresión de explosión

Fuente del problema: Los gases se absorben a través de la junta tórica cuando se opera a alta presión. La subsiguiente caída rápida en la presión del sistema atrapó gas en los microporos de la junta tórica, lo que provocó la formación de ampollas en la superficie y la ruptura a medida que escapaba el gas.

Solución sugerida: Aumente el tiempo de descompresión… Cambie a un material en el rango de durómetro 80 a 95… Reduzca el tamaño de la sección transversal de la junta tórica.

Mark Messinger es ingeniero en Apple Rubber Products, Lancaster, NY Para obtener más información, llame al (800) 828-7745 o visite www.applerubber.es .

Identificación de la herramienta Material de la junta tórica

Casi por definición, todas las juntas tóricas tienen un aspecto muy similar. Con algunos equipos de medición básicos, es posible clasificar un revoltijo de juntas tóricas por tamaño, pero ¿cómo identifica la compatibilidad química de sus materiales y hacerlo sin destruir las juntas tóricas?Unidireccional: use el identificador de anillo ORID 70-CO, especificado por Instrumentos musicales de Baco , Nashville.

El ORID 70-C de acero inoxidable leerá con precisión las juntas tóricas de sección transversal de las series 100, 200, 300 y 400 (0,103 a 0,275 pulgadas) con una dureza de durómetro de 60, 70 u 80. Tenga en cuenta que la junta tórica de soporte debe ser rígida. La herramienta ORID 70-C no debe usarse con juntas tóricas dañadas o defectuosas o juntas tóricas que hayan superado su vida útil especificada, y no identificará correctamente los materiales que no estén en la configuración de junta tórica.

Para obtener más información, comuníquese con Bachus Instrument al (615) 361-7295, envíe un correo electrónico a larry@bachusinc.com o visitar www.bachusinc.com .

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