El sello estático para sistemas y su edad real.
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Un sello estático para grandes plantas en la industria o Energy Technology a menudo tienen que durar unos veinte años. Las herramientas de cálculo utilizadas anteriormente significaban que los componentes a menudo eran más grandes de lo necesario. Freudenberg Sealing Tecnologías ahora ha desarrollado un método que tiene en cuenta los cambios materiales a nivel molecular. Esto aumenta la fiabilidad con menos material.
Los sellos estáticos deben tener una vida útil muy larga en la ingeniería de plantas. ¿Debería sellarse un anclaje de la torre? Aerogenerador Para protegerlo contra la entrada de agua salada en alta mar, el sello debe funcionar correctamente durante más de veinte años. La vida útil de un sello está limitada, por un lado, por fraguado o estiramiento, es decir, relajación física. Por otro lado, el material pierde su elasticidad con el tiempo debido a cambios químicos.
Bajo la influencia del oxígeno atmosférico o del ozono, el Envejecimiento de las focas dos efectos. Las cadenas de polímeros y las redes de polímeros se rompen bajo estrés mecánico y se crean puentes de oxígeno adicionales en la red a través de procesos de oxidación. Ambos efectos influyen en las propiedades relevantes del sellado, como las presiones de contacto de las superficies de sellado, la rigidez o la capacidad de recuperar el contorno original después de la deformación (deformación residual).
Pruebas de almacenamiento con el método Arrhenius.
Como regla general, los ingenieros determinan si un material cumple con los requisitos para una aplicación específica utilizando las llamadas pruebas de almacenamiento. Una muestra de prueba se expone a temperaturas de significativamente más de 1000 ° C durante un período de tiempo más largo, generalmente 100 h.
Para predecir el envejecimiento dependiente de la temperatura, los ingenieros han extrapolado hasta ahora los valores medidos utilizando un método que se basa en Svante Augusto Arrhenius, químico sueco y premio Nobel. La regla general para esto es: un aumento de la temperatura en 10 ° C conduce a una duplicación de la velocidad de reacción. Esto permite realizar pruebas de envejecimiento acelerado a temperaturas elevadas.
Este método funciona de manera confiable si se asumen los parámetros de prueba correctos. Si este no es el caso, el pronóstico de por vida puede ser muy incorrecto. El pronóstico solo puede comprobarse mediante mediciones. No es un procedimiento satisfactorio, especialmente cuando se habla de tiempos de prueba muy largos. Por tanto, era imperativo mejorar la metodología.
Mejora el modelo de vida útil
Los expertos de FST siguieron dos puntos de partida principales: primero, mejoraron significativamente el modelo de vida útil utilizando el Ataque de oxígeno relacionó el elastómero con el comportamiento mecánico estructural del material y estableció una ecuación de oxidación química. El modelo se implementó numéricamente de manera eficiente y se implementó en un programa comercial de elementos finitos (FEM) para poder calcular cualquier geometría. El FEM ahora puede calcular los procesos de oxidación local y su efecto sobre el comportamiento mecánico del material.
Investigación central de Freudenberg a bordo
Al mismo tiempo, los ingenieros querían seguir desarrollando los métodos de medición con los que se determinan los parámetros para el modelo de material. Esto debería, por ejemplo, reducir la cantidad de sellos estáticos usados durante el proceso de envejecimiento. Cantidad de oxigeno Dejemos determinar. La extensión del ataque químico se puede estimar en función de la cantidad de oxígeno. "Gracias a la mejora de los métodos de medición, el modelo de material y la aplicabilidad a componentes tridimensionales, un procedimiento preciso para los resultados de predicción de la vida útil", explica el Dr. Boris Traber, responsable del desarrollo de avances de materiales en todo el mundo en FST.
El proceso, que se desarrolló junto con el departamento central de investigación Freudenberg Technology Innovation, se verificó por primera vez en muestras de materiales con diferentes diámetros. Ahora se usa en aplicaciones iniciales en la construcción de turbinas eólicas en alta mar.
Traber solo ve esto como Inicio de una nueva era de simulación para la tecnología de sellado: "En el futuro, podremos ofrecer a nuestros clientes de ingeniería de plantas una fecha de caducidad confiable, incluso durante períodos de tiempo muy largos". Una biblioteca con modelos para diversas geometrías de componentes y Materiales Actualmente se encuentra en construcción. Al mismo tiempo, la simulación se amplía para que también se puedan calcular ciclos específicos de la aplicación con temperaturas cambiantes y cargas mecánicas.
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