un joint statique pour les grandes usines de l'industrie ou Technologie de l'énergie doivent souvent durer une bonne vingtaine d'années. Les outils de calcul précédemment utilisés signifiaient que les composants étaient souvent plus gros que nécessaire. Freudenberg Sealing Technologies a développé une méthode qui prend en compte les changements matériels au niveau moléculaire. Cela augmente la fiabilité avec moins de matière.
Les joints statiques doivent avoir une très longue durée de vie dans la construction d'installations. Si un ancrage de la tour est scellé Éolienne Pour le protéger contre la pénétration d'eau salée en haute mer, le joint doit fonctionner correctement pendant plus de vingt ans. La durée de vie d'un joint est limitée, d'une part, par la prise ou l'étirement, c'est-à-dire la relaxation physique. En revanche, le matériau perd de son élasticité au fil du temps en raison des changements chimiques.
Sous l'influence de l'oxygène atmosphérique ou de l'ozone, le Vieillissement des phoques deux effets. Les chaînes polymères et les réseaux polymères se rompent sous l'effet de contraintes mécaniques et des ponts oxygène supplémentaires sont créés dans le réseau par des processus d'oxydation. Les deux effets influencent les propriétés liées à l'étanchéité telles que les pressions de contact des surfaces d'étanchéité, la rigidité ou la capacité à retrouver le contour d'origine après déformation (repos de déformation).
Tests de stockage avec la méthode Arrhenius
En règle générale, les ingénieurs déterminent si un matériau répond aux exigences d'une application spécifique à l'aide de tests de stockage. Une éprouvette est exposée à des températures bien supérieures à 1000 ° C sur une période plus longue, généralement 100 h.
Pour prédire le vieillissement dépendant de la température, les ingénieurs ont jusqu'à présent extrapolé les valeurs mesurées en utilisant une méthode basée sur Svante Auguste Arrhenius, chimiste suédois et prix Nobel. La règle de base pour ces derniers est la suivante: Une augmentation de la température de 10 ° C conduit à un doublement de la vitesse de réaction. Cela permet d'effectuer des tests de vieillissement accéléré à des températures élevées.
Cette méthode fonctionne de manière fiable si les paramètres de test corrects sont supposés. Si ce n'est pas le cas, le pronostic de la vie peut être très faux. Le pronostic ne peut être vérifié que par des mesures. Pas une procédure satisfaisante - surtout quand on parle de très longues durées de test. Il était donc impératif d'améliorer la méthodologie.
Améliorez le modèle de durée de vie
Les experts FST ont poursuivi deux points de départ principaux: Premièrement, ils ont considérablement amélioré le modèle de durée de vie en utilisant Attaque d'oxygène lié l'élastomère au comportement mécanique structurel du matériau et mis en place une équation d'oxydation chimique. Le modèle a été mis en œuvre numériquement efficacement et mis en œuvre dans un programme commercial d'éléments finis (FEM) afin de pouvoir calculer n'importe quelle géométrie. Le FEM peut désormais calculer les processus d'oxydation locaux et leur effet sur le comportement mécanique du matériau.
Recherche du centre de Freudenberg à bord
Dans le même temps, les ingénieurs souhaitaient développer davantage les méthodes de mesure avec lesquelles les paramètres du modèle de matériau sont déterminés. Ceci est destiné, par exemple, à réduire la quantité de joints statiques utilisés pendant le processus de vieillissement Quantité d'oxygène laissez déterminer. L'ampleur de l'attaque chimique peut être estimée en fonction de la quantité d'oxygène. «Grâce à l'amélioration des méthodes de mesure, du modèle de matériau et de l'applicabilité aux composants tridimensionnels, une procédure précise pour les résultats de prévision de la durée de vie», explique Dr. Boris Traber, responsable du développement mondial des matériaux avancés chez FST.
Le processus, qui a été développé en collaboration avec le service de recherche central Freudenberg Technology Innovation, a d'abord été vérifié sur des échantillons de matériaux de différents diamètres. Il est désormais utilisé dans les premières applications de la construction d'éoliennes offshore.
Traber ne voit cela que comme Début d'une nouvelle ère de simulation pour la technologie d'étanchéité: «À l'avenir, nous pourrons donner à nos clients dans l'ingénierie d'installations une date de péremption fiable, même sur de très longues périodes.» Une bibliothèque avec les modèles pour différentes géométries de composants et Matériels est actuellement en construction. Dans le même temps, la simulation est étendue de sorte que des cycles spécifiques à l'application avec des températures et des charges mécaniques variables peuvent également être calculés.
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