בחירת אורינג לאטימה נראית כמו החלטה שולית בתכנון מוצר, אבל היא אחראית לחלק גדול מהתקלות בשטח. אורינג הוא רכיב זול, ודווקא בגלל זה מתייחסים אליו לעיתים כאל פריט קטלוגי שבוחרים ברגע האחרון. בפועל, האטימה נקבעת לא רק על ידי הטבעת עצמה אלא בעיקר על ידי החריץ שבו היא יושבת, על ידי גימור פני השטח ועל ידי הסבילויות של שני החלקים המורכבים. אנחנו בפרוג'קטס האוס נתקלים לא פעם במוצרים שנפסלו בבדיקת אטימות רק בגלל חריץ שתוכנן במידות שגויות, ובמקרים כאלה התיקון דורש שינוי בתבנית או במכונת העיבוד ולא רק הזמנת טבעת אחרת.
מתחילים מהחומר ומתנאי העבודה
כל בחירת אורינג לאטימה מתחילה במיפוי תנאי העבודה: טווח טמפרטורות, לחץ, סוג הנוזל או הגז, ומשך החשיפה. חומר האלסטומר נבחר לפי התאימות הכימית ולא לפי המחיר בלבד. NBR הוא ברירת מחדל נפוצה לשמנים ולמים בטמפרטורות מתונות, EPDM מתאים למים חמים ולקיטור אך אינו סובל שמנים מינרליים, FKM עמיד בטמפרטורות גבוהות ובכימיקלים רבים, וסיליקון מתאים לטווח טמפרטורות רחב אך פחות עמיד בשחיקה. גם קשיות החומר, הנמדדת בסקאלת שור A, משפיעה: חומר רך אוטם טוב יותר בלחצים נמוכים, וחומר קשה עמיד יותר בפני אקסטרוזיה בלחץ גבוה. הרחבה על השיקולים תמצאו במאמר בחירת חומרים למוצר.
אטימה צירית מול אטימה רדיאלית
יש שתי משפחות עיקריות של תכנון. באטימה צירית, המכונה גם אטימת פנים, האורינג נלחץ בין שני משטחים מקבילים – זהו הפתרון הפשוט והאמין ביותר לזיווד סגור. באטימה רדיאלית הטבעת נלחצת בין קוטר פנימי לקוטר חיצוני, מה שמתאים למכסים עגולים ולצירים. באטימה צירית חשוב לזכור כלל שנשכח לעיתים קרובות: כשהלחץ פועל מבפנים החוצה, האורינג צריך להישען על הדופן החיצונית של החריץ, ולהיפך כשהלחץ מבחוץ. הבדל נוסף נוגע לתנועה: באטימה סטטית שני החלקים אינם זזים זה ביחס לזה, ולכן אפשר להרשות כיווץ גבוה יחסית. באטימה דינמית, כמו בציר שמסתובב או בבוכנה שנעה, כיווץ גבוה מדי גורם לחיכוך, לחימום ולבלאי מהיר, ולכן מקטינים אותו ומקפידים על גימור עדין של המשטח הנע ועל סיכה מתאימה. תכנון נכון של הממשק משתלב עם עקרונות תכנון חיבורים והרכבה ועם תכנון הזיווד כולו.
כללי אצבע לתכנון החריץ
- אחוז כיווץ – בדרך כלל שואפים לכיווץ של כ-15 עד 30 אחוז בחתך הטבעת, כאשר אטימה סטטית מאפשרת ערכים גבוהים יותר מאשר אטימה דינמית.
- מילוי החריץ – נפח הטבעת צריך למלא בערך 75 עד 90 אחוז מנפח החריץ, כדי להשאיר מקום להתפשטות תרמית ולתפיחה.
- מתיחה והידוק – מתיחת הטבעת על קוטר פנימי לא תעלה על כמה אחוזים בודדים, אחרת החתך משתטח והאטימה נפגעת.
- מרווח אקסטרוזיה – ככל שהלחץ עולה, המרווח בין החלקים חייב לקטון, אחרת החומר נדחק החוצה ונקרע. בלחצים גבוהים משתמשים בטבעות גיבוי.
- גימור וכניסה – פני החריץ צריכים להיות חלקים, ללא שריטות רדיאליות, ועם קטימה בכניסה כדי שהטבעת לא תיחתך בהרכבה.
סבילויות, בדיקות ותקינה
גם בחירת אורינג לאטימה מושלמת תיכשל אם הסבילויות של החריץ רחבות מדי. שרשרת המידות בין המכסה, הבסיס והברגים קובעת את הכיווץ בפועל, ולכן חשוב לחשב את המקרה הגרוע ולא רק את המידה הנומינלית. מומלץ לעבוד לפי סדרות מידות תקניות כמו ISO 3601, כי טבעות מדף זמינות וזולות בהרבה מטבעות מיוחדות. לאחר מכן מגיעה בדיקת האטימות בפועל, בלחץ או בטבילה, בהתאם לרמת ההגנה שהוגדרה. כדאי לבדוק לא רק יחידה חדשה, אלא גם יחידה שנפתחה ונסגרה מספר פעמים ויחידה שעברה מחזורי חום, כי שם מתגלות רוב התקלות. אורינג שהתקשה, נמעך או ספג נוזל מאבד את כושר ההשבה שלו, והאטימה נפגעת בהדרגה ולא בבת אחת. הרחבה על הנושא תמצאו במאמרים אטימות למים ולאבק, איך קובעים טולרנסים וסבילויות ותכנון מידות, ובעמוד פיתוח מכניקה והנדסת מכונות.
צריכים תכנון אטימה שמחזיק גם בייצור סדרתי ולא רק באבטיפוס? בקשו הצעת מחיר ונבחן יחד את הדרישות ואת התכנון המתאים.
רוצים להפוך רעיון למוצר? צרו קשר עם צוות פרוג'קטס האוס בע"מ – טלפון: 054-8936922 | דוא"ל: info@projects-house.com – ונשמח ללוות אתכם משלב הרעיון ועד המדף.
