Het kiezen van het materiaal voor uw afdichting is belangrijk omdat het een rol zal spelen bij het bepalen van de kwaliteit, levensduur en prestaties van een toepassing, en het verminderen van problemen in de toekomst. Hier bekijken we hoe de omgeving de keuze van afdichtingsmaterialen beïnvloedt, evenals enkele van de meest voorkomende materialen en voor welke toepassingen ze het meest geschikt zijn.
Omgevingsfactoren
De omgeving waaraan een afdichting wordt blootgesteld, is cruciaal bij de keuze van het ontwerp en het materiaal. Er zijn een aantal belangrijke eigenschappen die afdichtingsmaterialen nodig hebben voor alle omgevingen, waaronder het creëren van een stabiel afdichtingsvlak, dat warmte kan geleiden, chemisch bestendig is en een goede slijtvastheid heeft.
In sommige omgevingen zullen deze eigenschappen sterker moeten zijn dan in andere. Andere materiaaleigenschappen waarmee rekening moet worden gehouden bij het overwegen van het milieu zijn onder meer hardheid, stijfheid, thermische uitzetting, slijtage en chemische weerstand. Als u deze in gedachten houdt, kunt u het ideale materiaal voor uw afdichting vinden.
De omgeving kan ook bepalen of de kosten of de kwaliteit van de afdichting prioriteit krijgen. Voor schurende en ruwe omgevingen kunnen afdichtingen duurder zijn omdat de materialen sterk genoeg moeten zijn om deze omstandigheden te weerstaan.
In dergelijke omgevingen zal het uitgeven van het geld aan een afdichting van hoge kwaliteit zich in de loop van de tijd terugbetalen, omdat het de kostbare stilleggingen, reparaties en renovatie of vervanging van de afdichting zal helpen voorkomen, waartoe een afdichting van lagere kwaliteit zal leiden. Bij pomptoepassingen met zeer schone vloeistof die smerende eigenschappen heeft, zou een goedkopere afdichting kunnen worden aangeschaft ten gunste van lagers van hogere kwaliteit.
Gangbare afdichtingsmaterialen
Koolstof
Koolstof die in afdichtingsvlakken wordt gebruikt, is een mengsel van amorfe koolstof en grafiet, waarbij de percentages van elk de fysische eigenschappen van de uiteindelijke koolstofkwaliteit bepalen. Het is een inert, stabiel materiaal dat zelfsmerend kan zijn.
Het wordt veel gebruikt als een van de twee eindvlakken in mechanische afdichtingen, en het is ook een populair materiaal voor gesegmenteerde omtrekafdichtingen en zuigerveren onder droge of kleine hoeveelheden smering. Dit koolstof/grafietmengsel kan ook worden geïmpregneerd met andere materialen om het andere eigenschappen te geven, zoals verminderde porositeit, verbeterde slijtageprestaties of verbeterde sterkte.
Een thermohardende met hars geïmpregneerde koolstofafdichting is de meest voorkomende voor mechanische afdichtingen, waarbij de meeste met hars geïmpregneerde koolstofsoorten kunnen werken in een breed scala aan chemicaliën, van sterke basen tot sterke zuren. Ze hebben ook goede wrijvingseigenschappen en een adequate modulus om drukvervormingen onder controle te houden. Dit materiaal is geschikt voor algemene toepassingen tot 260°C (500°F) in water, koelvloeistoffen, brandstoffen, oliën, lichtchemische oplossingen en toepassingen in de voedingsmiddelen- en geneesmiddelensector.
Met antimoon geïmpregneerde koolstofafdichtingen zijn ook succesvol gebleken vanwege de sterkte en modulus van antimoon, waardoor ze goed zijn voor hogedruktoepassingen wanneer een sterker en stijver materiaal nodig is. Deze afdichtingen zijn ook beter bestand tegen blaasvorming in toepassingen met vloeistoffen met een hoge viscositeit of lichte koolwaterstoffen, waardoor dit de standaardkwaliteit is voor veel raffinaderijtoepassingen.
Koolstof kan ook worden geïmpregneerd met filmvormers zoals fluoriden voor droogloop-, cryogene en vacuümtoepassingen, of oxidatieremmers zoals fosfaten voor hoge temperaturen, hoge snelheden en turbinetoepassingen tot 800 ft/sec en ongeveer 537 ° C (1.000 ° F).
Keramiek
Keramiek is een anorganisch, niet-metaalachtig materiaal gemaakt van natuurlijke of synthetische verbindingen, meestal aluminiumoxide of aluminiumoxide. Het heeft een hoog smeltpunt, hoge hardheid, hoge slijtvastheid en oxidatieweerstand, dus het wordt veel gebruikt in industrieën zoals machines, chemicaliën, aardolie, farmacie en auto's.
Het heeft ook uitstekende diëlektrische eigenschappen en wordt vaak gebruikt voor elektrische isolatoren, slijtvaste componenten, slijpmedia en componenten met hoge temperaturen. In hoge zuiverheid heeft aluminiumoxide een uitstekende chemische bestendigheid tegen de meeste procesvloeistoffen, met uitzondering van enkele sterke zuren, waardoor het in veel mechanische afdichtingstoepassingen wordt gebruikt. Aluminiumoxide kan echter gemakkelijk breken onder thermische schokken, waardoor het gebruik ervan in sommige toepassingen waar dit een probleem zou kunnen zijn, beperkt is.
Siliciumcarbide wordt gemaakt door silica en cokes te smelten. Het is chemisch vergelijkbaar met keramiek, maar heeft betere smeereigenschappen en is harder, waardoor het een goede slijtvaste oplossing is voor zware omstandigheden.
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.
Zelfgesinterd siliciumcarbide wordt gemaakt door siliciumcarbidedeeltjes direct aan elkaar te sinteren met behulp van niet-oxide sinterhulpmiddelen in een inerte omgeving bij temperaturen boven 2.000 °C. Door het ontbreken van een secundair materiaal (zoals silicium) is het direct gesinterde materiaal chemisch bestand tegen vrijwel alle vloeistoffen en procesomstandigheden die waarschijnlijk voorkomen in een centrifugaalpomp.
Wolfraamcarbide is een zeer veelzijdig materiaal, net als siliciumcarbide, maar het is meer geschikt voor hogedruktoepassingen omdat het een hogere elasticiteit heeft, waardoor het zeer licht kan buigen en vlakvervorming voorkomt. Net als siliciumcarbide kan het opnieuw worden gelept en gepolijst.
Wolfraamcarbiden worden meestal vervaardigd als gecementeerde carbiden, dus er is geen poging om wolfraamcarbide aan zichzelf te binden. Er wordt een secundair metaal toegevoegd om de wolfraamcarbidedeeltjes aan elkaar te binden of te cementeren, wat resulteert in een materiaal dat de gecombineerde eigenschappen heeft van zowel wolfraamcarbide als het metaalbindmiddel.
Hiervan is met voordeel gebruik gemaakt doordat het een grotere taaiheid en slagvastheid biedt dan mogelijk is met alleen wolfraamcarbide. Een van de zwakke punten van gecementeerd wolfraamcarbide is de hoge dichtheid. In het verleden werd kobaltgebonden wolfraamcarbide gebruikt, maar dit is geleidelijk vervangen door nikkelgebonden wolfraamcarbide omdat het niet over de chemische compatibiliteit beschikt die voor de industrie vereist is.
Nikkelgebonden wolfraamcarbide wordt veel gebruikt voor afdichtingsvlakken waar hoge sterkte- en hoge taaiheidseigenschappen gewenst zijn, en het heeft een goede chemische compatibiliteit die doorgaans beperkt wordt door het vrije nikkel.
GFPTFE
GFPTFE heeft een goede chemische bestendigheid en het toegevoegde glas vermindert de wrijving van de afdichtingsvlakken. Het is ideaal voor relatief schone toepassingen en is goedkoper dan andere materialen. Er zijn subvarianten beschikbaar om de afdichting beter af te stemmen op de eisen en omgeving, waardoor de algehele prestaties worden verbeterd.
Buna
Buna (ook bekend als nitrilrubber) is een kosteneffectief elastomeer voor O-ringen, afdichtingsmiddelen en vormproducten. Het staat bekend om zijn mechanische prestaties en presteert goed in op olie gebaseerde, petrochemische en chemische toepassingen. Vanwege zijn inflexibiliteit wordt het ook veel gebruikt voor toepassingen van ruwe olie, water, diverse alcoholen, siliconenvet en hydraulische vloeistoffen.
Omdat Buna een synthetisch rubbercopolymeer is, presteert het goed in toepassingen die metaalhechting en slijtvast materiaal vereisen, en deze chemische achtergrond maakt het ook ideaal voor afdichtingstoepassingen. Bovendien is het bestand tegen lage temperaturen, omdat het is ontworpen met een slechte zuur- en milde alkalibestendigheid.
Buna is beperkt in toepassingen met extreme factoren zoals hoge temperaturen, weer, zonlicht en stoombestendigheid, en is niet geschikt met clean-in-place (CIP) ontsmettingsmiddelen die zuren en peroxiden bevatten.
EPDM
EPDM is een synthetisch rubber dat veel wordt gebruikt in de automobiel-, constructie- en mechanische toepassingen voor afdichtingen en O-ringen, buizen en ringen. Het is duurder dan Buna, maar is bestand tegen een verscheidenheid aan thermische, weers- en mechanische eigenschappen vanwege de langdurige hoge treksterkte. Het is veelzijdig en ideaal voor toepassingen waarbij water, chloor, bleekmiddel en andere alkalische materialen betrokken zijn.
Dankzij de elastische en hechtende eigenschappen keert EPDM, eenmaal uitgerekt, ongeacht de temperatuur terug naar zijn oorspronkelijke vorm. EPDM wordt niet aanbevolen voor toepassingen met aardolie, vloeistoffen, gechloreerde koolwaterstoffen of koolwaterstofoplosmiddelen.
Viton
Viton is een duurzaam, hoogwaardig, gefluoreerd koolwaterstofrubberproduct dat het meest wordt gebruikt in O-ringen en afdichtingen. Het is duurder dan andere rubbermaterialen, maar het heeft de voorkeur voor de meest uitdagende en veeleisende afdichtingsbehoeften.
Bestand tegen ozon, oxidatie en extreme weersomstandigheden, inclusief materialen zoals alifatische en aromatische koolwaterstoffen, gehalogeneerde vloeistoffen en sterk zure materialen, is het een van de robuustere fluorelastomeren.
Het kiezen van het juiste materiaal voor afdichting is belangrijk voor het succes van een toepassing. Hoewel veel afdichtingsmaterialen vergelijkbaar zijn, dienen ze allemaal verschillende doeleinden om aan elke specifieke behoefte te voldoen.
Posttijd: 12 juli 2023