Hidrolik veya pnömatik silindir uygulamanız için doğru contayı nasıl bulabilirsiniz?

Conta bileşenleri, hidrolik ve pnömatik sistemlerdeki en küçük bileşenlerden biridir, ancak inşaat makineleri, tarım makineleri, madencilik, plastik makineleri ve fabrika otomasyonunda verimlilik, uzun ömür ve üretkenlik açısından büyük öneme sahiptir. Conta sistemi uygulamaya uygun değilse, bu durum makine operatörü için büyük ekonomik sonuçlar doğurabilir. Makine üreticileri, conta sistemi seçiminde birçok faktörü göz önünde bulundurmalı ve güvenilir ortaklara güvenmelidir. Bu makale en önemli hususları özetlemektedir.

Conta sistemleri: Sürdürülebilirlik ve çevre uyumluluğu odak noktasında

Hidrolik ve pnömatik sistemler için uygun contaların seçimi, hem teknik gereksinimleri hem de yasal çerçeveyi değiştiren küresel trendlerden etkilenir. Hidrolikte, özellikle tarım ve ormancılık gibi ekolojik açıdan hassas alanlarda, HEES (doymuş sentetik ester bazlı hidrolik yağlar) veya HETG (bitkisel bazlı) gibi biyolojik olarak parçalanabilir sıvılar giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu sıvılar, geleneksel mineral yağlardan tamamen farklı conta malzemesi gereksinimleri ortaya koymaktadır. NBR (nitril kauçuk) gibi klasik malzemeler bu durumda genellikle yetersiz kalmaktadır, bu nedenle FKM (flor kauçuk) veya özel PU (poliüretan) gibi daha yüksek kaliteli ve uygun kimyasal dirence sahip malzemeler gerekmektedir.

Pnömatik alanında, fabrika otomasyonundaki süreçlerin giderek artan dinamizmi, pnömatik uygulamalarda daha yüksek takım sayıları ve daha kısa döngü süreleri ile sonuçlanmaktadır. Bu da sızdırmazlık sistemlerine önemli ölçüde artan bir yük getirmektedir. Stick-slip etkileri (aşırı statik sürtünme nedeniyle sarsıntılı hareketler) önlemek için, contalar çok düşük sürtünme ve aynı zamanda yüksek aşınma direncine sahip olmalıdır. PTFE (politetrafloroetilen) veya kayma modifiye edilmiş yüzeylere sahip kaplamalı elastomerler gibi malzemeler burada giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Mobil hidrolikte, makinelerin elektrifikasyonu, tahrik sistemlerine ve dolayısıyla sızdırmazlık sistemlerine yönelik taleplerin giderek artmasına neden olmaktadır. Elektrikli tahriklerle optimum sinerji etkisi sağlamak için daha kompakt, daha enerji verimli ve genellikle daha sessiz çalışan hidrolik sistemler gerekmektedir. Bu da, minimum sızıntı, düşük sürtünme kayıpları ve isteğe bağlı olarak dijital durum izleme sistemlerine entegrasyon özelliklerine sahip contalar için gereksinimler ortaya çıkarmaktadır. Dünya çapında kullanılan makineler, çok çeşitli ortam ve çevre koşullarında ve farklı ülkeye özgü standartlara uyarak güvenilir bir şekilde çalışmalıdır.

Makine tasarımcıları için bu koşullar, sızdırmazlık elemanlarının seçiminin hiç de önemsiz bir konu olmadığını ortaya koymaktadır. Güvenilir ve sağlam hidrolik ve pnömatik sistemleri entegre etmek isteyen OEM'ler için, yetkin danışmanlık ve kapsamlı sızdırmazlık çözümleri portföyü sunan güvenilir ortaklar bir zorunluluktur.

Sızıntıların ekonomik ve itibarını zedeleyen sonuçları

Sızıntılar ve bunlara bağlı kaçaklar, makine operatörleri ve makine üreticileri için çeşitli, bazen ciddi sonuçlar doğurur.
Mineral yağ bazlı sıvılar ekosistemlere veya yeraltı sularına karışırsa, bu durum büyük çevresel zararlara yol açar ve bu nedenle kesinlikle önlenmelidir.
Bu tür olaylar, sorumlu şirketler için önemli ekonomik sonuçlar doğurabilir. Yağ ve gazların çevreye sızması durumunda milyonlarca euro tutarında para cezaları uygulanabilir. Orta ölçekli makine operatörleri için bu tür meblağlar, bazı durumlarda işletmenin devamlılığını tehdit edebilir.

Makine üreticileri için ise, kapsamlı sızıntılar itibarlarını zedeler ve etkilenen makine ve cihazların satışını olumsuz etkileyebilir. Her durumda, sızıntılar bakım gerektirir ve makinelerin durmasına neden olur. Kullanım alanına bağlı olarak, bu planlanmamış duruş da büyük ekonomik zarara yol açabilir.

*Şekil 1 Bir sızıntı nedeniyle şantiye durursa, bu durum hızla pahalıya mal olur*

Tipik örnekler özellikle inşaat ve tarım sektörlerinde bulunur. Bir şantiyede bir yol finişeri planlanmamış bir şekilde durursa, en kötü durumda teslim edilen asfalt öngörülen sıcaklık aralığında işlenemez. İnşaat sürecindeki gecikmeler, ciddi sözleşme cezalarına veya tazminat taleplerine yol açabilir.
Hasatın ortasında bir biçerdöver arızalanırsa, bu durum etkilenen çiftçi için pahalıya mal olabilir. Gecikme, aşırı nem nedeniyle küf oluşumu gibi hasat veya kalite kayıplarına yol açabilir.

Sızıntı yapan pnömatik sistemler çevreye olumsuz bir etkisi olmasa da, üretim sorunlarına ve her durumda makine operatörünün maliyetlerinin artmasına neden olur. Sızıntılar, örneğin pnömatik kıskaçların tutarsız çalışmasına ve dolayısıyla gerekli bakım nedeniyle üretimin durmasına neden olabilir. Kaçan basınçlı hava da büyük bir maliyet faktörüdür. Bu nedenle, birçok nedenden dolayı sızıntılar önlenmelidir. Sızdırmazlık sistemleri, maliyetleri önlemek ve imajı korumak için çok önemlidir.

Conta seçiminde genel hususlar

Uygun contanın seçimi, hidrolik ve pnömatik silindirlerin performansı, güvenilirliği ve bakım kolaylığı için çok önemlidir. Yanlış malzeme seçimi, yetersiz ortam direnci veya elverişsiz montaj koşulları arızalara, sızıntılara veya erken aşınmaya neden olabilir. Bu durumda aşağıdaki faktörler temel olarak dikkate alınmalıdır:

• Farklı yükler ve çevre koşulları

Hidrolik ve pnömatik silindirler çok çeşitli koşullarda çalışır. Aşırı hava koşulları, güçlü basınç pikleri, yüksek sıcaklıklar, sürecin dinamikleri veya agresif ortamlarla temas, makine ve alt sistem tasarımcılarının dikkate alması gereken faktörlerden sadece birkaçıdır.

• Ortam direnci

Farklı akışkanlar, farklı özellikler: klasik mineral yağlar, sentetik akışkanlar, biyolojik olarak parçalanabilir yağlar veya basınçlı hava, kullanılan sızdırmazlık malzemelerine çok çeşitli gereksinimler getirir.

• Sürtünme ve aşınma

Aşırı sürtünme, enerji kayıplarına yol açar ve stick-slip etkileri oluşturabilir. Aynı zamanda, conta, yüksek döngü sayılarına dayanacak kadar aşınmaya dayanıklı olmalıdır, aksi takdirde sızıntı riski vardır.

• Yüzey pürüzlülük değerleri ve kalitesi

Contalar, kayan veya hareketli yüzeylerle temas halinde çalışır. Yüzey çok pürüzlü ise, bu aşınmayı hızlandırabilir, sızıntılara veya contanın tahrip olmasına yol açabilir. Buna karşılık, conta yüzeyi çok pürüzsüzse, gerekli yağlama filminin oluşmasını engeller veya yapışma-kayma etkilerine yol açabilir. Bu nedenle, en iyi pürüzlülük değerini ve optimum yüzey kalitesini sağlamak için contanın optimum şekilde işlenmesi önemlidir. Bunun için üretim sırasında mikro ve makro yapılar eklenir.

• Malzeme seçimi

Hidrolik ve pnömatik uygulamalar için contalar çeşitli malzemelerden üretilir. Aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi, bu malzemelerin her birinin kendine özgü avantajları vardır.

Malzeme	Özellikler	Tipik uygulama
NBR (nitril kauçuk)	İyi yağ direnci, sınırlı sıcaklık direnci	Standart hidrolik silindir uygulamaları
FKM	Mükemmel kimyasal ve sıcaklık direnci	Sıcak akışkanların kullanıldığı uygulamalar (örneğin plastik makineleri)
PU (Poliüretan)	Aşınmaya karşı çok dayanıklı, mekanik olarak stabil	Yüksek basınçlı uygulamalar (örneğin inşaat makinelerinde)
PTFE	Çok düşük sürtünme, ortama dayanıklı	Yüksek basınç ve yüksek hızlara sahip dinamik uygulamalar

Hidrolik silindirler için contalarda önemli olan özellikler

Hidrolik sistemler, düşük bakım gereksinimi, kolay kullanım, uzun hizmet ömrü ve yüksek güç yoğunluğu gibi sayısız avantajları nedeniyle çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Bu sistemlerde hidrolik silindirler presleme, kaldırma ve itme gibi işlevlerden sorumludur. En yaygın uygulama alanları şunlardır:

Tarım
Madencilik
İnşaat makineleri
Hidrolik presler
Demir ve çelik endüstrisi
Mobil cihazlar

Contanın seçimi, sistemin bütünsel bir şekilde anlaşılmasını gerektirir: Basınç, ortam, dinamik, montaj alanı ve çalışma koşulları birlikte düşünülmelidir. Bu temel unsurlar, bir hidrolik sistemin performansını ve ömrünü belirler. Ancak bu şekilde sızıntılar, enerji kayıpları ve erken aşınma önlenebilir.

Mobil makineler veya sabit hidrolik sistemler tasarlayan mühendisler, silindir uygulamaları için conta seçerken aşağıdaki hususlara dikkat etmelidir.

• Yüksek basınç direnci

Hidrolik silindirler 100–400 bar çalışma basıncıyla çalışır, yüksek basınçlı uygulamalarda basınç zirveleri çok daha yüksek olabilir. Bu aşırı basınç, sızdırmazlık malzemesinin sızdırmazlık boşluğundan dışarı çıkmasına, yani ekstrüzyona neden olabilir. Bu nedenle, sızdırmazlık malzemesi bu basınç piklerine uygun olarak tasarlanmalıdır. Bunun için örneğin destek veya yedek halkalar kullanılabilir.

• Sıcaklık direnci ve ortam uyumluluğu

Özellikle mobil makinelerde ortam sıcaklıkları aşırı derecede değişebilir. Hidrolik sistemler, –40 °C'lik en düşük sıcaklıklardan +50 °C'lik çöl sıcağına kadar güvenilir bir şekilde çalışmalıdır. Buna ek olarak, +150 °C'ye kadar hidrolik yağ sıcaklığı da etki eder. Mineral yağdan sentetik ester bazlı sıvılara kadar giderek daha fazla çeşitlenen bileşimleri göz önüne alındığında, hidrolik sıvısı da kullanılan contaya büyük etki eder. Kullanılan conta malzemesi, bu geniş sıcaklık aralığına ve bazı durumlarda agresif ortamlara dayanıklı olmalıdır. Yanlış malzeme kullanılması, contanın şişmesine, çatlamasına veya sertleşmesine neden olarak sızdırmazlık etkisini olumsuz yönde etkileyebilir.

• Conta geometrisi ve aşınma direnci

Conta geometrisi, sistemde oluşan sürtünme üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Aşırı sürtünme, enerji tüketimini artırır, stick-slip efektlerine (sarsıntılı çalışmaya) yol açabilir ve bileşenleri ısıtabilir. Bu nedenle, makinesinin verimliliği ve etkinliği üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, yüksek performanslı çözümler, yağlama filmini optimum düzeyde tutmak ve sürtünmeyi azaltmak için çok dudaklı contalar veya asimetrik conta geometrisi kullanır. Çünkü hidrolik silindirlerdeki piston ve çubuk contaları milyonlarca strok boyunca dinamik yüklemeye maruz kalır ve yine de her zaman eşit bir sızdırmazlık sağlamalıdır. Conta ile karşı yüzey arasındaki yağ filmi bu konuda belirleyicidir. Sürtünme ve sızıntıları önlemek için contaya etki eden ön gerilim de doğru ölçüde seçilmelidir.

Hidrolikteki muazzam kuvvetler göz önüne alındığında, çapraz kuvvetlerin contaya etki etmesini önlemek gerekir. Aksi takdirde, düzgün olmayan sızdırmazlık ve aşınma meydana gelebilir. Bu amaçla, bu kuvvetleri emen kılavuz halkalar kullanılır.

Son olarak, özellikle mobil makineler tozlu veya kirli ortamlarda çalışır. Conta sisteminin görevi, bu kir parçacıklarını silindir tahrikinden uzak tutmaktır. Silindir sistemindeki katı parçacıklar, kaldırma kalitesini etkileyebilir, çubuk yüzeyine zarar verebilir ve yağlama filmini bozarak sızıntı ve aşınmaya neden olabilir. Genellikle PU veya PTFE'den üretilen çubuk contaları ve sıyırıcıların kombinasyonu, kirlenmeye karşı etkili bir önlem olabilir. En zorlu uygulamalarda, kapalı sızdırmazlık sistemlerinin veya çoklu sızdırmazlık sistemlerinin kullanılması gerekebilir.

Bakım durumları için, özellikle uzun servis süreleri ve makine duruşlarının büyük ekonomik sonuçlar doğurabileceği uygulamalarda, montaj kolaylığı da dikkate alınmalıdır.

• Karşı yüzeylerin yüzey kalitesi

Hidrolik uygulamalarda da, contanın piston kolu veya silindir deliği ile etkileşimi, güvenilir sızdırmazlık için belirleyici bir faktördür. Sızdırmazlık temas yüzeyi, örneğin piston kolu veya mil bölgesi için ISO 6194-1, sertleştirilmiş ve taşlanmış mil yüzeylerinde Ra = 0,2 µm ila 0,63 µm pürüzlülük ve R_max = 0,8 µm ila 2,5 µm maksimum tepe değeri gerektirir. Gövde deliği için yüzey, ISO 468'e göre maksimum Ra ≤ 3,2 µm veya R_max ≤ 12,5 µm olabilir.

Pnömatik silindirler için contalarda önemli olan hususlar

Daha önce de belirtildiği gibi, hidrolik ve pnömatik conta elemanlarının çalışma koşulları ve gereksinimleri temel olarak farklıdır. Pnömatik contalarda özellikle nelere dikkat edilmelidir?
Pnömatik silindirler düşük basınçlarla, genellikle maksimum 10 bar'a kadar çalışır. Silindirlerin hareketleri genellikle hızlı, kısa ve yüksek frekanstadır. Düşük bir yapışma sürtünmesi bile yapışma-kayma (stick-slip) fenomenine yol açabilir. Bu nedenle pnömatik contalar, örneğin PTFE veya özel kaplamalı PU kullanılarak kaygan olmalıdır. Basınçlı hava genellikle az miktarda yağlayıcı içerir veya tamamen kuru ol , örneğin temiz oda uygulamalarında. Bu nedenle, conta malzemeleri yağlama olmadan da çalışmalıdır, aksi takdirde hızlı aşınma veya conta arızası riski vardır. Conta ayrıca, yoğuşma yağı, kurutucu maddeler veya temizleme gazları gibi basınçlı hava katkı maddeleriyle uyumlu olmalıdır. FKM malzemeleri bu amaçla kendini kanıtlamıştır.
Sistem basıncının sızdırmazlık etkisini ek olarak aktive ettiği hidrolikte olduğu gibi, pnömatik contalar bu basınç etkileri olmadan da sızdırmazlık sağlamalıdır. Bu nedenle, düşük basınç aralığında sızdırmazlık sağlamak için contanın iyi bir ön gerilimi veya özel bir geometri gereklidir.
Pnömatik sistemlerde her zaman birikebilen partiküllerin neden olduğu kontaminasyonu ve buna bağlı sızıntıları önlemek için, gerekirse sıyırıcılar veya entegre filtreler içeren sızdırmazlık sistemleri kullanılmalıdır.

Pnömatik silindirler, örneğin paketleme makinelerinde veya otomasyonda, genellikle milyonlarca döngü tamamlar. Bu nedenle, bu uygulamalarda contalar aşınmaya dayanıklı, termal olarak kararlı ve dinamik yükleme kapasitesine sahip olmalıdır.
Özellikle pnömatik sistemlerde, uygun olmayan yüzey pürüzlülükleri (özellikle oluk tabanında) sızıntılara neden olabilir. Pnömatik sistemlerde, çubuğun dinamik çalışma yüzeyinin 55 ila 60 HRC arasında bir sertliğe sahip olması ve 25 ila 40 μm sert krom kaplanması önerilir. Delik yüzeylerinin honlama, taşlama ve sert eloksal gibi işlemlerle işlenmesi önerilir.
Pürüzlülük Rmax, DIN ISO 4287'ye göre yüzey kalitesi spesifikasyonunun en önemli bileşenidir. Rmax, tekil ölçüm aralıklarının en büyük tekil pürüzlülük derinliğidir. Rz, tüm tekil ölçüm aralıklarının tekil pürüzlülük derinliklerinin aritmetik ortalamasına karşılık gelir. Dinamik çalışma yüzeyinin değerlendirilmesi için, pürüzlülük derinliği Rp ve ölçülen pürüzlülük Rz'nin tekil ölçüm değerlerinden elde edilen katsayı kullanılmalıdır. Rp, tekil ölçüm aralığı içinde merkez hattından en yüksek profil tepesine olan mesafeyi ifade eder. Rp/Rz <0,5 olan profiller, elastomer sızdırmazlık elemanlarının aşınma ve ömrü açısından pnömatik uygulamalar için uygun bir değerdir. Rp/Rz > 0,5, açık profillerde sızdırmazlık elemanlarının erken aşınmasına neden olur.

Kaynak:

Uygulamanız için doğru sızdırmazlık çözümü

Türkiye'nin İzmir şehrinde bulunan Kastas Sealing Technologies, 40 yılı aşkın süredir premium makine üreticilerinin önde gelen ortaklarından biridir. Deneyimli Ar-Ge ekibi, standart çözümlerden müşteriye özel özel çözümlere kadar en zorlu uygulamalar için özel çözümler geliştirir. Kastas, sızdırmazlık elemanlarını sıfırdan yeniden tasarlamak için tüm işleri şirket içinde gerçekleştirir. 40.000 m2'lik üretim tesisleri ile şirket, ürün tasarımından hammadde tedarikine ve üretime kadar tüm süreçleri şirket içinde gerçekleştirebilmektedir. Prototip üretiminden önce, Kastas geliştirme ekibi, geliştirme maliyetlerini azaltmak ve en iyi çözümleri oluşturmak için sonlu elemanlar analizi gibi kapsamlı simülasyonlara güvenmektedir. Buna ek olarak, sıvı teknolojisindeki sürekli artan gereksinimleri karşılayabilmek için şirketin kendi elastomer kompozit malzemeleri de katkıda bulunmaktadır. Şirket içi test ve deneme merkezi, Kastas'ın hidrolik ve pnömatik pistonlar ve çubuklar için sızdırmazlık çözümlerini piyasaya sürmeden önce yüksek ve düşük basınç altında sızıntı, sürtünme, aşınma, ekstrüzyon, sıcaklık direnci ve stick-slip etkisi açısından kapsamlı bir şekilde test etmesine olanak tanır.
Kastas ürün portföyü, tüm hidrolik ve pnömatik silindir uygulamaları için çubuk ve piston contaları, statik contalar, sıyırıcılar, kılavuz elemanları, O-ringler ve dönme contalarını içermektedir. Toplamda, inşaat makineleri, tarım makineleri, mobil hidrolik, endüstri, madencilik ve metal işleme alanlarında kullanılmak üzere 15.000'den fazla varyant mevcuttur.
Kastas'ın ürün portföyüne buradan ulaşabilirsiniz: https://www.kastas.com/urunler

Kastas, SmartSeal ile acil ve özel müşteri taleplerine 24 saat içinde yanıt verebilen bir üretim hizmeti sunmaktadır. Son teknoloji CNC tesisleri ile müşteriye özel conta çözümleri dakikalar içinde gerçekleştirilmektedir.
SmartSeal hizmeti ayrıca, conta üretimi için müşteriye özel yarı mamullerin üretimini de kapsamaktadır. SmartSeal Material Solutions, yüksek kaliteli hammaddeler kullanarak, çoğunlukla PTFE, poliüretan ve kompozit malzemelerden, çeşitli boyut ve malzeme seçeneklerinde yüksek performanslı polimer yarı mamuller üretmektedir.
SmartSeal hizmeti hakkında daha fazla bilgi: https://www.kastas.com/smartseal

Conta çözümlerinin tedarikini daha müşteri dostu hale getirmek için Kastas, seal-Link ile kendi çevrimiçi mağazasını sunmaktadır. Akıllı arama ve sezgisel filtre fonksiyonları sayesinde, ilgilenenler uygulamaları için uygun contayı ve stok durumu ve ürün fiyatları hakkında bilgileri hızlı ve kolay bir şekilde bulabilirler. Alternatif olarak, çeşitli ürünler hakkında kapsamlı bir genel bakış elde etmek için çok sayıda kategori mevcuttur.
Seal-Link çevrimiçi mağazasına buradan ulaşabilirsiniz: https://www.seal-link.com/tr-TR/

İnşaat makineleri, tarım makineleri, plastik makineleri, fabrika otomasyonu ve madencilik ekipmanları üreticileri, Kastas Sealing Technologies'de araştırma ve geliştirme ile üretim alanındaki uzmanlığıyla ikna edici, yetkin ve deneyimli bir ortak bulurlar. Bu makinelerin tasarımcıları, deneyimli satış mühendislerinden danışmanlık alarak uygulamaları için en uygun sızdırmazlık çözümünü bulabileceklerinden emin olabilirler. Kastas, 80 ülkede uluslararası bir satış ağına sahiptir. Hamburg'un kuzeyinde bulunan Kastas Europe, tüm ürün yelpazesini barındıran ve 24 saat içinde Avrupa çapında teslimat garantisi veren kendi satış merkezine sahiptir.

Uygulama örnekleri İnşaat makineleri

İnşaat makineleri, aşırı çevre koşullarında (sıcak, soğuk, toz, kir, nem) onlarca yıllık çalışma ömrü boyunca yüksek performans gösteren son derece karmaşık makinelerdir. Gerekli güç yoğunluğunu sağlamak için yüksek basınçlı hidrolik sistemlerle çalışırlar. Bu nedenle, mükemmel statik ve dinamik sızdırmazlık performansı, düşük sürtünme, ekstrüzyona karşı direnç ve uzun hizmet ömrü ile karakterize edilen yüksek sızdırmazlık etkili sızdırmazlık elemanları gereklidir.
Kastaş Sealing Technologies, yüksek ve düşük sıcaklıklara dayanıklı ve ortam uyumluluğunu sağlayan yüksek performanslı malzemeler ve kompozitler kullanarak bu gereksinimleri karşılayan yenilikçi ve güvenilir çözümler tasarlar ve geliştirir.
Kastas'ın sektör çözümleri hakkında daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz: https://www.kastas.com/dokumanlar

• Tekeri yükleyici ve ekskavatörler için sızdırmazlık sistemi