A tömítés anyagának kiválasztása fontos, mivel szerepet játszik az alkalmazás minőségének, élettartamának és teljesítményének meghatározásában, valamint a jövőbeni problémák csökkentésében. Itt megvizsgáljuk, hogy a környezet hogyan befolyásolja a tömítés anyagának kiválasztását, valamint a leggyakoribb anyagokat és azokat, amelyek mely alkalmazásokhoz a legalkalmasabbak.
Környezeti tényezők
A tömítés környezete kulcsfontosságú a kialakítás és az anyag kiválasztásakor. Számos kulcsfontosságú tulajdonsággal kell rendelkezniük a tömítőanyagoknak minden környezetben, beleértve a stabil tömítőfelület létrehozását, a hővezetési képességet, a kémiai ellenállást és a jó kopásállóságot.
Bizonyos környezetekben ezeknek a tulajdonságoknak erősebbeknek kell lenniük, mint másokban. A környezet mérlegelésekor figyelembe kell venni az egyéb anyagtulajdonságokat is, például a keménységet, a merevséget, a hőtágulást, a kopást és a vegyi ellenállást. Ezek szem előtt tartása segít megtalálni a tömítéshez ideális anyagot.
A környezet is meghatározhatja, hogy a tömítés költsége vagy minősége élvez-e elsőbbséget. Koptató és zord környezetekben a tömítések drágábbak lehetnek, mivel az anyagoknak elég erőseknek kell lenniük ahhoz, hogy ellenálljanak ezeknek a körülményeknek.
Ilyen környezetekben a jó minőségű tömítésre költött pénz idővel megtérül, mivel segít elkerülni a költséges leállásokat, javításokat, felújítást vagy tömítéscserét, amelyeket egy gyengébb minőségű tömítés eredményezne. Azonban a nagyon tiszta, kenő tulajdonságokkal rendelkező folyadékkal szivattyúzott alkalmazásokban olcsóbb tömítés vásárolható a jobb minőségű csapágyak javára.
Gyakori tömítőanyagok
Szén
A tömítőfelületekben használt szén amorf szén és grafit keveréke, ahol az egyes komponensek százalékos aránya határozza meg a szén végső minőségének fizikai tulajdonságait. Ez egy inert, stabil anyag, amely önkenő lehet.
Széles körben használják mechanikus tömítések véglapjainak egyikeként, valamint népszerű anyag szegmentált kerületi tömítésekhez és dugattyúgyűrűkhöz száraz vagy kis mennyiségű kenés esetén. Ez a szén/grafit keverék más anyagokkal is impregnálható, hogy különböző tulajdonságokat, például csökkentett porozitást, jobb kopási teljesítményt vagy fokozott szilárdságot biztosítson neki.
A hőre keményedő gyantával impregnált széntömítés a leggyakoribb mechanikus tömítés, a legtöbb gyantával impregnált szén széles vegyi anyagtartományban képes működni, az erős bázisoktól az erős savakig. Jó súrlódási tulajdonságokkal és megfelelő modulussal rendelkeznek a nyomás okozta torzulások szabályozásához. Ez az anyag általános igénybevételre alkalmas 260°C-ig (500°F) vízben, hűtőfolyadékokban, üzemanyagokban, olajokban, könnyű vegyi oldatokban, valamint élelmiszer- és gyógyszeripari alkalmazásokban.
Az antimonnal impregnált széntömítések az antimon szilárdságának és modulusának köszönhetően szintén sikeresnek bizonyultak, így alkalmasak nagynyomású alkalmazásokhoz, ahol erősebb és merevebb anyagra van szükség. Ezek a tömítések a hólyagosodással szemben is jobban ellenállnak nagy viszkozitású folyadékokkal vagy könnyű szénhidrogénekkel végzett alkalmazásokban, így számos finomítói alkalmazásban standard minőségűek.
A szén filmképzőkkel, például fluoridokkal is impregnálható szárazon futáshoz, kriogén és vákuumos alkalmazásokhoz, vagy oxidációs inhibitorokkal, például foszfátokkal magas hőmérsékletű, nagy sebességű és turbinás alkalmazásokhoz 800 láb/másodperc sebességig és körülbelül 537 °C-ig (1000 °F).
Kerámiai
A kerámiák természetes vagy szintetikus vegyületekből, leggyakrabban alumínium-oxidból vagy alumínium-oxidból készült szervetlen, nemfémes anyagok. Magas olvadásponttal, nagy keménységgel, nagy kopásállósággal és oxidációs ellenállással rendelkeznek, így széles körben használják olyan iparágakban, mint a gépipar, a vegyipar, a kőolajipar, a gyógyszeripar és az autóipar.
Kiváló dielektromos tulajdonságokkal is rendelkezik, és gyakran használják elektromos szigetelőkhöz, kopásálló alkatrészekhez, csiszolóközegekhez és magas hőmérsékletű alkatrészekhez. Nagy tisztaságban az alumínium-oxid kiváló kémiai ellenállással rendelkezik a legtöbb technológiai folyadékkal szemben, kivéve néhány erős savat, ami miatt számos mechanikus tömítésben használják. Az alumínium-oxid azonban könnyen eltörhet hősokk hatására, ami korlátozza a használatát bizonyos alkalmazásokban, ahol ez problémát jelenthet.
A szilícium-karbidot szilícium-dioxid és koksz összeolvasztásával állítják elő. Kémiailag hasonló a kerámiához, de jobb kenési tulajdonságokkal rendelkezik és keményebb, így jó, strapabíró megoldást kínál a zord környezetekben.
Újracsiszolható és polírozható, így a tömítés élettartama alatt többször is felújítható. Általában mechanikaibb célokra használják, például mechanikus tömítésekben, jó kémiai korrózióállósága, nagy szilárdsága, nagy keménysége, jó kopásállósága, kis súrlódási együtthatója és magas hőmérsékletállósága miatt.
Mechanikus tömítőfelületekhez használva a szilícium-karbid jobb teljesítményt, hosszabb tömítési élettartamot, alacsonyabb karbantartási költségeket és alacsonyabb üzemeltetési költségeket eredményez a forgó berendezések, például turbinák, kompresszorok és centrifugálszivattyúk esetében. A szilícium-karbid tulajdonságai a gyártási módjától függően eltérőek lehetnek. A reakciókötésű szilícium-karbidot a szilícium-karbid részecskék reakciófolyamatban történő egymáshoz kötésével állítják elő.
Ez az eljárás nem befolyásolja jelentősen az anyag fizikai és termikus tulajdonságainak nagy részét, azonban korlátozza az anyag kémiai ellenálló képességét. A leggyakoribb problémát jelentő vegyi anyagok a lúgok (és más magas pH-értékű vegyi anyagok) és az erős savak, ezért a reakciókötésű szilícium-karbidot nem szabad ezekben az alkalmazásokban használni.
Az önszinterezett szilícium-karbidot úgy állítják elő, hogy a szilícium-karbid részecskéket közvetlenül egymáshoz szinterelik nem-oxid szinterelési segédanyagok segítségével inert környezetben, 2000 °C feletti hőmérsékleten. A másodlagos anyag (például szilícium) hiánya miatt a közvetlenül szinterezett anyag kémiailag ellenáll szinte minden folyadéknak és folyamatállapotnak, amely egy centrifugális szivattyúban valószínűleg előfordul.
A volfrám-karbid egy rendkívül sokoldalú anyag, akárcsak a szilícium-karbid, de jobban megfelel nagynyomású alkalmazásokhoz, mivel nagyobb rugalmassággal rendelkezik, ami lehetővé teszi, hogy nagyon kis mértékben hajljon, és megakadályozza a felület torzulását. A szilícium-karbidhoz hasonlóan újra lehet csiszolni és polírozni.
A volfrám-karbidokat leggyakrabban cementált keményfémként gyártják, így nincs kísérlet a volfrám-karbid önmagához való kötésére. Egy másodlagos fémet adnak hozzá, amely összeköti vagy cementálja a volfrám-karbid szemcséket, így olyan anyagot eredményezve, amely a volfrám-karbid és a fém kötőanyag tulajdonságainak kombinációjával rendelkezik.
Ezt előnyösen használták ki, mivel nagyobb szívósságot és ütésállóságot biztosítottak, mint a volfrám-karbid önmagában. A cementált volfrám-karbid egyik gyengesége a nagy sűrűsége. A múltban kobaltkötésű volfrám-karbidot használtak, azonban fokozatosan felváltotta a nikkelkötésű volfrám-karbid, mivel nem rendelkezett az ipar által megkövetelt kémiai kompatibilitással.
A nikkelkötésű volfrám-karbidot széles körben használják olyan tömítőfelületekhez, ahol nagy szilárdságú és szívós tulajdonságokra van szükség, és jó kémiai kompatibilitással rendelkezik, amelyet általában a szabad nikkel korlátoz.
GFPTFE
A GFPTFE jó vegyszerállósággal rendelkezik, és a hozzáadott üveg csökkenti a tömítőfelületek súrlódását. Ideális viszonylag tiszta alkalmazásokhoz, és olcsóbb, mint más anyagok. Vannak alkatrigói, amelyek jobban illeszkednek a tömítéshez a követelményekhez és a környezethez, javítva annak általános teljesítményét.
Buna
A Buna (más néven nitrilgumi) egy költséghatékony elasztomer O-gyűrűkhöz, tömítőanyagokhoz és öntött termékekhez. Jól ismert mechanikai teljesítményéről, és jól teljesít olaj alapú, petrolkémiai és vegyipari alkalmazásokban. Rugalmassága miatt széles körben használják nyersolaj, víz, különféle alkoholok, szilikonzsírok és hidraulikafolyadékok feldolgozásához is.
Mivel a Buna egy szintetikus gumi kopolimer, jól teljesít olyan alkalmazásokban, amelyek fémtapadást és kopásálló anyagot igényelnek, és ez a kémiai háttér ideálissá teszi tömítőanyagokhoz is. Továbbá, alacsony hőmérsékletnek is ellenáll, mivel gyenge sav- és enyhe lúgállósággal rendelkezik.
A Buna korlátozottan alkalmazható szélsőséges körülmények között, például magas hőmérsékleten, időjárási körülmények között, napfénynek és gőzállóságnak kitett helyeken, és nem alkalmas savakat és peroxidokat tartalmazó CIP (Clean-in-place) fertőtlenítőszerekkel való használatra.
EPDM
Az EPDM egy szintetikus gumi, amelyet általában az autóiparban, az építőiparban és a gépészetben használnak tömítésekhez és O-gyűrűkhöz, csövekhez és alátétekhez. Drágább, mint a Buna, de a tartós, nagy szakítószilárdságának köszönhetően számos hő-, időjárási és mechanikai tulajdonságnak ellenáll. Sokoldalú és ideális víz, klór, fehérítő és más lúgos anyagokkal kapcsolatos alkalmazásokhoz.
Rugalmas és tapadó tulajdonságainak köszönhetően nyújtás után az EPDM a hőmérséklettől függetlenül visszanyeri eredeti alakját. Az EPDM nem ajánlott kőolaj, folyadékok, klórozott szénhidrogének vagy szénhidrogén oldószerek alkalmazásához.
Viton
A Viton egy tartós, nagy teljesítményű, fluorozott, szénhidrogén gumitermék, amelyet leggyakrabban O-gyűrűkben és tömítésekben használnak. Drágább, mint más gumianyagok, de a legnagyobb kihívást jelentő és igényes tömítési igények kielégítésére ez az előnyben részesített megoldás.
Ellenáll az ózonnak, az oxidációnak és a szélsőséges időjárási viszonyoknak, beleértve az olyan anyagokat, mint az alifás és aromás szénhidrogének, a halogénezett folyadékok és az erős savas anyagok, így az egyik legrobusztusabb fluorelasztomer.
A megfelelő tömítési anyag kiválasztása fontos az alkalmazás sikere szempontjából. Bár sok tömítőanyag hasonló, mindegyik más-más célt szolgál, hogy kielégítse az adott igényeket.
Közzététel ideje: 2023. július 12.