Un raccordo che sigilla perfettamente al banco di prova a temperatura ambiente può comunque guastarsi una volta installato su un'apparecchiatura lasciata all'aperto durante un inverno canadese o a contatto con un blocco motore sotto il sole estivo. È raro che i raccordi idraulici si guastino a causa di temperature elevate o basse, come accade per la pressione eccessiva; in questi casi, la tenuta si irrigidisce o si indebolisce fino a perdere la sua flessibilità. La perdita è solo un indicatore del fatto che il danno si è già verificato da tempo. Per i distributori che spediscono in climi diversi, sapere come la temperatura influisce su un raccordo e quale componente si guasta per primo è più importante di qualsiasi singolo dato tecnico.
Il corpo in acciaio di solito non è l'anello debole
L'acciaio al carbonio può sopportare una gamma di temperature più ampia di quanto la maggior parte delle persone creda. Il pericolo all'estremità inferiore della scala di temperatura non risiede nella corrosione, ma piuttosto nella tendenza dell'acciaio a diventare fragile a causa del freddo. Questa è una vera preoccupazione nelle condotte artiche e nell'acciaio strutturale, ma per Raccordi adattatori idraulici Nell'uso esterno ordinario, l'acciaio al carbonio standard rimane ampiamente entro i limiti di sicurezza fino alle tipiche temperature minime dei climi freddi. È in condizioni di freddo estremo, con temperature sostenute inferiori a circa -40 °C/-40 °F, che gli acciai speciali per basse temperature, come quelli della norma ASTM A333 o A350 LF2, iniziano a fare la differenza. In condizioni estreme, l'acciaio sopporta temperature di gran lunga superiori a quelle di qualsiasi guarnizione o fluido idraulico. In realtà, tuttavia, la temperatura limite del raccordo dipenderà non dal materiale di cui è composto, bensì dal sigillante utilizzato.
La guarnizione è il punto in cui la temperatura effettivamente vince o perde.
La maggior parte dei raccordi idraulici in acciaio è sigillata con un elastomero, e l'intervallo di temperatura di tale materiale rappresenta solitamente il vero fattore limitante dell'intero gruppo.
L'NBR (nitrile) è la scelta standard per le applicazioni idrauliche generiche, con temperature di esercizio comprese tra circa -40 °C e +100 °C a seconda della mescola. Si flette bene al freddo e resiste in modo affidabile agli oli a base di petrolio, ma si indurisce in prossimità del suo limite superiore di resistenza e l'esposizione ai raggi UV o all'ozono ne riduce la durata all'aperto.
L'FKM (Viton) subentra a temperature superiori a quelle tipiche del sistema (da -20 °C a +200 °C). L'FKM resiste al calore, agli agenti ossidanti e ai lubrificanti artificiali aggressivi molto meglio dell'NBR; per questo motivo viene utilizzato in sistemi che operano a temperature costantemente elevate, sebbene il normale FKM sia molto rigido alle basse temperature.
Silicone Una caratteristica unica del silicone è la sua ampia gamma di flessibilità, in quanto rimane flessibile a temperature che vanno da -60 °C a +200 °C. Lo svantaggio del silicone è di natura meccanica, poiché si lacera facilmente e si usura rapidamente rispetto alla gomma NBR o FKM.
EPDMÈ meglio usare cautela piuttosto che raccomandarlo. Resiste eccezionalmente bene al calore e agli agenti atmosferici, ma si gonfia e si degrada negli oli idraulici a base di petrolio: il suo utilizzo ideale è nei sistemi idraulici ad acqua o per freni, non in quelli a base di olio minerale standard, a prescindere da quanto attraenti possano sembrare i suoi valori di temperatura sulla carta.
Confronto tra materiali di tenuta in base all'intervallo di temperatura
Materiale di tenuta | Intervallo tipico | Compatibile con l'olio idraulico? | Punto debole |
NBR (Nitrile) | da -40 °C a +100 °C | Sì, standard di settore. | Indurisce vicino al limite superiore, si degrada in presenza di raggi UV/ozono |
FKM (Viton) | da -20 °C a +200 °C | SÌ | Scarsa flessibilità nel freddo prolungato |
Silicone | da -60 °C a +200 °C | composto di controllo limitato | Scarsa resistenza allo strappo/all'abrasione |
EPDM | da -50 °C a +120 °C | Non adatto all'olio | Scelta errata per l'idraulica a olio minerale |
Cosa accade realmente a ciascun estremo
Ad alte temperature , la guarnizione è solitamente il primo componente a cedere. Questo perché gli elastomeri perdono elasticità avvicinandosi ai loro limiti superiori e, dato che la deformazione permanente (ovvero la perdita di elasticità della guarnizione dopo la compressione) aumenta con il calore, quando una guarnizione subisce una deformazione permanente, perde la capacità di mantenere una pressione costante. Di conseguenza, non riesce più a tenere e inizia a perdere. Il calore influisce anche sull'olio idraulico, degradandolo e lasciando depositi che compromettono la tenuta della superficie di tenuta.
Nel freddo intenso , tuttavia, a temperature estremamente basse, lo stesso materiale elastomerico si indurisce, anziché ammorbidirsi, e il materiale di tenuta indurito non sarà in grado di adattarsi a piccole irregolarità della superficie come farebbe a temperatura ambiente, dove il raccordo che ha funzionato perfettamente per tutti i mesi estivi improvvisamente inizia a perdere al primo giorno freddo dell'anno. Inoltre, le condizioni di freddo portano ad un aumento della viscosità dell'olio idraulico, con conseguente aumento delle cadute di pressione nel fluido, insieme a un aumento della pressione su tutti i punti di connessione, compresi i raccordi.
Punti chiave della selezione
- Assicurati di selezionare una guarnizione adatta all'intervallo di temperatura dell'apparecchiatura stessa, non solo al tipo di fluido; anche due sistemi identici che utilizzano lo stesso olio potrebbero richiedere guarnizioni diverse se uno di essi opera all'aperto in un clima più freddo.
- Selezionare la compatibilità prima dell'intervallo di temperatura. Un elastomero con ottime specifiche di temperatura risulterà comunque inadatto se non è compatibile con fluidi idraulici a base di petrolio.
- Ciò non significa che una maggiore resistenza al calore equivalga a una scelta migliore. I materiali FKM offrono prestazioni migliori alle alte temperature rispetto all'NBR, ma in ambienti freddi è vero il contrario, il che significa che concentrarsi solo sulla specifica relativa alla temperatura più elevata è una cattiva idea.
- Bisogna considerare il ciclo di lavoro, non solo la temperatura ambiente. Le apparecchiature che funzionano in modo continuo producono calore localizzato nel punto di tenuta, a una temperatura superiore a quella ambiente.
- Per i sistemi che operano a temperature estreme e in condizioni corrosive, come ad esempio i macchinari marini, chimici o costieri, è opportuno valutare attentamente il materiale dei raccordi. Sebbene il comune acciaio al carbonio con rivestimento sia generalmente sufficiente per qualsiasi condizione, la scelta dell'acciaio inossidabile può rivelarsi vantaggiosa grazie alle sue intrinseche proprietà di resistenza alla corrosione.
- Se necessiti di prestazioni estremamente elevate e desideri operare a temperature inferiori a -40 °C o superiori al limite del normale FKM, ti preghiamo di consultare il produttore in merito a formulazioni speciali.
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Domande frequenti
È possibile che il freddo abbia danneggiato i raccordi in acciaio o le guarnizioni?
In condizioni di freddo normale, la prima cosa a cedere sarà la guarnizione. Questa si congelerà e non permetterà più l'accoppiamento con la superficie di tenuta. L'acciaio al carbonio normale non presenta problemi di infragilimento in condizioni di freddo normale. Il FKM (Viton) è sempre migliore dell'NBR perché resiste a temperature più elevate?
No. La resistenza al freddo dell'FKM è vera, ma funziona meno bene dell'NBR a temperature basse prolungate. La risposta corretta sta nell'intero intervallo di temperature a cui il raccordo sarà sottoposto, non solo nel valore massimo. È possibile utilizzare guarnizioni in EPDM in un sistema idraulico standard?
No, non proprio. Il materiale si comporta bene a varie temperature e in diverse condizioni atmosferiche, ma non è adatto agli oli idraulici poiché si gonfia e si deteriora a contatto con essi. Perché un raccordo che ha funzionato perfettamente per tutta l'estate ha iniziato a perdere in inverno?
Solitamente, una guarnizione perde flessibilità con il freddo piuttosto che essere difettosa nel raccordo: una guarnizione che non riesce più ad adattarsi a piccole variazioni di superficie smette di sigillare completamente, anche se il raccordo stesso non è cambiato. La temperatura ha altri effetti oltre a quelli sulla tenuta e sul fluido?
Sì, più bassa è la temperatura, più denso diventa l'olio idraulico; di conseguenza, aumenterà la caduta di pressione, soprattutto in presenza simultanea di calore e corrosione.
Scegliere raccordi adatti al reale ambiente operativo
Avere la filettatura e il tipo di guarnizione corretti non significa nulla se la guarnizione non è compatibile con le condizioni ambientali in cui l'apparecchiatura opera. Il guasto dovuto alla temperatura è un guasto silenzioso perché occorrono diverse settimane prima che si manifesti con una perdita. Fonti consultate:
Power & Motion Tech, "Selezione delle guarnizioni per cilindri idraulici: una guida alla compatibilità dei materiali" https://www.powermotiontech.com/hydraulics/hydraulic-seals/article/55389873/hydraulic- Guida alla compatibilità dei materiali per la selezione delle guarnizioni dei cilindri
WRKR, "Selezione del materiale di tenuta in base alla temperatura" https://o- ringseal.com/technical/temperature-based-selection-material-seal/
ERIKS, "Manuale tecnico sugli O-ring - Elastomeri di base" https://o-ring.info/en/o- anello/manuale%20tecnico/06%20-%20eriks%20nv%20-%20 o- ring%20technical%20handbook%20-%20basic%20elastomers.pdf
Rubber and Seal, "EPDM contro gomma siliconica: guida comparativa completa" — https://rubberandseal.com/what-is-the-difference-between-epdm-and-silicone-rubber/
Total Materia, "Acciai per servizio criogenico a bassa temperatura" — https://www.totalmateria.com/en-us/articles/steels-for-cryogenic-low-temperature-service/