Mechanikus tömítéseknagyon fontos szerepet játszanak a szivárgás elkerülésében számos különböző iparágban. A tengeri iparban vannakszivattyú mechanikus tömítések, forgótengely mechanikus tömítések. Az olaj- és gáziparban pedig vannakpatronos mechanikus tömítések,osztott mechanikus tömítések vagy szárazgázas mechanikus tömítések. Az autóiparban vízmechanikus tömítések vannak. És a vegyiparban vannak keverő mechanikus tömítések (keverő mechanikus tömítések) és kompresszor mechanikus tömítések.
Különböző felhasználási feltételektől függően eltérő anyagú mechanikus tömítési megoldást igényel. Sokféle anyagot használnak amechanikus tengelytömítések például kerámia mechanikus tömítések, szén mechanikus tömítések, szilikon-karbid mechanikus tömítések,SSIC mechanikus tömítések ésTC mechanikus tömítések.
Kerámia mechanikus tömítések
A kerámia mechanikus tömítések kritikus komponensek a különféle ipari alkalmazásokban, amelyek célja, hogy megakadályozzák a folyadékok szivárgását két felület között, például egy forgó tengely és egy álló ház között. Ezeket a tömítéseket nagyra értékelik kivételes kopásállóságuk, korrózióállóságuk és szélsőséges hőmérsékleti ellenállásuk miatt.
A kerámia mechanikus tömítések elsődleges szerepe a berendezés épségének megőrzése a folyadékveszteség vagy a szennyeződés megakadályozása révén. Számos iparágban használják őket, beleértve az olajat és a gázt, a vegyi feldolgozást, a vízkezelést, a gyógyszergyártást és az élelmiszer-feldolgozást. E tömítések széles körben elterjedt használata tartós felépítésüknek tudható be; fejlett kerámia anyagokból készülnek, amelyek kiváló teljesítményjellemzőket kínálnak más tömítőanyagokhoz képest.
A kerámia mechanikus tömítések két fő összetevőből állnak: az egyik egy mechanikus álló felület (általában kerámia anyagból), a másik pedig egy mechanikus forgófelület (általában széngrafitból készül). A tömítő hatás akkor következik be, amikor mindkét oldalt rugóerővel összenyomják, hatékony gátat képezve a folyadékszivárgás ellen. A berendezés működése közben a tömítőfelületek közötti kenőfilm csökkenti a súrlódást és a kopást, miközben megtartja a szoros tömítést.
Az egyik döntő tényező, amely megkülönbözteti a kerámia mechanikus tömítéseket a többi típustól, a kiemelkedő kopásállóságuk. A kerámia anyagok kiváló keménységi tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik, hogy jelentős károsodás nélkül elviseljék a kopásállóságot. Ez hosszabb élettartamú tömítéseket eredményez, amelyek ritkábban igényelnek cserét vagy karbantartást, mint a lágyabb anyagokból készültek.
A kopásállóság mellett a kerámiák kivételes hőstabilitást is mutatnak. Kibírják a magas hőmérsékletet anélkül, hogy romlást tapasztalnának vagy tömítési hatékonyságuk elveszítenének. Ez alkalmassá teszi őket magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz, ahol más tömítőanyagok idő előtt meghibásodhatnak.
Végül a kerámia mechanikus tömítések kiváló kémiai kompatibilitást biztosítanak, és ellenállnak a különböző korrozív anyagokkal szemben. Ez vonzó választássá teszi azokat az iparágak számára, amelyek rendszeresen foglalkoznak kemény vegyszerekkel és agresszív folyadékokkal.
A kerámia mechanikus tömítések elengedhetetlenekalkatrész tömítésekúgy tervezték, hogy megakadályozza a folyadék szivárgását az ipari berendezésekben. Egyedülálló tulajdonságaik, mint például a kopásállóság, a hőstabilitás és a kémiai kompatibilitás, előnyös választássá teszik őket különféle alkalmazásokhoz több iparágban.
| kerámia fizikai tulajdonsága | ||||
| Műszaki paraméter | egység | 95% | 99% | 99,50% |
| Sűrűség | g/cm3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Keménység | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Porozitási arány | % | 0.4 | 0.2 | 0,15 |
| Törési szilárdság | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Hőtágulási együttható | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Hővezetőképesség | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Karbon mechanikus tömítések
A mechanikus széntömítés hosszú múltra tekint vissza. A grafit a szén izoformája. 1971-ben az Egyesült Államokban tanulmányozták a sikeres rugalmas grafit mechanikus tömítőanyagot, amely megoldotta az atomenergia-szelep szivárgását. A flexibilis grafit mélyreható feldolgozás után kiváló tömítőanyaggá válik, amelyből tömítőkomponensek hatására különféle szén-mechanikus tömítések készülnek. Ezeket a szén mechanikus tömítéseket a vegyiparban, a kőolaj- és a villamosenergia-iparban használják, mint például a magas hőmérsékletű folyadéktömítés.
Mivel a hajlékony grafit az expandált grafit magas hőmérséklet utáni tágulásával jön létre, a rugalmas grafitban visszamaradó interkalálószer mennyisége nagyon kicsi, de nem teljesen, így az interkalációs szer megléte és összetétele nagy hatással van a minőségre. és a termék teljesítménye.
A széntömítő felület anyagának kiválasztása
Az eredeti feltaláló tömény kénsavat használt oxidálószerként és interkalálószerként. Azonban miután egy fém alkatrész tömítésére alkalmazták, a rugalmas grafitban maradt kis mennyiségű kén hosszú távú használat után korrodálja az érintkező fémet. Ennek fényében néhány hazai tudós megpróbálta javítani, például Song Kemin, aki a kénsav helyett az ecetsavat és a szerves savat választotta. sav, salétromsavban lassú, és a hőmérsékletet szobahőmérsékletre csökkenti, salétromsav és ecetsav keverékéből készítik. A salétromsav és az ecetsav elegyét alkalmazva inszertálószerként a kénmentes expandált grafitot kálium-permanganát oxidálószerrel állítottuk elő, majd a salétromsavhoz lassan ecetsavat adtak. A hőmérsékletet szobahőmérsékletre csökkentjük, és a salétromsav és az ecetsav keverékét elkészítjük. Ezután a természetes pelyhes grafitot és kálium-permanganátot adjuk ehhez a keverékhez. Folyamatos keverés mellett a hőmérséklet 30 C. 40 perc reakció után a vizet semlegesre mossuk és 50-60 C-on szárítjuk, majd az expandált grafitot magas hőmérsékletű expanzió után készítjük. Ez az eljárás nem valósít meg vulkanizálást azzal a feltétellel, hogy a termék elér egy bizonyos térfogatú tágulást, így a tömítőanyag viszonylag stabil természete érhető el.
| Írja be | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Márka | Impregnált | Impregnált | Impregnált fenol | Antimon szén(A) | |||||
| Sűrűség | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Törési szilárdság | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Nyomószilárdság | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Keménység | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porozitás | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Hőmérsékletek | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Szilícium-karbid mechanikus tömítések
A szilícium-karbidot (SiC) karborundumnak is nevezik, amely kvarchomokból, kőolajkokszból (vagy szénkokszból), faforgácsból (amelyet zöld szilícium-karbid előállítása során kell hozzáadni) és így tovább. A szilícium-karbidnak a természetben ritka ásványa is van, az eperfa. A kortárs C, N, B és egyéb oxidmentes, csúcstechnológiás tűzálló nyersanyagokban a szilícium-karbid az egyik legszélesebb körben használt és gazdaságos anyag, amelyet aranyacél homoknak vagy tűzálló homoknak nevezhetünk. Jelenleg a kínai szilícium-karbid ipari termelése fekete szilícium-karbidra és zöld szilícium-karbidra oszlik, mindkettő hatszögletű kristály, aránya 3,20-3,25, mikrokeménysége pedig 2840-3320 kg/m².
A szilícium-karbid termékeket sokféle kategóriába sorolják a különböző alkalmazási környezetek szerint. Általában inkább mechanikusan használják. Például a szilícium-karbid ideális anyag a szilícium-karbid mechanikus tömítéshez, mivel jó kémiai korrózióállósága, nagy szilárdsága, nagy keménysége, jó kopásállósága, kis súrlódási együtthatója és magas hőmérséklet-állósága miatt.
A SIC tömítőgyűrűk statikus gyűrűre, mozgógyűrűre, lapos gyűrűre és így tovább oszthatók. A szilícium-karbid szilícium különféle keményfém termékekké alakítható, például szilícium-karbid forgógyűrűvé, szilícium-karbid álló ülőkévé, szilícium-karbid perselyé és így tovább, az ügyfelek speciális igényei szerint. Grafitos anyaggal kombinálva is használható, súrlódási együtthatója kisebb, mint az alumínium-oxid kerámia és a keményötvözet, így különösen erős sav és erős lúg állapotban magas PV értékben használható.
A SIC csökkentett súrlódása a mechanikus tömítésekben való alkalmazásának egyik legfontosabb előnye. A SIC ezért jobban ellenáll a kopásnak, mint más anyagok, meghosszabbítva a tömítés élettartamát. Ezenkívül a SIC csökkentett súrlódása csökkenti a kenési igényt. A kenés hiánya csökkenti a szennyeződés és a korrózió lehetőségét, javítja a hatékonyságot és a megbízhatóságot.
A SIC nagy kopásállósággal is rendelkezik. Ez azt jelzi, hogy elbírja a folyamatos használatot anélkül, hogy elromlana vagy eltörne. Ez tökéletes anyaggá teszi a nagyfokú megbízhatóságot és tartósságot igénylő alkalmazásokhoz.
Újralapolható és polírozható is, így a tömítés élettartama során többször is felújítható. Általában inkább mechanikusan használják, például mechanikus tömítésekben jó kémiai korrózióállósága, nagy szilárdsága, nagy keménysége, jó kopásállósága, kis súrlódási együtthatója és magas hőmérsékleti ellenállása miatt.
Ha mechanikus tömítési felületekhez használják, a szilícium-karbid jobb teljesítményt, hosszabb tömítési élettartamot, alacsonyabb karbantartási költségeket és alacsonyabb üzemeltetési költségeket eredményez a forgó berendezések, például a turbinák, kompresszorok és centrifugálszivattyúk esetében. A szilícium-karbid a gyártás módjától függően eltérő tulajdonságokkal rendelkezhet. A reakcióban kötött szilícium-karbid úgy jön létre, hogy a szilícium-karbid részecskéket reakciófolyamatban egymáshoz kötik.
Ez a folyamat nem befolyásolja jelentősen az anyag fizikai és termikus tulajdonságait, viszont korlátozza az anyag kémiai ellenállását. A leggyakrabban problémát okozó vegyszerek a marószerek (és más magas pH-jú vegyszerek) és az erős savak, ezért reakciókötéssel kötött szilícium-karbidot nem szabad ezekhez az alkalmazásokhoz használni.
Reakciószinterezett beszivárgottszilícium-karbid. Az ilyen anyagban az eredeti SIC anyag pórusai a beszivárgás során a fémes szilícium kiégésével kitöltődnek, így megjelenik a másodlagos SiC, és az anyag kivételes mechanikai tulajdonságokat kap, kopásállóvá válik. Minimális zsugorodása miatt nagy méretű és összetett alkatrészek gyártására is alkalmas, szoros tűréssel. A szilíciumtartalom azonban a maximális üzemi hőmérsékletet 1350 °C-ra korlátozza, a vegyszerállóság is körülbelül pH 10-re korlátozódik. Az anyag használata nem ajánlott agresszív lúgos környezetben.
Szinterezetta szilícium-karbidot elősajtolt, nagyon finom SIC granulátum szinterezésével állítják elő 2000 °C hőmérsékleten, hogy az anyag szemcséi között erős kötések jöjjenek létre.
Először a rács megvastagodik, majd a porozitás csökken, végül a szemcsék közötti kötések szintereznek. Az ilyen feldolgozás során a termék jelentős zsugorodása következik be - körülbelül 20%.
SSIC tömítőgyűrű minden vegyszernek ellenáll. Mivel szerkezete nem tartalmaz fémes szilíciumot, akár 1600 C-os hőmérsékleten is használható anélkül, hogy a szilárdságát befolyásolná.
| tulajdonságait | R-SiC | S-SiC |
| Porozitás (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Sűrűség (g/cm3) | 3.05 | 3,1-3,15 |
| Keménység | 110-125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Rugalmas modulus (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC-tartalom (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si-tartalom (%) | ≤15% | 0,10% |
| Hajlítási szilárdság (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Nyomószilárdság (kg/mm2) | ≥ 2200 | 3900 |
| Hőtágulási együttható (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Hőállóság (légkörben) (℃) | 1300 | 1600 |
TC mechanikus tömítés
A TC anyagok nagy keménységgel, szilárdsággal, kopásállósággal és korrózióállósággal rendelkeznek. „Ipari fog” néven ismert. Kiváló teljesítményének köszönhetően széles körben alkalmazzák a hadiiparban, a repülőgépiparban, a mechanikai feldolgozásban, a kohászatban, az olajfúrásban, az elektronikus kommunikációban, az építészetben és más területeken. Például a szivattyúkban, kompresszorokban és keverőkben a volfrámkarbid gyűrűt mechanikus tömítésként használják. Jó kopásállósága és nagy keménysége alkalmassá teszi magas hőmérsékletű, súrlódó és korróziós kopásálló alkatrészek gyártására.
Kémiai összetétele és felhasználási jellemzői alapján a TC négy kategóriába sorolható: volfrám-kobalt (YG), volfrám-titán (YT), volfrám-titán-tantál (YW) és titán-karbid (YN).
A wolfram-kobalt (YG) keményötvözet WC-ből és Co.-ból áll. Alkalmas rideg anyagok, például öntöttvas, színesfémek és nemfémes anyagok feldolgozására.
A Stellite (YT) WC-ből, TiC-ből és Co.-ból áll. Az ötvözet TiC hozzáadásának köszönhetően javul a kopásállósága, de csökkent a hajlítószilárdsága, a köszörülési teljesítménye és a hővezető képessége. Alacsony hőmérsékleten való ridegsége miatt csak általános anyagok nagy sebességű vágására alkalmas, rideg anyagok feldolgozására nem.
Volfrám-titán-tantál (nióbium) kobaltot (YW) adnak az ötvözethez, hogy megfelelő mennyiségű tantál-karbidon vagy nióbium-karbidon keresztül növeljék a magas hőmérsékletű keménységet, szilárdságot és a kopásállóságot. Ugyanakkor a szívósság is javul a jobb átfogó vágási teljesítménnyel. Főleg kemény anyagok vágásához és szakaszos vágáshoz használják.
A karbonizált titán alaposztály (YN) egy kemény ötvözet TiC, nikkel és molibdén kemény fázisával. Előnyei a nagy keménység, a tapadásgátló képesség, a félhold kopásgátló és az oxidációgátló képesség. 1000 fok feletti hőmérsékleten még megmunkálható. Alkalmazható ötvözött acélok és oltóacélok folyamatos megmunkálására.
| modell | nikkeltartalom (tömeg%) | sűrűség (g/cm²) | keménység (HRA) | hajlítószilárdság (≥N/mm²) |
| YN6 | 5,7-6,2 | 14,5-14,9 | 88,5-91,0 | 1800 |
| YN8 | 7,7-8,2 | 14,4-14,8 | 87,5-90,0 | 2000 |
| modell | kobalttartalom (tömeg%) | sűrűség (g/cm²) | keménység (HRA) | hajlítószilárdság (≥N/mm²) |
| YG6 | 5,8-6,2 | 14,6-15,0 | 89,5-91,0 | 1800 |
| YG8 | 7,8-8,2 | 14,5-14,9 | 88,0-90,5 | 1980 |
| YG12 | 11,7-12,2 | 13,9-14,5 | 87,5-89,5 | 2400 |
| YG15 | 14,6-15,2 | 13,9-14,2 | 87,5-89,0 | 2480 |
| YG20 | 19,6-20,2 | 13,4-13,7 | 85,5-88,0 | 2650 |
| YG25 | 24,5-25,2 | 12,9-13,2 | 84,5-87,5 | 2850 |