اختبار تورم / غمر المطاط
RUBBER SWELLING / IMMERSION TEST
تقييم مقاومة المطاطات للزيوت والوقود والمذيبات الكيميائية بالغمر المتحكم وتقرير قياسي.
عرض كامل للاختبار
اختبار التورم أو الغمر هو الطريقة الأساسية لتقييم التوافق الكيميائي للإيلاستومرات مع سوائل الخدمة. فعند ملامسة المطاط لزيت أو وقود أو مذيب، يمكن لجزيئات السائل أن تنتشر داخل الشبكة البوليمرية وتسبب تورمها. ويتوقف مقدار التغير على قطبية الإيلاستومر وكثافة التشابك، أي حالة الفلكنة، وعلى طبيعة السائل نفسه. ويبقى مبدأ التشابه الكيميائي مهماً؛ فالإيلاستومرات القطبية مثل NBR تُختار غالباً لخدمات كثيرة تعتمد زيوتاً معدنية غير قطبية، مع مراعاة جميع ظروف الخدمة. تُغمر عينة مطاطية لمدة محددة، عادةً 22 أو 70 ساعة، في سائل مرجعي أو في سائل العميل المتفق عليه وتحت درجة حرارة مضبوطة. وتشمل الأوساط المرجعية زيوت IRM 901 و902 و903 ذات الشدة المختلفة، وسوائل Fuel A وB وC. وبعد التعرض تُقاس تغيرات الكتلة والحجم والصلادة والأبعاد وفق زمن المعالجة والمناولة المحدد في الطريقة. وعندما يتوافر وسط الخدمة، فإن الاختبار في سائل العميل الفعلي قد يعطي أساساً هندسياً أقرب إلى الواقع من السائل المرجعي وحده. وتزداد أهميته عند اختيار مواد حلقات O وحشيات علبة التروس ومانعات تسرب المحرك والأنظمة الهيدروليكية لظروف تشغيل محددة.
من دون اختبار التورم والتعرّض للسوائل
قد يظل انحراف في التركيبة أو جودة القطعة غير مكتشف حتى يصل إلى العميل.
مع اختبار التورم والتعرّض للسوائل
إن اختيار مادة حلقة O من دون دليل تعرض للسائل يشبه تركيب قطعة مجهولة في نظام هيدروليكي عالي الضغط. فقد تتورم بعض الإيلاستومرات أكثر من 50% في زيت غير متوافق، وتفقد شكلها وتضعف الإحكام، وغالباً بعد أن يصبح الوصول إلى القطعة صعباً. وتوفر بيانات الغمر أساساً قائماً على الدليل لاتخاذ قرار المادة.
اختبار التورم والتعرّض للسوائل في 5 مراحل — من العينة إلى النتيجة
تسجيل الكتلة والأبعاد الابتدائية
تُوزن العينات بميزان تحليلي ذي وضوح 0.001 غ، وتُقاس الأبعاد بقدمة رقمية بدقة 0.01 مم. وتشكل هذه القيم المرجعية أساس جميع حسابات التغير.
اختيار السائل والحرارة
يُختار الوسط المرجعي حسب الخدمة المستهدفة؛ فقد يستخدم IRM 903 لبرنامج تعرّض زيتي شديد، وFuel B للتعرض المرتبط بالبنزين، وASTM Oil No. 1 لظروف الزيت الأخف. وعند توفيره يمكن استخدام سائل العميل الفعلي. تضبط حرارة الغمر ضمن البرنامج المتفق عليه، وغالباً من 23 إلى 150 °م.
الغمر تحت ظروف مضبوطة
تُغمر العينات كلياً في وعاء مغلق يحوي كمية كافية من السائل، ويكون حجم السائل إلى العينة عادةً 15:1 على الأقل. ويحفظ الوعاء في فرن مضبوط، غالباً ضمن ±1 °م، لمدة 22 أو 70 ساعة المتفق عليها.
الإخراج والمسح بطريقة ثابتة
تُخرج العينات بملقط ويُمسح سطحها بمادة نظيفة خالية من الوبر، لا بمذيب. وتُؤخذ القياسات خلال النافذة المحددة بعد الإخراج، وعادةً خلال 1 إلى 5 دقائق، حتى لا يغيّر التبخر أو فقدان السائل الإضافي النتيجة.
القياس والحساب والتقييم
تُقاس الكتلة والأبعاد وصلادة Shore A من جديد. ثم تُحسب تغيرات الحجم والكتلة والصلادة والأبعاد وتُقارن بمعايير قبول العميل أو القطعة المتفق عليها.
استخدام نتائج اختبار التورم والتعرّض للسوائل في تحسين الإنتاج
اختيار مادة حلقة O على أساس الدليل
كدليل أولي عملي: NBR لزيوت معدنية كثيرة ووقود الديزل، وFKM لزيوت اصطناعية كثيرة وخدمات وقود عطرية، وEPDM للغليكولات وسائل الفرامل، والسيليكون لزيوت السيليكون. ويؤكد اختبار الغمر الملاءمة ببيانات مقاسة لا بافتراضات عامة عن عائلة المادة.
كشف استخلاص الملدّنات
قد يدل انخفاض كتلة العينة بعد التعرض على أن السائل استخلص الملدّنات من المركب. وزيادة الصلادة وفقدان المرونة الناتجان قد يؤثران في الخدمة بقدر تأثير التورم المفرط.
اختبار سائل الخدمة الحقيقي
السوائل المرجعية لا تمثل دائماً الوسط الميداني. فالزيوت الاصطناعية الجديدة والشحوم القائمة على البولي ألفا أوليفين والسوائل الهيدروليكية القابلة للتحلل قد تتصرف بشكل مختلف. ويقدم اختبار سائل العميل الفعلي الدليل الأكثر صلة.
هيكل تقرير الاختبار
بنية تقرير توضيحي لاختبار غمر NBR بصلادة 70 Shore A — القيم مثال للعرض وليست ادعاءً منشوراً عن منتج.
بيانات الاختبار
نتائج القياس
← اسحب| المعامل | الرمز | القيمة | Spec | الحالة |
|---|---|---|---|---|
| تغير الكتلة | ΔW | +8.4% | ≤ +15% | مطابق |
| تغير الحجم | ΔV | +9.1% | ≤ +15% | مطابق |
| تغير الصلادة | ΔH | −4 Shore A | −10 إلى +5 | مطابق |
| تغير الطول | ΔL | +3.0% | — | يُبلّغ عنه |
| تغير العرض | ΔW | +2.8% | — | يُبلّغ عنه |
| تغير السماكة | ΔT | +3.3% | — | يُبلّغ عنه |
| الحالة الظاهرية | — | لم تُلاحظ تشققات أو تغيرات لونية | — | مطابق |
طريقة الاختبار
تُوزن العينة وتُقاس أبعادها قبل غمرها في سائل مرجعي مختار مثل زيت IRM 903 أو Fuel B، أو في سائل خدمة العميل، وعند درجة الحرارة المحددة. وبعد الإخراج يُمسح السطح بعناية من دون مذيب وتُسجّل تغيرات الكتلة والحجم والصلادة.
ظروف الاختبار
درجة الغمر: 23 أو 70 أو 100 أو 150 °م بحسب الاتفاق. المدة المعتادة: 22 أو 70 ساعة. السائل: وسط مرجعي قياسي أو سائل الخدمة الفعلي للعميل.
التفاصيل الفنية
مجالات الاستخدام
الدعم الفني
ميزان تحليلي بوضوح 0.001 غ لقياس تغير الكتلة
أفران متعددة لبرامج تعرض متوازية بدرجات حرارة وسوائل مختلفة
إمكانية تضمين تعرض بسائل العميل ضمن النطاق المتفق عليه
بنية تقرير بسبعة مؤشرات: الكتلة والحجم والصلادة وثلاثة أبعاد والحالة الظاهرية
إمكانية تعريف برنامج يجمع الغمر والشيخوخة لمحاكاة خدمة مانع التسرب الهيدروليكي ذات الصلة
الأسئلة الفنية الشائعة
يُحدد حد القبول بتصميم القطعة وظروف خدمتها. يُستخدم تغير حجم حتى +15% أحياناً كمعيار فحص عام؛ وغالباً ما يُفضّل نحو 10% أو أقل، بينما قد تتطلب خدمات النفط والغاز الحرجة حداً أشد يُتفق عليه. كما أن الانكماش قد يكون خطيراً بقدر التورم ويجب تقييمه.
نعم. يمكن للعميل توفير وسط الخدمة وتعريف برنامج التعرض حوله. وقد يكون ذلك أكثر تمثيلاً من السائل المرجعي، ولا سيما للزيوت الاصطناعية أو الخلطات الخاصة.
يُستخدم FKM على نطاق واسع عندما تُطلب مقاومة واسعة للزيوت المعدنية وكثير من الزيوت الاصطناعية والوقود. ويُعد NBR اقتصادياً لخدمات زيت ووقود تقليدية كثيرة. أما EPDM فهو مناسب عادةً للسوائل القائمة على الغليكول وسائل الفرامل، ولا يُختار عادةً للزيوت المعدنية. ويظل الاختيار النهائي مرتبطاً بالسائل الفعلي والحرارة والضغط ومدة التعرض.
قد يستخلص السائل الملدّنات أو مكونات ذائبة أخرى من المركب. ويؤدي هذا الاستخلاص إلى انخفاض الكتلة وزيادة الصلادة وانخفاض المرونة، ولذلك يستحق الاهتمام الهندسي نفسه الذي يستحقه التورم الموجب المفرط.
طلب اختبار التورم والتعرّض للسوائل
أرسل المادة وحالة العينة والمعيار المناسب والقرار الذي يجب أن يدعمه هذا الاختبار.