ควรใช้วัสดุซีลน้ำมันชนิดใดในเครื่องยนต์

สำหรับการใช้งานเครื่องยนต์แบบดั้งเดิมหลายประเภท ยางไนไตรล์บิวทาไดอีน (NBR) เป็นวัสดุซีลน้ำมันที่เหมาะสม เมื่ออุณหภูมิในการทำงาน สารหล่อลื่น และสภาวะแวดล้อมโดยรอบอยู่ภายในช่วงที่วัสดุนี้สามารถทนได้ แต่หากตำแหน่งที่ต้องการซีลมีอุณหภูมิสูงขึ้น ต้องสัมผัสกับของเหลวที่รุนแรง หรืออยู่ภายใต้สภาวะที่เกินขอบเขตปกติของ NBR มักจะพิจารณาใช้ฟลูออโรเอลาสโตเมอร์ (FKM) แทน การเลือกวัสดุที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับตำแหน่งการซีลจริงและสภาวะการใช้งาน โดยไม่ขึ้นกับคำว่า “เครื่องยนต์” เพียงอย่างเดียว

เครื่องยนต์มีจุดซีลหลายจุด ซึ่งแต่ละจุดไม่ได้เผชิญกับสภาวะแวดล้อมเดียวกัน

เริ่มจากการพิจารณาอุณหภูมิที่ตำแหน่งซีล

อุณหภูมิบริเวณซีลน้ำมันอาจไม่เท่ากับอุณหภูมิโดยรวมของการทำงานของเครื่องยนต์

ซีลที่ติดตั้งใกล้บริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำค่อนข้างมากอาจประสบสภาวะที่แตกต่างอย่างมากเมื่อเทียบกับซีลที่ติดตั้งใกล้เพลาหมุนที่ร้อนจัด หรือชิ้นส่วนอื่นที่ปล่อยความร้อนสูง

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น คุณสมบัติของยางอาจเปลี่ยนแปลง วัสดุอาจแข็งขึ้น นุ่มลง ยืดหยุ่นน้อยลง หรือเสื่อมสภาพได้ง่ายขึ้น ขึ้นอยู่กับสูตรผสมและระยะเวลาที่สัมผัส

นี่จึงเป็นหนึ่งในเหตุผลที่สาร FKM มักถูกเลือกใช้ในงานปิดผนึกที่ต้องการความทนทานต่ออุณหภูมิสูง เช่น ซีลเพลาแบบหมุนเชิงพาณิชย์ ซึ่งมีให้เลือกทั้งแบบ NBR และ FKM ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในการทำงานที่ต้องการ

คำถามสำคัญจึงไม่ใช่เพียงแค่

“ชิ้นส่วนนี้คือเครื่องยนต์หรือไม่?”

คำถามที่ดีกว่าคือ:

“ซีลนี้จะสัมผัสกับอุณหภูมิเท่าใดระหว่างการใช้งานอย่างต่อเนื่อง?”

NBR มักเป็นจุดเริ่มต้นที่เหมาะสม

NBR ถูกใช้อย่างแพร่หลายในซีลน้ำมันแบบทั่วไป เนื่องจากมีสมดุลที่ดีระหว่างความต้านทานน้ำมัน คุณสมบัติเชิงกล ความยืดหยุ่น และความสะดวกในการผลิต

สำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันหล่อลื่นแบบทั่วไปและอุณหภูมิในการปิดผนึกอยู่ในระดับปานกลาง NBR สามารถให้ประสิทธิภาพในการปิดผนึกและความทนทานที่เหมาะสม

นี่คือเหตุผลหนึ่งที่แคตตาล็อกซีลน้ำมันแบบเรเดียลมาตรฐานมักระบุเอ็นบีอาร์ (NBR) เป็นวัสดุพื้นฐานที่เลือกได้

อย่างไรก็ตาม การเลือกเอ็นบีอาร์เพียงเพราะเป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปนั้นไม่เพียงพอ ยังต้องพิจารณาประเภทของน้ำมัน อุณหภูมิ ความเร็วรอบของเพลา แรงดัน และสภาวะการใช้งานที่คาดว่าจะเกิดขึ้นด้วย

เมื่อเอฟเคเอ็ม (FKM) เริ่มมีความเกี่ยวข้องมากขึ้น

มักพิจารณาใช้เอฟเคเอ็ม (FKM) เมื่อการใช้งานต้องการสมรรถนะที่สูงขึ้นในด้านความต้านทานต่ออุณหภูมิ ความเข้ากันได้กับของเหลว หรือความทนทานระยะยาวต่อสภาวะการใช้งานที่รุนแรง

สำหรับเครื่องยนต์ ประเด็นนี้อาจเกิดขึ้นเมื่อซีลน้ำมันติดตั้งอยู่ใกล้บริเวณที่มีอุณหภูมิสูง หรือเมื่อสภาวะแวดล้อมรอบข้างเกินขีดความสามารถที่สารประกอบเอ็นบีอาร์ (NBR) แบบทั่วไปออกแบบมาเพื่อรับมือ

แต่เอฟเคเอ็ม (FKM) ไม่ใช่คำตอบที่ถูกต้องโดยอัตโนมัติเพียงเพราะเป็นวัสดุเกรดสูงกว่า การเลือกวัสดุควรพิจารณาภาพรวมของการใช้งานทั้งหมดเสมอ

สารประกอบซีลต้องสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพกับสารหล่อลื่น ความเร็วรอบของเพลา ช่วงอุณหภูมิ แรงดัน และการออกแบบเชิงกลพร้อมกัน

ความเร็วรอบของเพลาเองก็มีความสำคัญเช่นกัน

หนึ่ง ซีลน้ำมันเครื่อง ไม่ใช่ปะเก็นแบบคงที่

ริมฝีปากซีลกำลังสัมผัสกับเพลาที่หมุนอยู่อย่างต่อเนื่อง เมื่อความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้น ความร้อนจากแรงเสียดทานและการเคลื่อนที่ของริมฝีปากก็มีความสำคัญมากยิ่งขึ้น

ดังนั้นการออกแบบริมฝีปากจึงมีความสำคัญไม่แพ้ส่วนประกอบยาง การเลือกวัสดุที่เหมาะสมแต่ออกแบบริมฝีปากไม่เหมาะสม อาจยังส่งผลให้ประสิทธิภาพการซีลต่ำได้

ซีลเพลาแบบรัศมีถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อรองรับความสัมพันธ์แบบพลวัตระหว่างเพลาและริมฝีปากซีล

วัสดุเป็นเพียงหนึ่งในหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา

เมื่อเลือกซีลน้ำมันเครื่อง มักมีแนวโน้มที่จะให้ความสนใจเพียงวัสดุ NBR เทียบกับ FKM เท่านั้น แต่ในความเป็นจริง ต้องประเมินตัวแปรหลายประการร่วมกัน ได้แก่

อุณหภูมิในการทำงานบริเวณตำแหน่งซีล

ความเข้ากันได้กับน้ำมันหล่อลื่นและของเหลวอื่นๆ

เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลาและความเร็วในการหมุน

สภาพผิวของเพลา

ความดันที่เป็นไปได้

การสัมผัสกับฝุ่นหรือความชื้น

พื้นที่ติดตั้งที่มีอยู่

สภาวะการใช้งานที่คาดไว้

แม้แต่รุ่นเครื่องยนต์เดียวกันก็อาจใช้วัสดุซีลที่ต่างกันตามตำแหน่งที่ต่างกัน

ดังนั้น หากการใช้งานคือเพลาหมุนที่หล่อลื่นด้วยน้ำมันแบบทั่วไปและทำงานอยู่ในช่วงอุณหภูมิปานกลาง วัสดุ NBR อาจเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม แต่หากสภาพแวดล้อมในการซีลมีอุณหภูมิสูงขึ้นหรือมีความต้องการด้านเคมีมากขึ้น วัสดุ FKM ก็ควรนำมาพิจารณา

วัสดุซีลน้ำมันเครื่องที่ดีที่สุดจึงคือวัสดุที่สอดคล้องกับสภาพแวดล้อมการซีลจริง ไม่ใช่วัสดุที่มีค่าอุณหภูมิสูงสุดเพียงอย่างเดียว