معیار های طراحی و تولید اورینگ

از آنجایی که کاربرد حلقه­ های اورینگ بسیار متنوع می ­باشد، معیار های متفاوتی برای طراحی این حلقه ­ها با توجه به کاربرد آن­ها در نظر گرفته می­شود. برای مثال، پیش از تولید حلقه اورینگ معیار هایی نظیر:

• هزینه

• کمیت

• فشار آب بندی

• حرکت

• سازگاری

• عملکرد

• کیفیت

• دمای کاربرد

• روانکاری

در نظر گرفته می­شود.

انواع روش تولید اورینگ

در صنعت از روش های متعدد و متنوعی برای تولید انواع حلقه ­ اورینگ (O-Ring) مانند اورینگ وایتون، سیلیکون و … بکار گرفته می­شود. این روش ­ها عبارتند از:

• قالب­گیری تزریقی

• اکستروژن

• قالب­گیری انتقال

• قالب­گیری فشرده ­سازی

• ماشین ­کاری

در ادامه به شرح برخی از این روش ­های تولید اورینگ می­پردازیم.

تولید اورینگ از روش قالب­ گیری تزریقی

در این روش تولید حلقه اورینگ، مواد خام و اولیه این حلقه­ ها در حفره قالب تزریق می­شود. این مواد اولیه می­ توانند انواع متفاوتی داشته باشند (سیلیکون، نیتریل و …) اما به طور معمول به صورت گلوله­ های جامد در محفظه ­های مخصوص گرم شده و سپس برای تزریق در قالب آماده می­شوند.

تولید اورینگ از روش اکستروژن

در انواع روش ­های تولید اورینگ، یکی از رایج­ ترین روش­ ها اکستروژن است. در روش اکستروژن برای تولید اورینگ، مواد خام از یک یا چند قالب حلق ه­ای عبور کرده و شکل می گیرد. در بعضی از روش ­های اکستروژن از قیف­ هایی استفاده می­شود تا مواد خام بعد از عبور از این قیف ­ها گرم شده و سپس از طریق قالب، شکل گیرد. برخی دیگر از اشکال اکستروژن برای تولید حلقه اورینگ عبارتند از:

• اکستروژن سرد

• اکستروژن اصطکاکی

• میکرواکستروژن

تولید اورینگ از روش قالب­گیری تحت فشار

از دیگر روش ­های تولید اورینگ می ­توان به فرآیند قالب­گیری تحت فشار اشاره کرد. در این روش، مواد از پیش گرم شده مانند لاستیک را درون حفره­ های قالب تزریق می­ کنند و دستگاه توسط گرما و فشار با پلاگین ­های آن، مواد را شکل می ­دهند. به این روش، قالب­گیری فشرده نیز گفته می­شود.

تولید اورینگ از روش قالب­گیری انتقال

روش قالب­گیری انتقال برای تولید حلقه اورینگ مشابه روش قالب­گیری تحت فشار (فشرده) است. با این تفاوت که در این روش برخلاف روش قالب­گیری فشره از حفره قالب بسته استفاده می ­کنند. همین تفاوت باعث می­شود تا اورینگ ­های تولید شده در این روش تحت فشار بیشتری قرار گرفته، ضخیم ­تر تولید شده و سازگاری بیشتری داشته باشند.

انتخاب قالب مناسب برای تولید اورینگ

در اکثر روش­ های قالب­گیری برای تولید حلقه­ های اورینگ از قالب ­های دو کفه ­ای استفاده می­شود. هنگامی که مواد اولیه در بین این قالب­ ها قرار می­گیرد، در بین این دو کفه با فشار نسبتا زیادی فشرده می­شود. برای انتخاب قالب مناسب جهت تولید اورینگ باید به قطر حلقه مورد نظر توجه داشت. به این صورت که عرض شیار قالب باید ۱٫۵ برابر قطر حلقه اورینگ مورد نظر باشد. چرا که مواد هنگامی که بین قالب فشرده می­شوند، منبسط شده و فضای بیشتری را اشغال می­کنند.

علاوه بر قالب­ های از پیش ساخته شده می­توان از قالب­ های کامپیوتری برای تولید حلقه ­های سفارشی با اندازه­ های متفاوت استفاده کرد. برای تولید فوری این حلقه ­ها از ولکانیزه نیز استفاده می­شود که در این روش، قالب کاربردی ندارد و حلقه ­ها از طناب الاستومری اکسترود شده ساخته می­شوند.

پخت (Curing) پس از قالب­گیری مواد اولیه

مرحله پخت پس از قالب­گیری حلقه­ های اورینگ، خواص فیزیکی و عملکرد این حلقه ­ها را افزایش می­دهد. این عملیات O-ring را در معرض دمای بسیار بالا قرار داده تا استحکام کششی، انعطاف­ پذیری دمای خمش حرارتی (HDT) را بهبود ببخشد.

اکستروژن ­های اسپلایس شده و ولکانیزه

یکی دیگر از فرآیند های مورد استفاده ولکانیزاسیون اسپلایس است که از قالب برای ایجاد حلقه­ های اورینگ استفاده نمی­کند. حلقه­ های اورینگ ولکانیزه شده از طناب اکسترود شده ساخته می شوند که این طناب­ها بریده شده و به هم متصل می­شوند. آن­ها برای کاربرد های آب ­بندی استاتیک، اجرای سریع تولید و یا زمانی که فقط به چند حلقه اورینگ نیاز است استفاده می­شوند.

برای تشکیل یک حلقه اورینگ متصل و ولکانیزه، طناب اکسترود شده به طول مناسب بریده می شود و پس از آن انتهای بریده شده با استفاده از یک عامل باندینگ به هم متصل می شوند. این بخش اتصال در یک قالب با دمای بالا قرار می گیرند تا یک پیوند مولکولی در این محل ایجاد کند.

حلقه های اورینگ اسپلایس شده و ولکانیزه فقط برای استفاده استاتیک هستند و نباید با قطعات متحرک و دینامیک تماس پیدا کنند. حلقه های اورینگ اسپلایس شده و ولکانیزه در مقادیر کم تولید می­شوند و برای دوره ­های کوتاه مدت تولید ایده ­آل هستند.

حذف فلاش ­های حلقه­ های اورینگ

پس از قالب­گیری مواد اضافی در اطراف حلقه ­های اورینگ و شیار­ های قالب وجود خواهند داشت. این مواد اضافی که به عنوان فلاش شناخته می­شود، باید حذف شود تا حلقه شکل و اندازه مناسب داشته باشد. فلاش را می­توان با استفاده از سه فرآیند حذف کرد تا حلقه O-ring شکل منظم و مرتبی به خود بگیرد.

دباغی (Drumming): با قرار دادن حلقه­ های اورینگ در یک محفظه پر از سنگ و چرخش سریع این محفظه، قسمت ­های اضافی حلقه­ ها بر اثر سایش از بین می­روند.

پرداخت­کاری نمدی (Buffing): برای حلقه های بزرگ­تر که نمی­ توانند در یک محفظه قرار بگیرند، فلاش حلقه توسط عمل سایشی یک بافر حذف می­شود.

پلیسه ­زدایی (Cryogenic): یک فرآیند کنترل شده توسط کامپیوتر است که از گاز نیتروژن برای یخ زدن O-rings استفاده می­کند و باعث یخ زدن فلاش می­شود و سپس فلاش با شن حذف می­شود. این یک فرآیند ایمن است که فلاش قطر خارجی OD و قطر داخلی ID را حذف می­کند.

پخت نهایی اورینگ

هنگامی که فلاش اورینگ­ ها حذف شدند، باید برای پخت نهایی آماده شوند. مدت زمان پخت اورینگ­ ها در کوره بستگی به نوع الاستومر دارد و می­تواند از چند ساعت تا یک روز متفاوت باشد. هدف از این مرحله تثبیت حلقه و حذف هرگونه آلاینده از فرآیند تولید است.