เหตุใดซีลที่มีความแข็ง 70 Shore A จึงยังคงใช้งานไม่ได้ในระหว่างการใช้งาน

โดยสรุป: การทดสอบยาง - สิ่งที่ผู้ซื้อยางควรรู้

เหตุใดความแข็งจึงกลับมาเป็นประเด็นสำคัญในการกำหนดคุณภาพอีกครั้ง

หัวข้อเรื่องมาตรฐานความแข็งกำลังได้รับการพูดคุยกันอีกครั้งในปี 2026 นี้ เมื่อเร็วๆ นี้ มาตรฐาน D1415 ได้รับการอนุมัติอีกครั้งโดย ASTM และมาตรฐาน D2240-15(2021) ยังคงมีผลบังคับใช้ มีการประกาศโครงการแก้ไขเพิ่มเติมสำหรับ D2240 เพื่อชี้แจงรายละเอียดเกี่ยวกับการปรับสภาพและการสอบเทียบให้ชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อปลายปีที่แล้ว จะเห็นได้ว่าหากไม่มีตัวเลขความแข็ง ข้อกำหนดต่างๆ ก็ไม่สามารถอธิบายได้อย่างครบถ้วน

แบบร่างจำนวนมากระบุค่าความแข็ง 70 +/- 5 Shore A ช่วงค่าความแข็งนี้ช่วยในการควบคุมการผลิต แต่ค่าความแข็งของยางไม่สามารถระบุชนิดของพอลิเมอร์ ทำนายความต้านทานต่อของเหลว หรือพิสูจน์ได้ว่าซีลจะรับน้ำหนักได้ ผู้ซื้อยังคงต้องการทราบตำแหน่งที่ทำการทดสอบ ชนิดของตัวอย่าง และวิธีการทดสอบด้วยเครื่องมืออยู่ดี

ค่าที่วัดได้จากเครื่องวัดความแข็ง (Durometer) บอกอะไรคุณได้บ้าง

เครื่องวัดความแข็ง Shore durometer ใช้แรงกดจากหัวกดลงบนพื้นผิวภายใต้แรงสปริงที่กำหนดไว้ การเจาะลงไปน้อยกว่าจะให้ค่าตัวเลขที่สูงกว่า มาตรฐาน ASTM D2240 ระบุว่าผลลัพธ์นี้เป็นการวัดควบคุมเชิงประจักษ์ที่ได้รับอิทธิพลจากโมดูลัสและพฤติกรรมความยืดหยุ่นหนืด ดังนั้น ความแข็ง Shore A จึงวัดความต้านทานต่อการกด ไม่ใช่แรงดันในการปิดผนึก

มาตรฐาน ISO 48-4 แนะนำให้ใช้มาตราส่วน A สำหรับการทดสอบยางที่มีความแข็งปกติ ในขณะที่ Shore D ใช้สำหรับการวัดความแข็งของวัสดุที่แข็งกว่า Shore A0 สำหรับวัสดุที่มีความแข็งค่อนข้างต่ำหรือวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นเซลล์ และ Shore AM มีไว้สำหรับตัวอย่างทดสอบที่บาง

การเลือกมาตราส่วนที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ข้อมูลความแข็งของอีลาสโตเมอร์ที่แสดงออกมาดูแม่นยำมาก แต่ในความเป็นจริงแล้วมันตอบคำถามที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง

คุณจะเห็นว่า สารประกอบสองชนิดอาจมีความแข็งระดับ 70 Shore A ได้ด้วยวิธีเดียวกัน แต่จะมีการตอบสนองที่แตกต่างกันมากเมื่อวิ่งผ่านร่อง สารเติมแต่ง สารเพิ่มความยืดหยุ่น ระบบการบ่ม โพลิเมอร์ และการบ่มภายหลัง ล้วนมีผลต่อโมดูลัส การคลายตัวของความเครียด การเสียรูปถาวร และการตอบสนองต่อความเย็น ความแตกต่างเหล่านี้จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของซีลยาง หากการวัดค่าเริ่มต้นเหมือนกัน

เหตุใดผลการทดสอบ Shore A และ IRHD จึงใช้แทนกันไม่ได้

มาตรฐาน ASTM D1415 วัดการเปลี่ยนแปลงของการเจาะของลูกบอลแข็งระหว่างแรงเริ่มต้นและแรงสุดท้ายที่มากขึ้น ผลลัพธ์จะรายงานเป็นหน่วยความแข็งของยางสากล (IRHD) ASTM ระบุว่าค่า IRHD และค่า Type A สามารถเปรียบเทียบกันได้ในชิ้นงานมาตรฐานสำหรับยางวัลคาไนซ์หลายชนิด แต่ทั้งสองวิธีนั้นไม่เทียบเท่ากัน

ระยะเวลาการกด, รูปทรงของหัวกด, แรงกด และรูปทรงของชิ้นงาน สามารถทำให้ผลลัพธ์แตกต่างกันได้ การทดสอบ IRHD ประกอบด้วยวิธีการปกติ, สูง, ต่ำ และไมโคร ISO 48-2 ระบุวิธีการ N สำหรับ IRHD 35 ถึง 85 เป็นหลัก และวิธีการ M สำหรับชิ้นงานที่บางกว่าหรือเล็กกว่าในช่วงใกล้เคียงกัน

ใบรับรองที่แสดงค่าความแข็ง 72 จากการทดสอบ IRHD ไม่ควรนำไปวางคู่กับผลการทดสอบความแข็ง Shore A ที่ 69 แล้วอ้างว่ามีความแตกต่างกันเพียงสามจุด ควรเปรียบเทียบมาตรฐาน มาตราส่วน สภาพชิ้นงาน ตัวอย่าง ระยะเวลาในการทดสอบ และสถานที่ก่อน เฉพาะวิธีการที่สอดคล้องกันเท่านั้นที่จะให้แนวโน้มที่มีประโยชน์

รูปทรงเรขาคณิตบางส่วนสามารถเคลื่อนย้ายตัวเลขได้

แผ่นเรียบให้พื้นผิวที่มั่นคงแก่หัวกด โอริงมีลักษณะโค้งมนแคบ ในขณะที่ขอบบางๆ อาจวางชิดกับชิ้นส่วนแข็งได้ รูปทรงเรขาคณิตจะเปลี่ยนแปลงวิธีการกระจายแรงผ่านชิ้นส่วน และสามารถเปลี่ยนแปลงความแข็งของยางที่ปรากฏได้

มาตรฐาน ISO 48-2 มีวิธีการวัดความแข็งแบบปรากฏสำหรับพื้นผิวโค้งและกล่าวถึงโอริง การทดสอบ Micro IRHD เหมาะสำหรับพื้นที่ขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม ไม่ควรสันนิษฐานว่าค่าที่วัดได้จากชิ้นส่วนสำเร็จรูปจะเท่ากับค่าที่ได้จากแผ่นมาตรฐาน เว้นแต่แผนการตรวจสอบจะกำหนดความสัมพันธ์ดังกล่าวไว้

รอยเส้น รอยบาก พื้นผิว ความหนาเฉพาะจุด และชิ้นส่วนแทรกที่อยู่ใกล้เคียง อาจรบกวนการวัดค่าได้ ภาพวาดควรระบุว่าความแข็งของอีลาสโตเมอร์นั้นตรวจสอบจากแผ่นทดสอบ ซีลที่เสร็จสมบูรณ์ หรือทั้งสองอย่าง และควรทำเครื่องหมายบริเวณที่ยอมรับได้สำหรับการวัด

อุณหภูมิและจังหวะเวลาสำคัญกว่าที่เห็น

ยางมีคุณสมบัติยืดหยุ่นและคลายตัวซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป การอ่านค่าอย่างรวดเร็วและการอ่านค่าแบบล่าช้าอาจแตกต่างกันได้ เนื่องจากต้องใช้เวลาเพื่อให้ตัวอย่างคลายตัวหลังจากลบแรงกดออก

แน่นอนว่าอุณหภูมิมีบทบาทสำคัญอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนที่ถอดออกจากรถบรรทุกแช่เย็นอาจให้ค่าที่เทียบเคียงได้กับชิ้นส่วนเดียวกันหลังจากปรับสภาพในห้องปฏิบัติการแล้ว

โครงการแก้ไข D2240 ที่เปิดเผยต่อสาธารณะได้กล่าวถึงการตรวจสอบเงื่อนไขอย่างชัดเจน บันทึกอุณหภูมิของตัวอย่าง เวลาในการปรับสภาพ เวลาที่ใช้ในการทดสอบ และการใช้แท่นวางเครื่องมือ การทดสอบ IRHD ที่ดีต้องอาศัยระเบียบวินัยเช่นเดียวกัน มิเช่นนั้น ความแตกต่างเล็กน้อยอาจเกิดจากขั้นตอนการทดสอบมากกว่าตัวสารประกอบเอง

ควรทำให้วิธีการทดสอบสามารถทำซ้ำได้ก่อนที่จะกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดขึ้น ช่วงความแข็งของยางที่แคบเกินไปอาจทำให้เกิดการปฏิเสธที่ไม่ถูกต้องเมื่อผู้ปฏิบัติงานใช้เวลาในการทดสอบที่แตกต่างกันหรือทดสอบชิ้นส่วนที่ไม่ได้รับการรองรับ วิธีการที่เสถียรจะช่วยปรับปรุงการควบคุมประสิทธิภาพของซีลยางได้ดีกว่าการกำหนดขีดจำกัดที่ไม่สมจริง

ความล้มเหลวของโอริงของ NASA แสดงให้เห็นถึงข้อจำกัดของตัวเลขหนึ่งตัว

การประเมินโอริงของวาล์วควบคุมการไหลของกระสวยอวกาศโดย NASA ที่เปิดเผยต่อสาธารณะเป็นตัวอย่างที่น่าสนใจ หลังจากการทดสอบการรั่วไหลของฮีเลียมล้มเหลวในปี 2548 นักวิจัยได้ตรวจสอบโอริงไนไตรล์ 9 ชิ้นจากกระสวยอวกาศ 3 ลำ พบว่า 6 ใน 9 ชิ้นมีรอยแตก โดยโอริงที่รั่วมีสภาพเสียหายรุนแรงที่สุด

บริเวณรอยแตกนั้น ค่าความแข็ง Shore A สูงกว่าบริเวณอื่นเกือบสี่จุด การวิเคราะห์ทางกลแบบไดนามิกพบว่าค่าโมดูลัสการเก็บรักษาลดลงเกือบ 25% ในขณะที่ค่าการเสียรูปถาวรจากการอัดโดยประมาณอยู่ที่ 9.5% การวัดค่าความแข็งเพียงครั้งเดียวไม่สามารถอธิบายสภาพดังกล่าวได้

รายงานระบุว่า รอยแตกตามแนวรัศมีเกิดจากการโจมตีของโอโซน สารไนไตรล์ถูกผลิตขึ้นเพื่อใช้กับน้ำมันไฮดรอลิก แต่ในความเป็นจริง วาล์วได้ติดตั้งโอริงไว้ในบรรยากาศแห้ง

มีช่องว่างมากถึง 0.009 นิ้วในการออกแบบที่ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสัมผัสกับองค์ประกอบสามอย่าง ได้แก่ โอโซน (ซึ่งโดยปกติจะไม่เป็นปัญหา) อากาศภายใต้ความดัน (โอโซนจะเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับอากาศ) และอุณหภูมิที่สูงขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความล้มเหลวเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ของวัสดุกับสิ่งแวดล้อมและรูปทรงของฮาร์ดแวร์ ความแข็งของยางเพียงอย่างเดียวเป็นเพียงปัจจัยหนึ่งในหลายปัจจัย และไม่ใช่ปัจจัยหลัก

กรณีนี้แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการประเมินซีลยางอย่างละเอียดถี่ถ้วน ความแข็งอาจบ่งชี้ถึงปัญหาเฉพาะจุด แต่การวินิจฉัยอย่างครอบคลุมอาจต้องอาศัยการตรวจสอบด้วยสายตา การเสียรูปถาวรจากการบีบอัด ข้อมูลแรงดึง การตรวจสอบสื่อ และการประเมินร่องด้วยเช่นกัน ค่าที่ระบุไว้ทั่วไปไม่ใช่ข้ออ้างสำหรับสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม

ความแข็งไม่เหมือนกับแรงปิดผนึก

การซีลแบบคงที่นั้นมีประสิทธิภาพ เพราะเมื่อวัสดุถูกอัด จะเกิดแรงสัมผัสขึ้น ความแข็งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่มีอิทธิพลต่อแรงนั้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมค่าความแข็ง Shore A จึงถูกใช้เป็นตัววัดความแข็งโดยทั่วไป อย่างไรก็ตาม สารประกอบสองชนิดที่มีเกรด 70 เหมือนกัน อาจส่งผลให้เกิดแรงที่แตกต่างกันที่การบีบอัด 20% เนื่องจากเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดและอัตราการคลายตัวที่แตกต่างกัน

ช่องว่างแบบเดียวกันนี้จะปรากฏขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป สูตรหนึ่งอาจยังคงแรงที่ใช้งานได้ดีหลังจากได้รับความร้อน ในขณะที่อีกสูตรหนึ่งอาจแบนราบหรือคลายตัวลง แม้ว่าทั้งสองเริ่มต้นด้วยความแข็งของอีลาสโตเมอร์ที่คล้ายกันก็ตาม ดังนั้น การเสียรูปถาวรจากการอัด การคลายตัวของแรง การบวมตัวของของเหลว การเสื่อมสภาพจากความร้อน และการคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ จึงควรได้รับการพิจารณาควบคู่ไปกับความแข็งในแผนการตรวจสอบคุณสมบัติอย่างจริงจัง

การเติมร่องและค่าความคลาดเคลื่อนก็มีความสำคัญเช่นกัน ซีลที่แข็งกว่าในร่องเล็กอาจทำให้แรงในการประกอบเพิ่มขึ้น ในขณะที่ซีลที่อ่อนกว่าในร่องใหญ่ อาจทำให้แรงกดสัมผัสไม่เพียงพอ ประสิทธิภาพของซีลยางขึ้นอยู่กับการเลือกส่วนผสมให้เหมาะสมกับการบีบอัด ช่องว่าง แรงดัน การเคลื่อนไหว และพื้นผิว

วิธีการเขียนข้อกำหนดด้านความแข็งที่ซัพพลายเออร์สามารถทำซ้ำได้

เริ่มต้นด้วยการระบุมาตรฐานหรือมาตราส่วนที่เกี่ยวข้อง เช่น ASTM D2240 ประเภท A หรือวิธีการ ASTM D1415 หรือ ISO 48 ที่ตกลงกันไว้ ระบุค่าเป้าหมาย ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ และประเภทของชิ้นงานทดสอบที่จะใช้

ตัวอย่างเช่น ข้อกำหนด 70 +/- 5 นั้นไม่มีความหมาย หากฝ่ายหนึ่งทำการทดสอบคราบจุลินทรีย์ขนาด 6 มม. ในขณะที่อีกฝ่ายใช้โอริงขนาดเล็กในการทดสอบ

เพิ่มอุณหภูมิและเวลาในการปรับสภาพ ระยะเวลาหลังจากขึ้นรูปหรือหลังการอบแห้ง เวลาคงตัว จำนวนครั้งที่วัด และโซนการวัดที่ได้รับการอนุมัติ ระบุว่าผลลัพธ์เป็นค่าแต่ละค่า ค่ามัธยฐาน หรือค่าเฉลี่ย สำหรับการทดสอบ IRHD บนชิ้นส่วนโค้ง ให้ระบุชื่อวิธีการวัดความแข็งปรากฏหรือวิธีการวัดระดับจุลภาคที่เหมาะสม แทนที่จะปล่อยให้ผู้ตรวจสอบเป็นผู้เลือกเอง

เชื่อมโยงความแข็งของยางกับการทดสอบการใช้งาน ซีลกันน้ำมันอาจต้องการข้อมูลการแช่ของเหลว ปะเก็นแบบคงที่อาจต้องการข้อมูลการเสียรูปถาวรหรือการคลายตัวของแรงกด และซีลแบบไดนามิกอาจต้องการการตรวจสอบการสึกหรอ การทดสอบควรสะท้อนถึงตัวกลาง อุณหภูมิ ความดัน และรอบการทำงานจริง

รักษามาตรฐานการผลิตให้ใกล้เคียงกับตัวอย่างที่ได้รับการอนุมัติ

เมื่อเลือกวิธีการแล้ว ความแข็งจะกลายเป็นตัวบ่งชี้กระบวนการที่เชื่อถือได้ การเปลี่ยนแปลงอาจบ่งชี้ถึงความไม่สม่ำเสมอในการผสม วัสดุที่ไม่ถูกต้อง การบ่มที่ผิดเพี้ยน หรือการจัดเก็บที่ไม่เหมาะสม

บ่อยครั้ง แนวโน้มของชุดการผลิตให้ข้อมูลเชิงลึกมากกว่าการทดสอบเพียงครั้งเดียวภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่กว้าง

การควบคุมการผลิตควรทำให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ถึงเอกลักษณ์ของสารประกอบ ระยะเวลาการบ่ม แหล่งที่มาของชิ้นงาน การตรวจสอบเครื่องมือ และวิธีการทำงานของผู้ปฏิบัติงาน เมื่อไม่สามารถวัดชิ้นส่วนสำเร็จรูปได้อย่างน่าเชื่อถือ แผ่นตัวอย่างที่ตกลงกันไว้ซึ่งหล่อขึ้นจากชุดเดียวกันสามารถช่วยสนับสนุนการควบคุมได้ ในขณะที่การทดสอบ IRHD ของชิ้นส่วนสำเร็จรูปเป็นระยะๆ จะยืนยันว่ารูปทรงเรขาคณิตไม่ได้ปกปิดการเปลี่ยนแปลงใดๆ

แนวทางการควบคุมความแข็งของซีลของ Yida

บริษัท ต้าเหลียน ยี่ต้า พรีซิชั่น ยาง โปรดักส์ จำกัด ตรวจสอบแบบร่างโดยพิจารณาจากตัวกลาง อุณหภูมิ ความดัน ร่อง และรอบการใช้งาน การตรวจสอบนี้แยกเป้าหมายความแข็ง Shore A แบบง่ายๆ ออกจากคุณสมบัติที่ควบคุมพฤติกรรมการใช้งาน

สำหรับโครงการใหม่ Yida สามารถตกลงเกี่ยวกับวิธีการวัดความแข็งของอีลาสโตเมอร์ ประเภทของตัวอย่าง จุดวัด และช่วงการยอมรับก่อนการผลิตจำนวนมากได้ การพูดคุยเดียวกันนี้สามารถครอบคลุมถึงการเสียรูปถาวรจากการบีบอัด ขนาด รูปลักษณ์ ความเข้ากันได้ของวัสดุ และการทดสอบอื่นๆ ที่จำเป็นสำหรับการใช้งาน แทนที่จะพึ่งพาตัวเลขที่สะดวกเพียงตัวเดียว

การบันทึกข้อกำหนดด้านวัสดุและกระบวนการช่วยให้ประสิทธิภาพของซีลยางสอดคล้องกับตัวอย่างที่ได้รับการอนุมัติ เมื่อมีการร้องขอการทดสอบ IRHD หรือการตรวจสอบชิ้นส่วนสำเร็จรูป Yida จะบันทึกเงื่อนไขเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบรายงานในภายหลังบนพื้นฐานเดียวกันได้

ส่งแบบร่าง วัสดุที่ใช้ ช่วงอุณหภูมิ ความดัน ประเภทการเคลื่อนที่ ปริมาณที่ต้องการ และข้อกำหนดความแข็งของยางปัจจุบันให้ Yida Yida จะตรวจสอบว่าความแข็งระดับ Shore A ที่ร้องขอเป็นไปได้หรือไม่ และระบุข้อมูลเพิ่มเติมที่จำเป็นก่อนทำการผลิตตัวอย่างหรือเสนอราคา