Как правильно выбрать твердость по Шору А для резинового шланга?

В системах промышленных жидкостей резиновый шланг часто служит наиболее универсальным элементом. Он должен изгибаться вокруг механизмов, выдерживать скачки внутреннего давления и обеспечивать герметичное-соединение с помощью металлических фитингов. Хотя инженеры склонны подчеркивать тип полимера (например, EPDM или NBR) или армирующих слоев, часто упускают из виду жизненно важный технический аспект: твердость резинового материала по Шору А. Выбор слишком мягкого шланга может привести к перекручиванию и разрушению в условиях вакуума, а выбор слишком жесткого шланга может привести к выходу из строя муфты или недостаточной гибкости в холодных условиях.

Твердость резины оценивается с помощью твердомера, обычно в соответствии с рекомендациями ASTM D2240 или ISO 48-4. Для эластомеров шкала «Шор А» общепризнана в качестве отраслевого эталона. Эта шкала варьируется от 0 до 100, где более низкие значения соответствуют более мягким и эластичным материалам, а более высокие значения означают более твердые и жесткие материалы.
При производстве шлангов твердость в первую очередь связана с устойчивостью резиновой поверхности к вмятинам. Тем не менее, для готового шланга этот размер поверхности существенно влияет на общие механические свойства как трубки, так и ее оболочки. Большинство промышленных резиновых шлангов относятся к категории от 50 до 90 А.
 

Выбор твердости представляет собой технический компромисс между двумя противоречивыми физическими требованиями:
1. Гибкость и радиус изгиба:Более мягкая резиновая смесь (50А–60А) позволяет шлангу легко деформироваться. Это имеет решающее значение для применений, требующих малого радиуса изгиба, или в случаях, когда операторам приходится вручную регулировать шланг в ограниченном пространстве. Меньшая твердость уменьшает «силу-на-изгиб», уменьшая напряжение в точках соединения.
2. Сопротивление давлению и излому:С другой стороны, более твердый состав (70А–80А) обеспечивает превосходную структурную поддержку. Когда шланг испытывает внутреннее давление или внешние сжимающие силы, твердость резины помогает сохранить круглую форму поперечного-сечения. Если резина слишком мягкая, шланг может «перегнуться» (локально сплющиться) при изгибе, что приведет к затруднению потока и созданию точки напряжения, которая может привести к преждевременному выходу из строя.

В различных отраслях промышленности установлены «эталонные» уровни твердости, основанные на основной функции шланга:

Ключевым элементом конструкции шланга является взаимодействие между резиной и зазубренным или обжатым фитингом.
Если резиновый материал слишком жесткий (более 85 А), он может неправильно «затекать» в зазубрины муфты во время фазы обжатия. Это может привести к тому, что соединение будет зависеть исключительно от трения, что может привести к "срывам-" под давлением. Более того, более твердые соединения с большей вероятностью подвергнутся «растрескиванию под напряжением» в хвостовой части муфты.

И наоборот, если резина слишком мягкая (ниже 50 А), она может демонстрировать повышенную «холодную текучесть» или необратимую деформацию. Под постоянным давлением обжимной втулки резина со временем смещается от точки давления, что приводит к ослаблению соединения и последующим утечкам. Для большинства промышленных установок твердость внутренней трубки 70A ± 5 считается идеальным «герметизирующим» твердостью.
 

Крайне важно отметить, что твердость по Шору А, указанная в технических характеристиках, оценивается при температуре окружающей среды (23 градуса). В практических сценариях условия окружающей среды способствуют «изменению твердости»:
• Термические воздействия:При повышении температуры резина размягчается, а при понижении температуры затвердевает. Шланг, рассчитанный на 70 А, в чрезвычайно холодную арктическую погоду может ощущаться как шланг на 90 А, становясь хрупким и склонным к растрескиванию.
• Химическое расширение:Если материал шланга не полностью совместим с жидкостью (например, NBR в высокоароматических топливах), жидкость может проникнуть в резиновую структуру. Такая инфильтрация приводит к набуханию резины, значительному снижению ее твердости и нарушению структурной целостности стенки шланга.
• Разрушение УФ и озона:Длительное воздействие солнечного света вызывает образование поперечных-сшивок в некоторых полимерах (например, NR или SBR), что приводит к "поверхностному упрочнению". Это увеличение твердости обычно является первым индикатором того, что срок службы чехла шланга приближается к концу.
 

Чтобы выбрать подходящую твердость по Шору А, в процессе проектирования учтите следующие четыре вопроса:
1. Каков наименьший радиус изгиба?Если радиус менее чем в 10 раз превышает внутренний диаметр, подумайте об использовании более мягкого компаунда или конструкции гофрированной стены.
2. Предназначен ли он для всасывания или нагнетания?Всасывающие шланги требуют более высокой твердости (или внутреннего армирования), чтобы избежать разрушения в условиях вакуума.
3. Какой метод сборки?Убедитесь, что твердость позволяет обеспечить адекватное сжатие с учетом вашего конкретного устройства для обжима или зажима.
4. Каков диапазон рабочих температур?При работе в очень холодных условиях выбирайте состав, содержащий низкотемпературные пластификаторы, чтобы обеспечить сохранение работоспособности твердомера.

Выбор подходящей твердости по Шору А зависит не только от того, как шланг «ощущается» на ощупь; он учитывает соображения механической стабильности, эффективности уплотнения и долговечности. Твердомер 70А не зря является промышленным эталоном, поскольку он обеспечивает оптимальный баланс для многочисленных применений по перекачке жидкостей. Однако для особых сред, таких как абразивные условия, высокое-давление или криогенные условия, твердость необходимо точно откалибровать.

Компания Qingdao Bright Rubber & Plastic Co., Ltd. специализируется на производстве резиновых смесей по индивидуальному заказу. У нас есть возможность изменить твердость по Шору A шлангов из NBR, EPDM, силикона и FKM в соответствии с вашими конкретными инженерными потребностями. Для технической оценки текущих характеристик вашего шланга сообщите нашему инженерному коллективу о рабочем давлении, диапазоне температур и типе соединения.