Stopień trwałego odkształcenia przy ściskaniu jest najważniejszym kluczem do określenia trwałości uszczelnienia, a nawet wskaźnikiem „weta”.
Aby zrozumieć, możemy użyć obrazowej analogii: uszczelka jest jak lojalna sprężyna. Jej podstawową misją jest ciągłe i stabilne wywieranie siły odbicia (naprężenia kontaktowego) na powierzchnię zewnętrzną po ściśnięciu (zainstalowaniu w rowku). Ta siła odbicia mocno dociska powierzchnię uszczelniającą, zapobiegając wyciekowi medium (oleju, wody, gazu itp.).
Bezpośrednia przyczyna awarii: gdy „sprężyna” jest zmęczona i starzejąca się, nie może już się odbijać, a przyłożone ciśnienie spada poniżej punktu krytycznego, uszczelnienie ulega uszkodzeniu.
Stopień trwałego odkształcenia przy ściskaniu jest wskaźnikiem bezpośrednio mierzącym utratę zdolności odbicia „sprężyny”.
Dlaczego jest to „klucz główny”?
1. Podstawowa zasada bezpośredniego uszczelnienia
Istota uszczelnienia polega na tym, że naprężenie stykowe przewyższa ciśnienie generowane przez medium. Jeżeli stopień trwałego odkształcenia przy ściskaniu jest zbyt duży, element uszczelniający nie może odzyskać swojego pierwotnego kształtu po spłaszczeniu, a powstałe naprężenie kontaktowe gwałtownie spada. Kiedy to naprężenie jest niższe niż średnie ciśnienie uszczelnionego medium, nastąpi wyciek.
2. Jest to „kompleksowy raport z badania fizycznego” starzenia się materiału
Stopień kompresji trwałego odkształcenia nie jest izolowanym zjawiskiem, ale skoncentrowanym przejawem trwałego wewnętrznego uszkodzenia strukturalnego materiałów pod wpływem ciepła, tlenu, ośrodka, czasu i innych czynników. Przyczyną wzrostu szybkości odkształcenia jest również główna przyczyna starzenia się uszczelnienia:
Pęknięcie i sieciowanie łańcucha polimeru: Pod wpływem wysokiej temperatury i tlenu łańcuch molekularny gumy pęknie (co spowoduje zmiękczenie i sklejanie) lub nadmierne usieciowanie (co spowoduje twardnienie i kruchość), co zniszczy jego elastyczną sieć i spowoduje utratę zdolności do odbijania się.
Parowanie lub wypłukiwanie plastyfikatorów/zmiękczaczy: Gdy uszczelki są wystawione na działanie olejów lub środków chemicznych przez dłuższy czas, małe plastyfikatory mogą zostać wypłukane lub odparowane. Przypomina to utratę wilgoci przez ciasto, które twardnieje, kurczy się i traci elastyczność.
Nieodwracalne zmiany chemiczne: Niektóre gumy ulegną nieodwracalnym reakcjom chemicznym w określonych warunkach (takich jak „powrót” gumy silikonowej pod wpływem pary o wysokiej temperaturze), które trwale uszkadzają ich elastyczność.
Dlatego pomiar współczynnika trwałego odkształcenia przy ściskaniu jest w rzeczywistości symulacją i przyspieszeniem procesu starzenia się uszczelki w rzeczywistych warunkach pracy i określa ilościowo utratę jej najważniejszych parametrów (elastyczności).
3. Przewiduje koniec trwałości uszczelnienia
W warunkach laboratoryjnych możemy wykreślać krzywe-temperatury materiałów w czasie, mierząc ich szybkości trwałego odkształcenia przy ściskaniu w różnych temperaturach i czasie trwania. Korzystając z modeli takich jak równanie Arrheniusa, możemy ekstrapolować czas wymagany do osiągnięcia przez współczynnik odkształcenia trwałego przy ściskaniu progu zniszczenia w normalnych temperaturach roboczych, prognozując w ten sposób teoretyczną trwałość użytkową uszczelek.