Mechanische afdichtingenspelen een zeer belangrijke rol bij het voorkomen van lekkage voor veel verschillende industrieën. In de maritieme industrie zijn er welmechanische afdichtingen van de pomp, mechanische asafdichtingen met roterende as. En dat geldt ook voor de olie- en gasindustriemechanische cartridge-afdichtingen,gesplitste mechanische afdichtingen of mechanische afdichtingen met droog gas. In de auto-industrie zijn er mechanische waterafdichtingen. En in de chemische industrie zijn er mechanische asafdichtingen voor mixers (mechanische asafdichtingen voor roerwerken) en mechanische asafdichtingen voor compressoren.
Afhankelijk van de verschillende gebruiksomstandigheden, is een mechanische afdichtingsoplossing met ander materiaal vereist. Er worden veel soorten materiaal gebruikt in demechanische asafdichtingen zoals keramische mechanische afdichtingen, mechanische afdichtingen van koolstof, mechanische afdichtingen van siliconencarbide,SSIC mechanische afdichtingen enTC mechanische afdichtingen.
Keramische mechanische afdichtingen
Keramische mechanische afdichtingen zijn kritische componenten in diverse industriële toepassingen, ontworpen om lekkage van vloeistoffen tussen twee oppervlakken, zoals een roterende as en een stationaire behuizing, te voorkomen. Deze afdichtingen worden zeer gewaardeerd vanwege hun uitzonderlijke slijtvastheid, corrosiebestendigheid en vermogen om extreme temperaturen te weerstaan.
De primaire rol van keramische mechanische afdichtingen is het behouden van de integriteit van apparatuur door vloeistofverlies of verontreiniging te voorkomen. Ze worden gebruikt in tal van industrieën, waaronder olie en gas, chemische verwerking, waterbehandeling, farmaceutische industrie en voedselverwerking. Het wijdverbreide gebruik van deze afdichtingen kan worden toegeschreven aan hun duurzame constructie; ze zijn gemaakt van geavanceerde keramische materialen die superieure prestatiekenmerken bieden in vergelijking met andere afdichtingsmaterialen.
Keramische mechanische afdichtingen bestaan uit twee hoofdcomponenten: de ene is een mechanisch stationair oppervlak (meestal gemaakt van keramisch materiaal) en de andere is een mechanisch roterend oppervlak (meestal gemaakt van koolstofgrafiet). De afdichtende werking vindt plaats wanneer beide zijden met behulp van veerkracht tegen elkaar worden gedrukt, waardoor een effectieve barrière tegen vloeistoflekkage ontstaat. Terwijl de apparatuur in werking is, vermindert de smeerfilm tussen de afdichtingsvlakken wrijving en slijtage, terwijl een goede afdichting behouden blijft.
Een cruciale factor die keramische mechanische afdichtingen onderscheidt van andere typen is hun uitstekende slijtvastheid. Keramische materialen beschikken over uitstekende hardheidseigenschappen waardoor ze schurende omstandigheden kunnen doorstaan zonder noemenswaardige schade. Dit resulteert in afdichtingen die langer meegaan en minder vaak moeten worden vervangen of onderhouden dan afdichtingen die zijn gemaakt van zachtere materialen.
Naast slijtvastheid vertoont keramiek ook een uitzonderlijke thermische stabiliteit. Ze zijn bestand tegen hoge temperaturen zonder degradatie te ervaren of hun afdichtingsefficiëntie te verliezen. Dit maakt ze geschikt voor gebruik in toepassingen bij hoge temperaturen waar andere afdichtingsmaterialen voortijdig kunnen falen.
Ten slotte bieden keramische mechanische afdichtingen uitstekende chemische compatibiliteit, met weerstand tegen verschillende corrosieve stoffen. Dit maakt ze een aantrekkelijke keuze voor industrieën die routinematig te maken hebben met agressieve chemicaliën en agressieve vloeistoffen.
Keramische mechanische afdichtingen zijn essentieelcomponentafdichtingenontworpen om vloeistoflekkage in industriële apparatuur te voorkomen. Hun unieke eigenschappen, zoals slijtvastheid, thermische stabiliteit en chemische compatibiliteit, maken ze tot een voorkeurskeuze voor diverse toepassingen in meerdere industrieën
| keramische fysieke eigenschap | ||||
| Technische parameter | eenheid | 95% | 99% | 99,50% |
| Dikte | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Hardheid | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Porositeitsgraad | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Breuksterkte | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Warmte-uitzettingscoëfficiënt | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Thermische geleidbaarheid | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Mechanische afdichtingen van koolstof
Mechanische koolstofafdichting heeft een lange geschiedenis. Grafiet is een isovorm van het element koolstof. In 1971 bestudeerden de Verenigde Staten het succesvolle flexibele mechanische afdichtingsmateriaal van grafiet, dat de lekkage van de atoomenergieklep oploste. Na een diepe verwerking wordt het flexibele grafiet een uitstekend afdichtingsmateriaal, waarvan verschillende mechanische koolstofafdichtingen worden gemaakt met het effect van afdichtingscomponenten. Deze mechanische koolstofafdichtingen worden gebruikt in de chemische, aardolie- en elektrische energiesector, zoals vloeistofafdichtingen op hoge temperatuur.
Omdat het flexibele grafiet wordt gevormd door de uitzetting van geëxpandeerd grafiet na hoge temperaturen, is de hoeveelheid intercalatiemiddel dat in het flexibele grafiet achterblijft erg klein, maar niet volledig, zodat het bestaan en de samenstelling van het intercalatiemiddel een grote invloed hebben op de kwaliteit. en prestaties van het product.
Selectie van Carbon Seal-oppervlaktemateriaal
De oorspronkelijke uitvinder gebruikte geconcentreerd zwavelzuur als oxidatiemiddel en intercalatiemiddel. Nadat het echter op de afdichting van een metalen onderdeel was aangebracht, bleek een kleine hoeveelheid zwavel die in het flexibele grafiet achterbleef het contactmetaal na langdurig gebruik te corroderen. Met het oog op dit punt hebben sommige binnenlandse geleerden geprobeerd het te verbeteren, zoals Song Kemin die azijnzuur en organisch zuur koos in plaats van zwavelzuur. zuur, langzaam in salpeterzuur, en verlaag de temperatuur tot kamertemperatuur, gemaakt van een mengsel van salpeterzuur en azijnzuur. Door het mengsel van salpeterzuur en azijnzuur als invoegmiddel te gebruiken, werd het zwavelvrije geëxpandeerde grafiet bereid met kaliumpermanganaat als oxidatiemiddel, en werd azijnzuur langzaam aan salpeterzuur toegevoegd. De temperatuur wordt verlaagd tot kamertemperatuur en er wordt een mengsel van salpeterzuur en azijnzuur gemaakt. Vervolgens worden aan dit mengsel de natuurlijke grafietvlokken en kaliumpermanganaat toegevoegd. Onder constant roeren bedraagt de temperatuur 30 C. Na een reactietijd van 40 minuten wordt het water gewassen tot neutraal en gedroogd bij 50-60 C, en wordt het geëxpandeerde grafiet gemaakt na expansie bij hoge temperatuur. Met deze methode wordt geen vulkanisatie bereikt onder de voorwaarde dat het product een bepaald uitzettingsvolume kan bereiken, waardoor een relatief stabiel karakter van het afdichtingsmateriaal wordt bereikt.
| Type | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Merk | Geïmpregneerd | Geïmpregneerd | Geïmpregneerde fenol | Antimoon Koolstof (A) | |||||
| Dikte | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Breuksterkte | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Druksterkte | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Hardheid | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porositeit | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Temperaturen | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Mechanische afdichtingen van siliciumcarbide
Siliciumcarbide (SiC) wordt ook wel carborundum genoemd en wordt gemaakt van kwartszand, petroleumcokes (of steenkoolcokes), houtsnippers (die moeten worden toegevoegd bij de productie van groen siliciumcarbide) enzovoort. Siliciumcarbide heeft ook een zeldzaam mineraal in de natuur: moerbeiboom. In de hedendaagse C-, N-, B- en andere niet-oxide hoogwaardige vuurvaste grondstoffen is siliciumcarbide een van de meest gebruikte en economische materialen, die goudstaalzand of vuurvast zand kan worden genoemd. Momenteel is de Chinese industriële productie van siliciumcarbide verdeeld in zwart siliciumcarbide en groen siliciumcarbide, beide zeshoekige kristallen met een aandeel van 3,20 ~ 3,25 en een microhardheid van 2840 ~ 3320 kg/m².
Siliciumcarbideproducten worden in vele soorten ingedeeld, afhankelijk van de verschillende toepassingsomgeving. Het wordt over het algemeen meer mechanisch gebruikt. Siliciumcarbide is bijvoorbeeld een ideaal materiaal voor mechanische afdichtingen van siliciumcarbide vanwege de goede chemische corrosieweerstand, hoge sterkte, hoge hardheid, goede slijtvastheid, kleine wrijvingscoëfficiënt en hoge temperatuurbestendigheid.
SIC-afdichtingsringen kunnen worden onderverdeeld in statische ringen, bewegende ringen, platte ringen, enzovoort. Van SiC-silicium kunnen verschillende carbideproducten worden gemaakt, zoals een roterende ring van siliciumcarbide, een stationaire zitting van siliciumcarbide, een bus van siliciumcarbide, enzovoort, volgens de speciale eisen van klanten. Het kan ook worden gebruikt in combinatie met grafietmateriaal en de wrijvingscoëfficiënt is kleiner dan die van aluminiumoxide-keramiek en een harde legering, zodat het kan worden gebruikt met een hoge PV-waarde, vooral in de toestand van sterk zuur en sterke alkali.
De verminderde wrijving van SIC is een van de belangrijkste voordelen van het gebruik ervan in mechanische afdichtingen. SIC is daardoor beter bestand tegen slijtage dan andere materialen, waardoor de levensduur van de afdichting wordt verlengd. Bovendien vermindert de verminderde wrijving van SIC de behoefte aan smering. Gebrek aan smering vermindert de kans op vervuiling en corrosie, waardoor de efficiëntie en betrouwbaarheid worden verbeterd.
SIC heeft ook een grote slijtvastheid. Dit geeft aan dat het continu gebruik kan verdragen zonder te verslechteren of te breken. Dit maakt het het perfecte materiaal voor toepassingen die een hoge mate van betrouwbaarheid en duurzaamheid vereisen.
Het kan ook opnieuw worden gelept en gepolijst, zodat een afdichting tijdens zijn levensduur meerdere keren kan worden vernieuwd. Het wordt over het algemeen meer mechanisch gebruikt, zoals in mechanische afdichtingen vanwege zijn goede chemische corrosieweerstand, hoge sterkte, hoge hardheid, goede slijtvastheid, kleine wrijvingscoëfficiënt en hoge temperatuurbestendigheid.
Bij gebruik voor mechanische afdichtingsvlakken resulteert siliciumcarbide in betere prestaties, een langere levensduur van de afdichting, lagere onderhoudskosten en lagere bedrijfskosten voor roterende apparatuur zoals turbines, compressoren en centrifugaalpompen. Siliciumcarbide kan verschillende eigenschappen hebben, afhankelijk van de manier waarop het is vervaardigd. Reactiegebonden siliciumcarbide wordt gevormd door siliciumcarbidedeeltjes in een reactieproces aan elkaar te binden.
Dit proces heeft geen significante invloed op de meeste fysische en thermische eigenschappen van het materiaal, maar beperkt wel de chemische weerstand van het materiaal. De meest voorkomende chemicaliën die een probleem vormen zijn bijtende stoffen (en andere chemicaliën met een hoge pH) en sterke zuren, en daarom mag reactiegebonden siliciumcarbide bij deze toepassingen niet worden gebruikt.
Reactie-gesinterd geïnfiltreerdsiliciumcarbide. In dergelijk materiaal worden de poriën van het oorspronkelijke SIC-materiaal tijdens het infiltratieproces opgevuld door metallisch silicium uit te branden, waardoor secundair SiC ontstaat en het materiaal uitzonderlijke mechanische eigenschappen verkrijgt en slijtvast wordt. Vanwege de minimale krimp kan het worden gebruikt bij de productie van grote en complexe onderdelen met nauwe toleranties. Het siliciumgehalte beperkt de maximale bedrijfstemperatuur echter tot 1.350 °C, de chemische bestendigheid is ook beperkt tot ongeveer pH 10. Het materiaal wordt niet aanbevolen voor gebruik in agressieve alkalische omgevingen.
GesinterdSiliciumcarbide wordt verkregen door het sinteren van een voorgecomprimeerd zeer fijn SIC-granulaat bij een temperatuur van 2000 °C om sterke bindingen tussen de korrels van het materiaal te vormen.
Eerst wordt het rooster dikker, vervolgens neemt de porositeit af en ten slotte sinteren de verbindingen tussen de korrels. Tijdens een dergelijke verwerking vindt er een aanzienlijke krimp van het product plaats – met ongeveer 20%.
SSIC-afdichtring is bestand tegen alle chemicaliën. Omdat er geen metallisch silicium in de structuur aanwezig is, kan het worden gebruikt bij temperaturen tot 1600C zonder de sterkte te beïnvloeden
| eigenschappen | R-SiC | S-SiC |
| Porositeit (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Dichtheid (g/cm3) | 3.05 | 3,1 ~ 3,15 |
| Hardheid | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Elasticiteitsmodulus (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC-gehalte (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si-inhoud (%) | ≤15% | 0,10% |
| Buigsterkte (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Druksterkte (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Warmte-uitzettingscoëfficiënt (1/℃) | 4,5 × 10-6 | 4,3 × 10-6 |
| Hittebestendigheid (in de atmosfeer) (℃) | 1300 | 1600 |
TC mechanische afdichting
TC-materialen hebben kenmerken van hoge hardheid, sterkte, slijtvastheid en corrosieweerstand. Het staat bekend als "Industriële Tand". Vanwege zijn superieure prestaties wordt het op grote schaal gebruikt in de militaire industrie, ruimtevaart, mechanische verwerking, metallurgie, olieboringen, elektronische communicatie, architectuur en andere gebieden. In pompen, compressoren en roerwerken worden bijvoorbeeld wolfraamcarbide ringen gebruikt als mechanische afdichtingen. Goede slijtvastheid en hoge hardheid maken het geschikt voor de vervaardiging van slijtvaste onderdelen met hoge temperaturen, wrijving en corrosie.
Op basis van de chemische samenstelling en gebruikskenmerken kan TC worden onderverdeeld in vier categorieën: wolfraamkobalt (YG), wolfraam-titanium (YT), wolfraamtitaan-tantaal (YW) en titaniumcarbide (YN).
De harde legering wolfraamkobalt (YG) bestaat uit WC en Co. Het is geschikt voor de verwerking van brosse materialen zoals gietijzer, non-ferrometalen en niet-metalen materialen.
Stelliet (YT) is samengesteld uit WC, TiC en Co. Door de toevoeging van TiC aan de legering is de slijtvastheid verbeterd, maar zijn de buigsterkte, het slijpvermogen en de thermische geleidbaarheid afgenomen. Vanwege zijn brosheid bij lage temperaturen is het alleen geschikt voor het snel snijden van algemene materialen en niet voor de verwerking van brosse materialen.
Wolfraam titanium tantaal (niobium) kobalt (YW) wordt aan de legering toegevoegd om de hardheid, sterkte en slijtvastheid bij hoge temperaturen te verhogen door middel van de juiste hoeveelheid tantaalcarbide of niobiumcarbide. Tegelijkertijd wordt de taaiheid ook verbeterd met betere uitgebreide snijprestaties. Het wordt voornamelijk gebruikt voor harde snijmaterialen en intermitterend snijden.
De gecarboniseerde titaniumbasisklasse (YN) is een harde legering met de harde fase van TiC, nikkel en molybdeen. De voordelen zijn hoge hardheid, anti-hechtvermogen, anti-slijtage en anti-oxidatievermogen. Bij een temperatuur van meer dan 1000 graden is het nog te bewerken. Het is toepasbaar op de continue afwerking van gelegeerd staal en afschrikstaal.
| model | nikkelgehalte (gew.%) | dichtheid (g/cm²) | hardheid (HRA) | buigsterkte (≥N/mm²) |
| JN6 | 5,7-6,2 | 14,5-14,9 | 88,5-91,0 | 1800 |
| JN8 | 7,7-8,2 | 14,4-14,8 | 87,5-90,0 | 2000 |
| model | kobaltgehalte (gew.%) | dichtheid (g/cm²) | hardheid (HRA) | buigsterkte (≥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 |