De materiaalkeuze voor uw afdichting is belangrijk, omdat deze een rol speelt bij het bepalen van de kwaliteit, levensduur en prestaties van een toepassing, en bij het verminderen van toekomstige problemen. Hier bekijken we hoe de omgeving de materiaalkeuze voor afdichtingen 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. Afdichtingsmaterialen moeten voor alle omgevingen een aantal belangrijke eigenschappen hebben, waaronder een stabiel afdichtingsvlak, warmtegeleiding, chemische bestendigheid en goede slijtvastheid.
In sommige omgevingen moeten deze eigenschappen sterker zijn dan in andere. Andere materiaaleigenschappen waarmee rekening moet worden gehouden bij het bepalen van de omgeving zijn onder andere hardheid, stijfheid, thermische uitzetting, slijtage en chemische bestendigheid. Door hier rekening mee te houden, vindt u het ideale materiaal voor uw afdichting.
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 betaalt een hoogwaardige afdichting zich op den duur terug, omdat hiermee kostbare stilstanden, reparaties en renovatie of vervanging van de afdichting worden voorkomen die een afdichting van mindere kwaliteit met zich meebrengt. Bij pomptoepassingen met zeer schone vloeistoffen met smerende eigenschappen kan echter een goedkopere afdichting worden aangeschaft in plaats van lagers van hogere kwaliteit.
Veel voorkomende afdichtingsmaterialen
Koolstof
Koolstof dat in afdichtingsvlakken wordt gebruikt, is een mengsel van amorf koolstof en grafiet. De percentages van beide bepalen de fysische eigenschappen van de uiteindelijke koolstofkwaliteit. Het is een inert, stabiel materiaal dat zelfsmerend kan zijn.
Het wordt veel gebruikt als een van de twee eindvlakken in mechanische afdichtingen en is ook een populair materiaal voor gesegmenteerde omtrekafdichtingen en zuigerveren onder droge of lichte smering. Dit koolstof/grafietmengsel kan ook worden geïmpregneerd met andere materialen om het andere eigenschappen te geven, zoals verminderde porositeit, verbeterde slijtvastheid of verbeterde sterkte.
Een thermohardende, met hars geïmpregneerde koolstofafdichting is de meest voorkomende mechanische afdichting. De meeste met hars geïmpregneerde koolstofafdichtingen zijn bestand tegen een breed scala aan chemicaliën, van sterke basen tot sterke zuren. Ze hebben ook goede wrijvingseigenschappen en een adequate modulus om drukvervormingen te beheersen. Dit materiaal is geschikt voor algemeen gebruik tot 260 °C (500 °F) in water, koelmiddelen, brandstoffen, oliën, lichte chemische oplossingen en toepassingen in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie.
Met antimoon geïmpregneerde koolstofafdichtingen hebben hun succes bewezen dankzij de sterkte en modulus van antimoon, waardoor ze geschikt zijn voor hogedruktoepassingen waar 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 ze de standaardkwaliteit zijn voor veel raffinaderijtoepassingen.
Koolstof kan ook worden geïmpregneerd met filmvormers zoals fluoriden voor droogloop-, cryogene en vacuümtoepassingen, of oxidatie-inhibitoren zoals fosfaten voor hoge temperaturen, hoge snelheden en turbinetoepassingen tot 800 ft/s en rond de 537 °C (1.000 °F).
Keramiek
Keramiek is een anorganisch, niet-metalen materiaal, gemaakt van natuurlijke of synthetische verbindingen, meestal aluminiumoxide of alumina. Het heeft een hoog smeltpunt, hoge hardheid, hoge slijtvastheid en oxidatiebestendigheid, waardoor het veel gebruikt wordt in industrieën zoals machinebouw, chemie, petroleum, farmacie en de automobielindustrie.
Het heeft ook uitstekende diëlektrische eigenschappen en wordt veel gebruikt voor elektrische isolatoren, slijtvaste componenten, slijpmedia en componenten die bestand zijn tegen hoge temperaturen. In hoge zuiverheidsgraden 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 bij 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 versmelten. 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 gepolijst en gepolijst, zodat een afdichting meerdere keren per levensduur kan worden gereviseerd. Het wordt over het algemeen vaker mechanisch gebruikt, bijvoorbeeld in mechanische afdichtingen vanwege de goede chemische corrosiebestendigheid, hoge sterkte, hoge hardheid, goede slijtvastheid, lage wrijvingscoëfficiënt en hoge temperatuurbestendigheid.
Bij gebruik voor mechanische afdichtingsvlakken resulteert siliciumcarbide in verbeterde 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 geproduceerd. Reactiegebonden siliciumcarbide wordt gevormd door siliciumcarbidedeeltjes aan elkaar te binden in een reactieproces.
Dit proces heeft geen significante invloed op de meeste fysieke en thermische eigenschappen van het materiaal, maar beperkt wel de chemische bestendigheid ervan. De meest voorkomende chemicaliën die een probleem vormen, zijn logen (en andere chemicaliën met een hoge pH-waarde) en sterke zuren. Daarom mag reactief gebonden siliciumcarbide niet worden gebruikt voor deze toepassingen.
Zelfgesinterd siliciumcarbide wordt gemaakt door siliciumcarbidedeeltjes direct aan elkaar te sinteren met behulp van oxidevrije sinterhulpmiddelen in een inerte omgeving bij temperaturen boven 2000 °C. Door het ontbreken van een secundair materiaal (zoals silicium) is het direct gesinterde materiaal chemisch bestendig tegen vrijwel alle vloeistof- en procesomstandigheden die zich in een centrifugaalpomp kunnen voordoen.
Wolfraamcarbide is een zeer veelzijdig materiaal, net als siliciumcarbide, maar is meer geschikt voor toepassingen onder hoge druk omdat het een hogere elasticiteit heeft, waardoor het zeer licht kan buigen en vervorming van het oppervlak voorkomt. Net als siliciumcarbide kan het worden gelapt en gepolijst.
Wolfraamcarbiden worden meestal geproduceerd als gecementeerde carbiden, waarbij er geen poging wordt gedaan om wolfraamcarbide aan zichzelf te binden. Er wordt een secundair metaal toegevoegd om de wolfraamcarbidedeeltjes aan elkaar te binden of te cementeren. Dit resulteert in een materiaal dat de eigenschappen van zowel wolfraamcarbide als het metaalbindmiddel combineert.
Dit is in het voordeel gebruikt door een hogere taaiheid en slagvastheid te bieden dan mogelijk is met alleen wolfraamcarbide. Een van de zwakke punten van gecementeerd wolfraamcarbide is de hoge dichtheid. Vroeger werd kobaltgebonden wolfraamcarbide gebruikt, maar dit is geleidelijk vervangen door nikkelgebonden wolfraamcarbide omdat het niet de chemische compatibiliteit bezat die vereist is voor de industrie.
Nikkelgebonden wolfraamcarbide wordt veel gebruikt voor afdichtingsvlakken waarbij hoge sterkte en taaiheid gewenst zijn. Het heeft een goede chemische compatibiliteit die over het algemeen wordt beperkt door het vrije nikkel.
GFPTF
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 verbeteren.
Buna
Buna (ook bekend als nitrilrubber) is een kosteneffectief elastomeer voor O-ringen, afdichtingsmiddelen en gegoten producten. Het staat bekend om zijn mechanische prestaties en presteert uitstekend in toepassingen op oliebasis, in de petrochemie en in de chemie. Vanwege zijn inflexibiliteit wordt het ook veel gebruikt voor toepassingen met ruwe olie, water, diverse alcoholen, siliconenvetten en hydraulische vloeistoffen.
Omdat Buna een synthetisch rubbercopolymeer is, presteert het uitstekend in toepassingen die metaalhechting en slijtvast materiaal vereisen. Deze chemische achtergrond maakt het ook ideaal voor afdichtingstoepassingen. Bovendien is het bestand tegen lage temperaturen dankzij de slechte zuur- en licht alkalibestendigheid.
Buna is beperkt toepasbaar in toepassingen met extreme factoren zoals hoge temperaturen, weersomstandigheden, zonlicht en stoombestendigheid. Bovendien is Buna niet geschikt met CIP-ontsmettingsmiddelen (Clean-In-Place) die zuren en peroxiden bevatten.
EPDM
EPDM is een synthetisch rubber dat veel wordt gebruikt in de automobiel-, bouw- en mechanische sector voor afdichtingen, O-ringen, slangen en ringen. Het is duurder dan Buna, maar is dankzij de langdurige hoge treksterkte bestand tegen diverse thermische, weers- en mechanische eigenschappen. Het is veelzijdig en ideaal voor toepassingen met water, chloor, bleekmiddel en andere alkalische stoffen.
Dankzij de elastische en hechtende eigenschappen keert EPDM na uitrekken terug naar zijn oorspronkelijke vorm, ongeacht de temperatuur. 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 is de voorkeursoptie voor de meest uitdagende en veeleisende afdichtingsbehoeften.
Het is een van de robuustere fluorelastomeren omdat het bestand is tegen ozon, oxidatie en extreme weersomstandigheden, waaronder materialen zoals alifatische en aromatische koolwaterstoffen, gehalogeneerde vloeistoffen en sterke zure materialen.
Het kiezen van het juiste afdichtingsmateriaal is belangrijk voor het succes van een toepassing. Hoewel veel afdichtingsmaterialen vergelijkbaar zijn, dient elk materiaal een ander doel om aan elke specifieke behoefte te voldoen.
Plaatsingstijd: 12 juli 2023