공압 시스템의 표면 마감 및 마찰 계수를 최적화하는 방법

빠르게 진행되는-산업 자동화 영역에서 매우 정확한 조립 라인과 지속적인 유지 관리 문제의 차이는 표면 품질이 몇 미크론에 불과한 경우가 많습니다. 빠르고 반복적인 움직임으로 잘 알려진 현대 공압 시스템은 동적 씰에 상당한 스트레스를 가합니다. 공압 실린더가 일정 기간 동안 유휴 상태일 때 엘라스토머가 접촉 표면에 달라붙어 스틱-슬립 효과라고 하는 상황이 발생합니다.

마찰 계수를 세심하게 조절하지 않으면 시동 시 시스템에 '고정'-이 발생하여 위치가 부정확해지고 과도한 열이 축적되며 밀봉 립이 조기 마모되는 현상이 발생합니다. 엔지니어의 경우 동적 밀봉을 효과적으로 관리하려면 엘라스토머와 금속 표면 마감 사이의 마찰 공학적 상호 작용을 철저히 파악해야 합니다.

공학적인 용어로 말하면,마찰계수(μ)두 물체 사이의 마찰력과 두 물체를 함께 누르는 힘의 비율입니다. 그러나 고분자 과학에서는 두 가지 중요한 단계를 구별해야 합니다.

돌파 마찰(정적):씰과 실린더 벽 사이의 분자 접착을 극복하는 데 필요한 초기 힘입니다. 이는 일반적으로 고무의 점탄성 특성으로 인해 주행 마찰보다 훨씬 높으며, 이로 인해 시간이 지남에 따라 결합 표면의 미세한 계곡으로 흘러 들어갈 수 있습니다.

실행 마찰(동적):지속적인 움직임 중에 경험하는 힘.

고정밀-공압 분배기에서는 브레이크아웃 마찰이 높으면 '응답 지연'이 발생합니다. 시스템이 계속 움직일 때보다 움직이기 시작하려면 더 많은 압력이 필요하므로 불안정하고 진동하는 동작이 발생하여 민감한 로봇 구성 요소가 손상될 수 있습니다.

고무 마찰은 두 가지 구성 요소로 구성되어 있기 때문에 독특합니다.부착그리고흉한 모습. 접착은 엘라스토머 사슬이 짝을 이루는 표면과 결합하는 분자 수준에서 발생합니다. 변형 마찰은 실린더의 표면 거칠기에 의해 고무가 "쟁기질"될 때 발생합니다.

성능을 최적화하기 위해 우리는 다음에 중점을 둡니다.마이크로-기하학씰 표면의 모습입니다. 특정 표면 질감을 설계함으로써 씰은 윤활을 위한 미세한 저장소 역할을 합니다. 씰이 고속으로 움직일 때 이 골짜기에서 윤활유를 끌어와서유체역학적 윤활 필름. 오일 또는 그리스의 얇은 막은 고무를 금속에서 분리하여 "고체-대-고체" 마찰을 훨씬 더 낮은 "유체" 마찰로 효과적으로 대체합니다.

~에칭다오브라이트고무플라스틱유한회사, 우리는 마찰을 최소화하고 정지를 방지하기 위해 세 가지 주요 전략을 활용합니다.

내부 윤활(저-마찰 NBR):우리는 흑연, 이황화 몰리브덴(모S2) 또는 PTFE 마이크로-분말. 씰이 사용 수명 동안 약간 마모되면서 이러한 윤활제가 표면으로 이동하여 지속적인 자체 윤활 인터페이스를 제공합니다.{2}}

PTFE 캡 씰(고무/PTFE 복합재):거의 제로에 가까운 접착력이 필요한 애플리케이션의 경우 우리는 복합 설계를 활용합니다. PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 슬라이드 링은 동적 인터페이스를 처리하는 반면, 탄성 O-링은 밀봉을 유지하는 데 필요한 "에너지 공급" 힘을 제공합니다. 이는 PTFE의 세계-저마찰 특성과 NBR 또는 FKM의 탄성 메모리를 결합합니다.

표면 처리(할로겐화):고무 고유의 "끈적임"을 줄이기 위해 우리는할로겐화(일반적으로 염소화). 이 공정은 씰 표면의 분자 구조를 수정하여 경도를 높이고 표면 에너지를 감소시킵니다. 그 결과, 장기간 사용하지 않은 후에도 달라붙지 않는 "매끄러운" 표면이 탄생했습니다.

다이나믹 씰의 효율성은 결합 표면 마감에 따라 크게 달라집니다. 우리는표면거칠기(Ra)~의0.1~0.4μm실린더 보어 또는 로드용.

표면이 너무 매끄러운 경우(Ra<0.1μm):윤활막이 형성되지 않아 진공-흡입 효과가 발생하여 브레이크아웃 마찰이 크게 증가합니다.

표면이 너무 거친 경우(Ra>0.4μm):금속 표면의 뾰족한 부분은 줄처럼 작용하여 밀봉 립을 빠르게 마모시켜 누출을 유발합니다.

뿐만 아니라,경도(Shore A에서 측정)은 중추적인 역할을 합니다. 더 단단한 화합물(예: 85 Shore A)은 압력 하에서 더 작은 접촉 면적을 나타내므로 일반적으로 총 마찰이 감소합니다. 그러나 씰을 유지하려면 더 높은 억지끼움이 필요하므로 국부적인 응력이 증가할 수 있습니다. 우리는 일반적으로 대부분의 공압 응용 분야에 대해 70-80 Shore A 범위를 목표로 하여 이러한 요소의 균형을 맞춥니다.

높은-동적 씰에 대한 적용 시나리오

고속-공압 슬라이더:사이클 시간이 밀리초 단위로 측정되는 픽-및-배치 로봇에 필수적입니다.

산업 자동화 로봇 팔:조인트와 액추에이터의 씰은 부드럽고 인간과 같은 움직임을 보장하기 위해 일관된 토크를 제공해야 합니다.-

고주파수-유압식 분배기:밸브 스풀이 열림 또는 닫힘 위치에서 "고착"되지 않고 시간당 수천 번 이동해야 하는 경우.

동적 밀봉을 마스터하는 것은 단순히 재료를 선택하는 것이 아닙니다. 그것은 마찰공학 시스템을 엔지니어링하는 것에 관한 것입니다. 특수 NBR/PTFE 복합재와 할로겐화와 같은 고급 표면 처리를 결합함으로써칭다오브라이트고무플라스틱유한회사제조업체가 스틱 슬립 효과를 제거하고 자동화 시스템의 서비스 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.-

생산 라인에서 불규칙한 동작이나 조기 밀봉 실패가 발생하는 경우 당사 엔지니어링 팀에 문의하세요. 우리는 귀하의 공압 시스템이 최대 정밀도와 최소 마찰로 작동할 수 있도록 맞춤형 CoF 테스트 및 재료 최적화를 제공합니다.