Пористая резина листовая: плотность, сжатие и раскрой прокладок

Расчёт листовой пористой прокладки складывается из трёх чисел: зазора под крышкой в самой широкой и самой узкой точке, площади полосы и жёсткости листа. Из первых двух получается толщина, из второго и третьего усилие, которое должны выдержать защёлки или винты. Ниже каждый шаг посчитан на одной дверце шкафа 600 × 800 мм, чтобы цифры можно было повторить на своём узле.

Толщину листа считают по двум крайним зазорам

Пористая прокладка уплотняет, пока её сжатие лежит в рабочем окне. Ниже окна ячейки почти не нагружены и прокладка не прижимается к поверхности по всему периметру. Выше окна стенки ячеек складываются, лист проседает и после снятия нагрузки толщину уже не возвращает. Окно задаёт паспорт материала; для расчёта ниже принято допущение, пример: 25–50 % от исходной толщины.

Толщина t должна удовлетворять двум условиям сразу. В самой широкой точке зазора g_max сжатие не меньше нижней границы: t ≥ g_max / (1 − 0,25). В самой узкой точке g_min сжатие не больше верхней: t ≤ g_min / (1 − 0,50). Пример: зазор от 3 до 4,5 мм. Первое условие даёт t ≥ 6 мм, второе t ≤ 6 мм, значит подходит лист 6 мм, и запаса нет ни в одну сторону.

Как рассчитать толщину пористой прокладки под зазор?

Толщину пористой прокладки рассчитывают по наибольшему и наименьшему зазору: она не меньше наибольшего зазора, делённого на (1 − нижняя граница сжатия), и не больше наименьшего, делённого на (1 − верхняя граница). При окне сжатия 25–50 % и зазоре от 3 до 4,5 мм подходит лист 6 мм. Окно берут из паспорта листа; если паспорта нет, расчёт делают на допущении и фиксируют его в КП.

Разброс зазора больше полутора раз один лист не закрывает

Из двух условий следует простое правило: g_max / g_min не должно превышать (1 − 0,25) / (1 − 0,50) = 1,5. При зазоре от 3 до 5 мм отношение 1,67, и любая толщина либо недожата в широкой точке, либо пережата в узкой. Лист 6,7 мм в узкой точке сожмётся на 55 %, лист 6 мм в широкой только на 17 %.

Выходов три, и все они важнее выбора листа. Выправить раму или крышку, чтобы разброс стал меньше. Поставить лист, у которого паспорт подтверждает более широкое окно сжатия. Заменить плоскую полосу полым профилем, который отрабатывает больший ход. Сама по себе степень жёсткости окно не расширяет: она меняет усилие на защёлки, а допустимое сжатие задаёт паспорт листа. Упругость монолитной прокладки сильнее зависит от сжатия, поэтому окно у неё уже; это учитывают при выборе толщины резиновой прокладки.

Усилие прижима считают по площади полосы

Второй расчёт отвечает на вопрос, хватит ли защёлок. Усилие равно площади контакта, умноженной на напряжение сжатия листа при выбранном сжатии. Площадь рамки с наружным размером 600 × 800 мм и шириной полосы 15 мм: 600 × 800 − 570 × 770 = 41 100 мм², то есть 0,0411 м².

Напряжение сжатия берут из паспорта листа. У импортных губчатых листов его часто дают через степень жёсткости по ASTM D1056, где цифра от 0 до 5 означает диапазон усилия при сжатии образца на 25 % (ASTM D1056 Quick Reference Guide, All Seals):

На схеме те же диапазоны: степень 0 до 16 кПа, степень 1 от 15 до 35, степень 2 от 35 до 65, степень 3 от 65 до 90, степень 4 от 90 до 120, степень 5 от 120 до 170 кПа. Переход со степени 1 на степень 3 увеличивает усилие на рамку примерно втрое, если сравнивать середины диапазонов: 25 и 77,5 кПа.

Расчёт для дверцы шкафа 600 × 800 мм

Пример: дверца на двух защёлках, зазор после выправления рамы от 3 до 4,5 мм, лист 6 мм. При 25 % сжатия в широкой точке лист степени 2 даёт на рамку 1,4–2,7 кН, на одну защёлку 0,7–1,3 кН, примерно 70–135 кгс. Это усилие сравнивают с паспортом защёлки. В узкой точке сжатие 50 %, и напряжение там выше табличного значения при 25 %: кривая сжатия пористой резины к середине хода идёт круче. Если паспорт листа даёт кривую, усилие берут из неё в самой узкой точке.

Когда усилие не помещается в паспорт защёлки, есть два рычага. Сузить полосу: с 15 до 10 мм площадь падает на треть, и усилие вместе с ней. Взять степень мягче: со степени 2 на степень 1 усилие падает примерно вдвое. Добавить защёлку тоже работает, но требует переделки двери. Узкую полосу проверяют на устойчивость: при толщине 6 мм и ширине меньше 6 мм пористая полоса под прижимом склонна заваливаться набок.

Насколько сжимать пористую резину в уплотнении?

Пористую резину в уплотнении сжимают в пределах окна, которое задаёт паспорт листа, а для расчёта до получения паспорта удобно допущение 25–50 % исходной толщины. Нижняя граница проверяется в самой широкой точке зазора, верхняя в самой узкой. Если зазор меняется больше чем в полтора раза, один лист в окно не попадает, и начинать нужно с правки рамы или смены полосы на профиль.

Кажущуюся плотность проверяют взвешиванием образца

Взвешивание образца на приёмке ловит подмену листа быстрее любого другого замера. Пример: из листа вырезают квадрат 100 × 100 мм, толщину меряют без пережатия, допустим 10 мм, объём выходит 100 см³. Образец весом 25 г даёт 0,25 г/см³. Полная методика определения кажущейся плотности губчатых резин описана в ГОСТ 409-2017 (карточка стандарта в NormaCS), для сравнения двух партий хватает весов и линейки.

Сама по себе плотность жёсткость не задаёт, но хорошо ловит подмену. Если прошлая партия листа давала 0,25 г/см³, а новая 0,40 г/см³, прокладка из неё окажется жёстче, и защёлки получат больше усилия, чем в расчёте. Для пористых резин в целом справочный диапазон плотности 0,06–0,80 г/см³ (БСЭ, «Пористые резины»), так что разница между двумя листами с похожим названием бывает многократной.

Как проверить плотность пористой резины на приёмке?

Проверка плотности пористой резины на приёмке занимает несколько минут: квадрат 100 × 100 мм взвешивают на весах с ценой деления 0,1 г, массу делят на объём и сравнивают с паспортом листа или с прошлой партией. Если одна партия даёт 0,25 г/см³, а следующая 0,35 г/см³, прокладка из второй будет жёстче, и усилие на защёлки уйдёт за расчёт. Заметное расхождение, для примера больше 15 %, обсуждают до раскроя.

Остаточная деформация решает, когда менять прокладку

Пористый лист под постоянным сжатием понемногу теряет толщину. Если после года под крышкой прокладка 6 мм вернулась только до 4,5 мм, то в широкой точке зазора 4,5 мм она уже не сжата вовсе. Поэтому для дверей, которые месяцами стоят закрытыми, в расчёт закладывают не только исходную толщину, но и потерю после выдержки, и выбирают лист с запасом по нижней границе окна.

Для губчатых листов эту величину меряют по ISO 1856, а не по методу для монолитной резины, и в паспорте рядом с цифрой ищут температуру испытания: при +70 °C и при комнатной она отличается в разы. По этой цифре судят об остаточной деформации сжатия, из-за которой уплотнение становится плоским. Тип пор и основа листа влияют на неё не меньше плотности, их выбирают по сравнению микропористой и губчатой резины.

Цельная рамка расходует лист в разы больше полос

Раскрой определяет цену не меньше, чем сам материал. Пример: лист 1000 × 1000 мм, рамка 600 × 800 мм с полосой 15 мм. Цельная рамка занимает заготовку 600 × 800 мм, на лист помещается одна, полезно используется 41 100 мм² из 480 000 мм², около 8,6 % заготовки. Из того же листа, порезанного на полосы шириной 15 мм с запасом на рез, выходит порядка 60 полос длиной 1000 мм, а на рамку их нужно четыре, с углами на стыке.

Выходит, что полосами лист закрывает около пятнадцати рамок против одной цельной. Цельная рамка нужна там, где стык в углу недопустим: шкафы с высокой степенью защиты, узлы с водой по всему периметру. Для дверей в сухом цеху стыкованная рамка дешевле в разы. У резки пористой резины свои особенности кромки и мелких перемычек, здесь важен только расход.

Вложенный раскрой выручает при наборе разных размеров

Середина цельной рамки 570 × 770 мм уходит в отход, если в заказе одна позиция. Если же в заказе несколько рамок разного размера, меньшие вкладывают в середину больших: в окно 570 × 770 мм ложится рамка 540 × 740 мм, в её окно следующая. Для набора крышек одного шкафа или линейки корпусов это сокращает расход листа в несколько раз без стыков.

Для такого раскроя удобно присылать все позиции одним файлом или списком сразу, а не по одной заявке в неделю. Раскладку делают по DXF всех контуров, поэтому чем раньше понятен весь набор, тем выше выход годного. Резка контуров по файлу идёт на плоттере с осциллирующим ножом, лазером резину и силикон мы не режем.

Данные, по которым считают прокладки из пористого листа

Для расчёта толщины, усилия на защёлки и раскроя листа с первой попытки изготовителю нужны:

• наружный и внутренний контур рамки или DXF, ширина полосы;
• зазор в 6–8 точках по периметру, наименьший и наибольший;
• чем прижимается крышка: число защёлок или винтов, их паспортное усилие, если известно;
• можно ли стык в углу или нужна цельная рамка;
• нужна ли плёнка на листе и клеевой слой;
• среда и температура у прокладки;
• количество сейчас и годовая потребность, все размеры набора.

Зазор удобно снимать пластилином: валик кладут на раму, закрывают крышку до упора, открывают и меряют толщину отпечатка. Восемь отпечатков по периметру сразу показывают, укладывается ли разброс в полтора раза. Готовые детали из пористого листа входят в ряд прокладок из пористой резины; для расчёта пришлите контур и замеры зазора, и в КП должны стоять толщина, степень жёсткости и способ раскроя с основанием выбора.