Пробковая резина: прокладки для крышек и трансформаторов

Пробка состоит из мелких замкнутых ячеек с воздухом. Когда на неё давят, ячейки уменьшаются в объёме, и материал становится тоньше, почти не расползаясь вширь. Каучук склеивает гранулы, держит масло и возвращает листу упругость после снятия нагрузки. У сплошной резины объём при сжатии почти не меняется, поэтому она уходит в стороны и выдавливается между болтами тонкой крышки.

Лист пробковой резины собирают из гранул и связующего

Сырьё для листа: пробковая крошка размером порядка 1–3 мм и каучуковая смесь, которую вулканизуют вместе с гранулами в блоки, а затем срезают в лист или рулон. В паспорте одного британского листа на NBR указаны гранулы 2–3 мм, плотность 0,6–0,7 г/см³ и твёрдость 50–70 по Шору A (техлист CF16, Totally Seals). Сплошная резина общего назначения тяжелее примерно вдвое (ориентир 1,2–1,5 г/см³), и на крупной крышке бака разница в массе прокладки заметна при монтаже.

Размер гранул виден на срезе и важен для узких прокладок. Если ширина пояска 4–5 мм, а крупная гранула занимает почти половину, по такой перемычке легче пройти маслу. Для узких контуров выбирают лист с мелкой крошкой, для широких фланцев крупная крошка допустима.

Связующее определяет среду и температурный диапазон

Гранулы пробки к маслу малочувствительны, но держит их вместе каучук, поэтому стойкость листа к среде почти целиком задаёт связующее. Ориентир для марок общего назначения; марку листа фиксируем в КП (коммерческом предложении).

Цифры по температуре взяты из двух открытых источников. У британского листа на NBR рабочий интервал от −20 до +120 °C. У трансформаторных марок одного португальского производителя нижний предел от −30 до −50 °C, верхний от +110 до +125 °C в зависимости от марки (Amorim, уплотнения для электрооборудования). Лист без маркировки связующего в масляный узел не ставят: SBR в масле набухает, теряет прочность, и через сезон прокладка рвётся по болтовым отверстиям.

Сжатие пробки считают по усилию болтов

Паспорта пробковых листов дают сжимаемость при давлении 400 psi, это около 2,8 МПа, по методике ASTM F36. При этом давлении листы на NBR сжимаются на 34–55 % толщины, а восстановление после разгрузки составляет 75–80 % (CF16 и паспорт Style 7551, Phelps). Эти цифры получены при комнатной температуре и коротком нагружении, о поведении в горячем масле они говорят мало.

Пример: штампованная крышка картера, периметр по средней линии прокладки 1000 мм, ширина пояска 10 мм, десять болтов М6. Площадь прокладки 1000 × 10 = 10 000 мм². Чтобы получить на ней 2,8 МПа, нужно 28 кН, то есть 2,8 кН на болт. По упрощённой формуле момента M = K × d × F с коэффициентом K = 0,2 выходит 0,2 × 0,006 × 2800 ≈ 3,4 Н·м.

Отсюда практический вывод. Если затянуть те же болты моментом 8–10 Н·м, как на жёсткой литой крышке, это даст на пробковой прокладке втрое больше давления, ячейки раздавливаются, лист трескается от отверстий к краю. Если завод-изготовитель узла дал свой момент затяжки, работают по нему; если нет, затягивают крест-накрест в два прохода и останавливаются, когда прокладка равномерно обжата по всему контуру и края начали чуть выступать.

Где пробковая резина выигрывает у сплошной резины и паронита

Выбор материала под тонкую крышку сводится к тому, какое усилие крышка может передать, не прогнувшись между болтами.

Картеры, поддоны и крышки клапанов двигателей, смотровые люки и крышки коробок передач с тонкой стенкой дают типичную задачу для пробки. На жёсткой чугунной крышке редуктора с частым шагом болтов пробка уже не нужна, и выбор между резиной и паронитом там решают иначе; варианты для такой прокладки крышки редуктора другие.

В трансформаторах пробковая резина работает в горячем масле годами

Силовые трансформаторы и реакторы остаются главной областью для пробково-резиновых листов: крышка бака, фланцы радиаторов, смотровые окна, вводы. Производитель трансформаторных марок указывает совместимость с минеральным, силиконовым и эфирным маслом и с газом SF6, а также старение 1500 часов при +167 °C с небольшими изменениями свойств. Пробку со сплошной маслостойкой резиной сравнивают по всем узлам бака при выборе прокладок для трансформатора.

Для бака важны три вещи сверх стойкости к маслу. Лист не должен выделять в масло вещества, которые ухудшают его электрическую прочность, поэтому для трансформаторов берут марки с паспортом на совместимость, а не произвольный лист на NBR. Крупную прокладку собирают из частей со стыком в замок или на ус, и стык располагают между болтами, в стороне от отверстий. Для вводов и изоляционных деталей, где важны свойства резины как изолятора, берут диэлектрическую резину со своими требованиями.

Пар, давление и химия выводят пробку из выбора

Дерево на схеме повторяет логику подбора. Сначала проверяют среду: пар и агрессивная химия отсекают пробку сразу. Затем температуру: выше +110…+125 °C даже лучшие трансформаторные марки выходят за паспорт. Затем давление: пробковая прокладка рассчитана на крышки и баки почти без избыточного давления, а трубопроводный фланец под давлением ей не подходит. Если среда масло или топливо, выбирают связующее NBR, если вода или воздух, допустимы CR и SBR.

Повторно пробковую прокладку обычно не ставят. После сжатия и нагрева часть ячеек остаётся раздавленной, восстановление падает, и при второй сборке уже не хватает толщины, чтобы закрыть неровности фланца.

Толщина листа и раскрой прокладки

Листы и рулоны пробковой резины выпускают толщиной примерно от 1,5 до 6,5 мм (у Phelps ряд 1/16, 1/8, 3/16 и 1/4 дюйма), рулоны шириной около 1 м. Толщину выбирают по неровности фланца и прогибу крышки между болтами: прокладка после обжатия должна закрыть зазор с запасом. Пример: крышка прогибается между болтами на 0,4 мм, лист сжимается на 30 % от толщины, значит лист 2 мм даст 0,6 мм хода и закроет прогиб, а лист 1 мм уже нет.

Контур с отверстиями режут ножом на плоттере, для серии одинаковых крышек выгоднее штамп. Лазером резину и композиты на каучуке мы не режем: кромка обугливается, а пробка горит. Прокладку крупнее листа собирают из сегментов и подбирают стык так, чтобы он попадал на прямой участок контура.

Короткие ответы о пробковой резине

Держит ли пробковая резина моторное и трансформаторное масло?

Пробковая резина держит моторное, трансмиссионное и трансформаторное масло, если связующее у листа маслостойкое, обычно NBR. В испытаниях на набухание по ASTM F146 после 70 часов при +100 °C в масле ASTM № 1 изменение объёма у такой марки укладывается в ±10 %. Лист на SBR или натуральном каучуке в масле разбухает, поэтому марку связующего проверяют по паспорту до раскроя.

До какой температуры работает пробковая резина?

Пробковая резина на NBR работает ориентировочно до +110…+120 °C, отдельные трансформаторные марки до +125 °C, нижний предел от −20 до −50 °C в зависимости от марки. Пробка сама по себе выдерживает нагрев, но связующее стареет, твердеет и теряет восстановление. Для паровых узлов и горячих выхлопных фланцев пробковая резина не подходит.

Почему пробковая прокладка трескается после затяжки?

Пробковая прокладка трескается после затяжки чаще всего из-за перетяжки болтов: давление на ней в разы превышает 2–3 МПа, при которых лист работает, и ячейки раздавливаются. Вторая причина в пересохшем листе со склада, который ломается уже на изгибе. Третья в связующем SBR, которое в масле разбухло и потеряло прочность.

Перед раскроем лист проверяют на изгиб и сухость

Пробковая резина стареет на складе быстрее сплошной: в тёплом сухом помещении связующее твердеет, а лист начинает крошиться по кромке. Перед раскроем полосу сгибают вдвое вокруг пальца. Если на сгибе появились трещины или гранулы выпадают, лист в прокладку не идёт. Хранят его плоско, в упаковке, вдали от отопления и солнца; общие правила склада и сроки по группам каучуков те же, что при хранении резиновых изделий.

Карточка прокладки из пробковой резины для повторных заказов

Пробковая прокладка картера или бака меняется при каждом вскрытии узла, поэтому её проще один раз описать карточкой и дальше заказывать по ней. В карточку записывают:

• файл контура или чертёж с номером ревизии;
• связующее листа (NBR, CR, SBR) и марку по паспорту;
• толщину и сжимаемость при 2,8 МПа из паспорта листа;
• рабочую среду и температуру масла;
• момент затяжки и наличие ограничителей сжатия;
• схему стыков для прокладок крупнее листа;
• дату партии, интервал между заменами и ближайший ППР (планово-предупредительный ремонт).

По такой карточке присваивается артикул вида P-000123, и следующую партию заказывают без повторного согласования. Если при очередной замене прокладка вышла продавленной или с трещинами, это записывают туда же вместе с моментом затяжки: по двум-трём записям видно, когда менять толщину или связующее. Маслобензостойкие прокладки из пробковой резины и сплошных листов NBR режем по такой карточке, а для повтора по артикулу достаточно указать номер и количество.