방수 인클로저 설계: 씰, 개스킷, IP 등급

IP 등급이 높을수록 밀봉 성능은 더 강력하지만 허용 오차 및 비용 요구 사항이 더 엄격해집니다. 대부분의 경우 산업용 인클로저IP65-IP67은 균형 잡힌 수준의 보호 기능을 제공합니다.

IP와 NEMA 표준

북미에서 방수 인클로저는 종종 NEMA(미국 전기 제조업자 협회)의 등급을 받습니다. IP 등급과 NEMA 등급은 비슷한 목표를 공유하지만 테스트 초점이 다릅니다:

• IP 물과 먼지 유입에 대해서만 테스트합니다.
• NEMA 부식, 개스킷 노화, 내유성 및 얼음 형성과 같은 성능 요소를 추가합니다.

예를 들어, NEMA 4는 대략 IP66에 해당하지만 NEMA 테스트에는 부식 및 유성 오염 물질에 대한 노출도 포함됩니다. 글로벌 제품은 지역별로 규정을 준수하기 위해 두 가지 시스템을 모두 참조해야 합니다.

엔지니어링 팁: 유럽과 미국 시장 모두를 대상으로 설계할 때는 설계 검증 중에 인클로저의 IP 등급을 가장 가까운 NEMA 등급과 일치시켜야 합니다.

올바른 IP 등급 선택

올바른 IP 등급을 선택하려면 제품이 직면한 환경적 위험을 이해하는 것부터 시작해야 합니다:

• 실내 장치: IP54-IP55(제한된 먼지, 약간의 물 노출).
• 실외 인클로저: IP65-IP66(폭우 또는 청소용 제트기).
• 물에 잠기거나 매립된 유닛: IP67-IP68(일시적 또는 연속 침수).

과도한 사양을 피하세요. IP 등급이 높을수록 설계 및 테스트 비용이 증가하지만 항상 추가적인 가치를 제공하지는 않습니다. 예를 들어, IP68 설계에는 일반적인 실외 사용에는 필요하지 않을 수 있는 특수 씰과 장시간 침수 테스트가 필요합니다.

모듈식 씰링을 설계하는 것이 현명한 접근 방식입니다. 한 구획은 중요한 전자기기에 대해 IP67을 달성하고 덜 민감한 영역은 IP54를 유지합니다. 이러한 균형을 통해 높은 성능을 유지하고 생산 비용을 관리할 수 있습니다.

씰링 기본 사항

씰링의 과학은 압축을 제어하고 표면 정밀도를 달성하는 데 있습니다. 다양한 씰 유형과 메커니즘이 다양한 압력과 움직임에서 습기를 차단하는 방법을 살펴보세요.

정적 씰과 동적 씰

모든 방수 설계는 효과적인 밀봉 인터페이스에 의존합니다. 이는 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다:

• 정적 씰 커버와 하우징과 같이 움직이지 않는 부품 사이에 위치합니다. 일관된 압축과 매끄러운 표면에 의존합니다.
• 동적 씰 미끄러지거나 회전하는 샤프트와 같은 상대적인 움직임을 허용하므로 마모를 줄이기 위해 특수 윤활 소재가 필요합니다.

정적 씰은 설계가 더 간단하지만 주변부의 압축을 유지하기 위해 일반적으로 0.05~0.1mm 미만의 편차를 유지하는 엄격한 평탄도 제어가 필요합니다. 동적 씰은 균열 없이 반복적인 움직임을 견디기 위해 PTFE 또는 윤활 처리된 실리콘과 같은 유연한 소재가 필요합니다.

압축 역학

밀봉 성능은 개스킷 또는 오링이 얼마나 압축되었는지에 따라 달라집니다. 대부분의 엘라스토머의 경우 최적의 압축 비율은 재료 두께의 20%에서 30% 사이입니다.

• 과도한 압축 은 씰을 평평하게 만들고 수명을 단축시킵니다.
• 압축 부족 습기가 침투할 수 있는 틈새를 허용합니다.

엔지니어는 종종 토크 시뮬레이션 또는 압축 처짐 데이터를 사용하여 균일한 압력을 확인합니다. 정밀 어셈블리의 경우 일반적으로 복원력과 밀봉 압력의 균형을 맞추기 위해 60~70의 쇼어 A 경도를 선택합니다.

전체 씰링 경로에서 균일한 압축을 통해 개스킷의 모든 섹션에 동일한 응력이 가해지므로 진동이나 열 순환 시에도 IP 무결성을 유지하는 데 매우 중요합니다.

개스킷 및 O링

모든 인클로저의 방수 무결성은 씰링 구성 요소에 따라 달라집니다. 개스킷과 O링 소재가 유연성, 내구성 및 밀봉 일관성을 어떻게 정의하는지 살펴보겠습니다.

유형 및 기능

개스킷과 O-링은 방수 인클로저의 진정한 방수 기능을 구현하는 필수 구성 요소입니다. 이 부품은 결합 부품 사이의 미세한 틈을 메워 액체, 먼지, 공기의 유입을 방지하는 연속적인 밀봉을 형성합니다. 그 효과는 모양, 압축 균일성 및 재료 거동에 따라 달라집니다.

일반적인 씰 유형은 다음과 같습니다:

• 플랫 개스킷: 커버와 도어에 사용됩니다. 폼, 네오프렌 또는 실리콘 시트로 제작되는 경우가 많으며 안정적인 정전기 차단 기능을 제공합니다.
• O-링: 원형 씰은 홈에 설치되어 360° 압축을 제공하며 원형 또는 대칭형 인클로저에 이상적입니다.
• 프로필 씰: 고르지 않은 형상이나 슬라이딩 인터페이스를 밀봉할 때 사용되는 D자형, 립형 또는 맞춤형 압출 섹션입니다.

0.1mm 미만의 아주 작고 고르지 않은 틈새도 압력이나 온도 변화로 인해 누출을 일으킬 수 있습니다. 그렇기 때문에 엔지니어들은 균일한 씰 압축을 유지하기 위해 정밀 가공과 일관된 패스너 토크를 강조합니다.

중요한 이유 60% 이상의 방수 테스트 실패는 재료 결함이 아닌 조립 중 개스킷 정렬 불량 또는 과도한 압축으로 인해 발생합니다.

재료 선택

올바른 개스킷 또는 오링 소재를 선택하는 것은 장기적인 씰링 성능을 위해 매우 중요합니다. 엔지니어는 온도 범위, 내화학성, UV 안정성 및 압축 세트를 평가한 후 최종 선택을 결정합니다.

표: 일반적인 개스킷과 오링 재료 비교