MATERIAŁ

Uszczelnienia mechaniczneodgrywają bardzo ważną rolę w zapobieganiu wyciekom w wielu różnych gałęziach przemysłu.W przemyśle morskim sąuszczelnienia mechaniczne pompy, uszczelnienia mechaniczne wału obrotowego.A w przemyśle naftowym i gazowym sąwkładowe uszczelnienia mechaniczne,dzielone uszczelnienia mechaniczne lub uszczelnienia mechaniczne na gaz suchy.W przemyśle samochodowym stosowane są wodne uszczelnienia mechaniczne.Natomiast w przemyśle chemicznym istnieją uszczelnienia mechaniczne mieszalników (uszczelnienia mechaniczne mieszadeł) i uszczelnienia mechaniczne sprężarek.

W zależności od różnych warunków użytkowania wymaga mechanicznego rozwiązania uszczelniającego z innego materiału.Istnieje wiele rodzajów materiałów używanych wmechaniczne uszczelnienia wału takie jak ceramiczne uszczelnienia mechaniczne, uszczelnienia mechaniczne z węgla, uszczelnienia mechaniczne z węglika silikonu,Uszczelnienia mechaniczne SSIC iUszczelnienia mechaniczne TC. 

ceramiczny pierścień mechaniczny

Ceramiczne uszczelnienia mechaniczne

Ceramiczne uszczelnienia mechaniczne to krytyczne elementy w różnych zastosowaniach przemysłowych, zaprojektowane w celu zapobiegania wyciekom płynów pomiędzy dwiema powierzchniami, takimi jak obracający się wał i nieruchoma obudowa.Uszczelnienia te są wysoko cenione ze względu na wyjątkową odporność na zużycie, odporność na korozję i zdolność wytrzymywania ekstremalnych temperatur.

Podstawową rolą ceramicznych uszczelnień mechanicznych jest utrzymanie integralności sprzętu poprzez zapobieganie utracie płynu lub zanieczyszczeniu.Znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle naftowym i gazowym, przetwórstwie chemicznym, uzdatnianiu wody, farmaceutyce i przetwórstwie spożywczym.Powszechne stosowanie tych uszczelek można przypisać ich trwałej konstrukcji;są wykonane z zaawansowanych materiałów ceramicznych, które oferują lepsze właściwości użytkowe w porównaniu do innych materiałów uszczelniających.

Ceramiczne uszczelnienia mechaniczne składają się z dwóch głównych elementów: jeden to mechaniczna powierzchnia stacjonarna (zwykle wykonana z materiału ceramicznego), a druga to mechaniczna powierzchnia obrotowa (zwykle wykonana z grafitu węglowego).Uszczelnienie następuje, gdy obie powierzchnie zostaną dociśnięte do siebie za pomocą siły sprężyny, tworząc skuteczną barierę przed wyciekiem płynu.Podczas pracy urządzenia film smarujący pomiędzy powierzchniami uszczelniającymi zmniejsza tarcie i zużycie, zachowując jednocześnie szczelność.

Jednym z kluczowych czynników odróżniających ceramiczne uszczelnienia mechaniczne od innych typów jest ich wyjątkowa odporność na zużycie.Materiały ceramiczne charakteryzują się doskonałą twardością, która pozwala im wytrzymać warunki ścierne bez znaczących uszkodzeń.Dzięki temu uszczelki są trwalsze i wymagają rzadszej wymiany lub konserwacji niż te wykonane z bardziej miękkich materiałów.

Oprócz odporności na zużycie ceramika wykazuje również wyjątkową stabilność termiczną.Mogą wytrzymać wysokie temperatury, nie ulegając degradacji ani utracie skuteczności uszczelniania.Dzięki temu nadają się do stosowania w zastosowaniach wysokotemperaturowych, gdzie inne materiały uszczelniające mogą przedwcześnie ulec uszkodzeniu.

Wreszcie, ceramiczne uszczelnienia mechaniczne zapewniają doskonałą kompatybilność chemiczną i odporność na różne substancje żrące.To sprawia, że ​​są atrakcyjnym wyborem dla branż, które rutynowo mają do czynienia z agresywnymi chemikaliami i agresywnymi płynami.

Ceramiczne uszczelnienia mechaniczne są niezbędneuszczelnienia komponentówzaprojektowany, aby zapobiegać wyciekom płynów w urządzeniach przemysłowych.Ich unikalne właściwości, takie jak odporność na zużycie, stabilność termiczna i kompatybilność chemiczna, sprawiają, że są preferowanym wyborem do różnych zastosowań w wielu gałęziach przemysłu

właściwości fizyczne ceramiki

Parametr techniczny

jednostka

95%

99%

99,50%

Gęstość

g/cm3

3.7

3,88

3.9

Twardość

HRA

85

88

90

Stopień porowatości

%

0,4

0,2

0,15

Wytrzymałość na pękanie

MPa

250

310

350

Współczynnik rozszerzalności cieplnej

10(-6)/K

5.5

5.3

5.2

Przewodność cieplna

Z/MK

27,8

26,7

26

 

pierścień mechaniczny z włókna węglowego

Uszczelnienia mechaniczne z włókna węglowego

Mechaniczne uszczelnienie węglowe ma długą historię.Grafit jest izoformą pierwiastka węgla.W 1971 roku Stany Zjednoczone zbadały skuteczny elastyczny grafitowy mechaniczny materiał uszczelniający, który rozwiązał problem wycieku zaworu energii atomowej.Po głębokiej obróbce elastyczny grafit staje się doskonałym materiałem uszczelniającym, z którego powstają różne węglowe uszczelnienia mechaniczne z efektem elementów uszczelniających.Te węglowe uszczelnienia mechaniczne są stosowane w przemyśle chemicznym, naftowym i elektroenergetycznym, takim jak uszczelnienia płynne wysokotemperaturowe.
Ponieważ elastyczny grafit powstaje w wyniku rozszerzania się grafitu ekspandowanego pod wpływem wysokiej temperatury, ilość środka interkalującego pozostającego w elastycznym graficie jest bardzo mała, ale nie całkowicie, więc istnienie i skład środka interkalującego mają duży wpływ na jakość i wydajność produktu.

Wybór materiału powierzchni czołowej uszczelnienia węglowego

Oryginalny wynalazca zastosował stężony kwas siarkowy jako utleniacz i środek interkalujący.Jednakże po nałożeniu na uszczelkę elementu metalowego stwierdzono, że niewielka ilość siarki pozostająca w elastycznym graficie powoduje korozję metalu kontaktowego po długotrwałym użytkowaniu.W związku z tym niektórzy krajowi uczeni próbowali to ulepszyć, jak na przykład Song Kemin, który zamiast kwasu siarkowego wybrał kwas octowy i kwas organiczny.kwas, powolny w kwasie azotowym i obniżyć temperaturę do temperatury pokojowej, sporządzony z mieszaniny kwasu azotowego i kwasu octowego.Stosując mieszaninę kwasu azotowego i kwasu octowego jako środka wprowadzającego, wytworzono wolny od siarki grafit ekspandowany z nadmanganianem potasu jako utleniaczem, a do kwasu azotowego powoli dodano kwas octowy.Temperaturę obniża się do temperatury pokojowej i sporządza się mieszaninę kwasu azotowego i kwasu octowego.Następnie do tej mieszaniny dodaje się naturalny grafit płatkowy i nadmanganian potasu.Przy ciągłym mieszaniu temperatura wynosi 30°C. Po reakcji przez 40 minut wodę przemywa się do neutralnego stanu i suszy w temperaturze 50~60°C, a ekspandowany grafit wytwarza się po ekspansji w wysokiej temperaturze.Metodą tą nie osiąga się wulkanizacji pod warunkiem, że produkt może osiągnąć pewną objętość rozszerzania, tak aby osiągnąć względnie stabilny charakter materiału uszczelniającego.

Typ

M106H

M120H

M106K

M120K

M106F

M120F

M106D

M120D

M254D

Marka

Nasycony
Żywica epoksydowa (B1)

Nasycony
Żywica furanowa (B1)

Impregnowany fenol
Żywica aldehydowa (B2)

Węgiel antymonu (A)

Gęstość
(g/cm3)

1,75

1.7

1,75

1.7

1,75

1.7

2.3

2.3

2.3

Siła frakcyjna
(Mpa)

65

60

67

62

60

55

65

60

55

Wytrzymałość na ściskanie
(Mpa)

200

180

200

180

200

180

220

220

210

Twardość

85

80

90

85

85

80

90

90

65

Porowatość

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1,5 <1,5 <1,5

Temperatury
(℃)

250

250

250

250

250

250

400

400

450

 

taki pierścień mechaniczny

Uszczelnienia mechaniczne z węglika krzemu

Węglik krzemu (SiC) jest również znany jako karborund, który jest wytwarzany z piasku kwarcowego, koksu naftowego (lub koksu węglowego), wiórów drzewnych (które należy dodać przy produkcji zielonego węglika krzemu) i tak dalej.Węglik krzemu zawiera również rzadki minerał w przyrodzie, morwę.We współczesnych surowcach ogniotrwałych C, N, B i innych nietlenkowych, zaawansowanych technologicznie surowcach ogniotrwałych, węglik krzemu jest jednym z najczęściej stosowanych i ekonomicznych materiałów, który można nazwać piaskiem ze złotej stali lub piaskiem ogniotrwałym.Obecnie chińska produkcja przemysłowa węglika krzemu dzieli się na czarny węglik krzemu i zielony węglik krzemu, oba są sześciokątnymi kryształami o proporcji 3,20 ~ 3,25 i mikrotwardości 2840 ~ 3320kg/m²

Produkty z węglika krzemu dzieli się na wiele rodzajów w zależności od środowiska zastosowania.Zwykle używa się go bardziej mechanicznie.Na przykład węglik krzemu jest idealnym materiałem na uszczelnienie mechaniczne z węglika krzemu ze względu na dobrą odporność na korozję chemiczną, wysoką wytrzymałość, wysoką twardość, dobrą odporność na zużycie, mały współczynnik tarcia i odporność na wysoką temperaturę.

Pierścienie uszczelniające SIC można podzielić na pierścień statyczny, pierścień ruchomy, pierścień płaski i tak dalej.Krzem SiC można wytwarzać z różnych produktów z węglika krzemu, takich jak pierścień obrotowy z węglika krzemu, stacjonarne gniazdo z węglika krzemu, tuleja z węglika krzemu i tak dalej, zgodnie ze specjalnymi wymaganiami klientów.Można go również stosować w połączeniu z materiałem grafitowym, a jego współczynnik tarcia jest mniejszy niż ceramika z tlenku glinu i twardy stop, dzięki czemu można go stosować przy wysokiej wartości PV, szczególnie w warunkach mocnego kwasu i mocnych zasad.

Zmniejszone tarcie SIC jest jedną z kluczowych zalet stosowania go w uszczelnieniach mechanicznych.Dlatego SIC może wytrzymać zużycie lepiej niż inne materiały, przedłużając żywotność uszczelki.Dodatkowo zmniejszone tarcie SIC zmniejsza zapotrzebowanie na smarowanie.Brak smarowania zmniejsza możliwość zanieczyszczenia i korozji, poprawiając wydajność i niezawodność.

SIC charakteryzuje się również dużą odpornością na zużycie.Oznacza to, że może wytrzymać ciągłe użytkowanie bez pogorszenia się i złamania.Dzięki temu jest to idealny materiał do zastosowań wymagających wysokiego poziomu niezawodności i trwałości.

Można ją również ponownie docierać i polerować, dzięki czemu uszczelkę można odnawiać wielokrotnie w ciągu całego okresu jej użytkowania.Jest powszechnie stosowany bardziej mechanicznie, na przykład w uszczelnieniach mechanicznych, ze względu na dobrą odporność na korozję chemiczną, wysoką wytrzymałość, wysoką twardość, dobrą odporność na zużycie, mały współczynnik tarcia i odporność na wysoką temperaturę.

Węglik krzemu stosowany na powierzchnie uszczelnień mechanicznych zapewnia lepszą wydajność, dłuższą żywotność uszczelnień, niższe koszty konserwacji i niższe koszty eksploatacji urządzeń wirujących, takich jak turbiny, sprężarki i pompy odśrodkowe.Węglik krzemu może mieć różne właściwości w zależności od sposobu, w jaki został wyprodukowany.Węglik krzemu związany reakcją powstaje poprzez związanie ze sobą cząstek węglika krzemu w procesie reakcji.

Proces ten nie wpływa znacząco na większość właściwości fizycznych i termicznych materiału, jednakże ogranicza odporność chemiczną materiału.Najczęstszymi substancjami chemicznymi stanowiącymi problem są środki żrące (i inne środki chemiczne o wysokim pH) oraz mocne kwasy, dlatego w tych zastosowaniach nie należy stosować związanego reakcją węglika krzemu.

Infiltracja ze spieku reakcyjnegowęglik krzemu.W takim materiale pory pierwotnego materiału SIC w procesie infiltracji poprzez wypalenie metalicznego krzemu wypełniają się, dzięki czemu pojawia się wtórny SiC, a materiał uzyskuje wyjątkowe właściwości mechaniczne, stając się odpornym na zużycie.Dzięki minimalnemu skurczowi może być stosowany do produkcji dużych i skomplikowanych części o wąskich tolerancjach.Jednak zawartość krzemu ogranicza maksymalną temperaturę roboczą do 1350 °C, odporność chemiczna jest również ograniczona do około pH 10. Materiał nie jest zalecany do stosowania w agresywnym środowisku zasadowym.

Spiekanewęglik krzemu otrzymywany jest poprzez spiekanie wstępnie sprasowanego, bardzo drobnego granulatu SIC w temperaturze 2000°C w celu wytworzenia silnych wiązań pomiędzy ziarnami materiału.
Najpierw siatka gęstnieje, następnie zmniejsza się porowatość, a na koniec spiekają się wiązania pomiędzy ziarnami.W procesie takiej obróbki następuje znaczny skurcz produktu – o około 20%.
Pierścień uszczelniający SSIC jest odporny na wszelkie środki chemiczne.Ponieważ w jego strukturze nie ma metalicznego krzemu, można go stosować w temperaturach do 1600C bez wpływu na jego wytrzymałość

nieruchomości

R-SiC

S-SiC

Porowatość (%)

≤0,3

≤0,2

Gęstość (g/cm3)

3.05

3,1 ~ 3,15

Twardość

110 ~ 125 (HS)

2800 (kg/mm2)

Moduł sprężystości (Gpa)

≥400

≥410

Zawartość SiC (%)

≥85%

≥99%

Zawartość Si (%)

≤15%

0,10%

Wytrzymałość na zginanie (Mpa)

≥350

450

Wytrzymałość na ściskanie (kg/mm2)

≥2200

3900

Współczynnik rozszerzalności cieplnej (1/℃)

4,5×10-6

4,3 × 10-6

Odporność na ciepło (w atmosferze) (℃)

1300

1600

 

Pierścień mechaniczny TC

Uszczelnienie mechaniczne TC

Materiały TC charakteryzują się wysoką twardością, wytrzymałością, odpornością na ścieranie i korozją.Nazywa się go „zębem przemysłowym”.Ze względu na doskonałą wydajność jest szeroko stosowany w przemyśle wojskowym, lotniczym, przetwórstwie mechanicznym, metalurgii, odwiertach naftowych, komunikacji elektronicznej, architekturze i innych dziedzinach.Na przykład w pompach, sprężarkach i mieszadłach jako uszczelnienia mechaniczne stosuje się pierścienie z węglika wolframu.Dobra odporność na ścieranie i wysoka twardość sprawiają, że nadaje się do produkcji części odpornych na zużycie przy wysokiej temperaturze, tarciu i korozji.

Ze względu na skład chemiczny i właściwości użytkowe TC można podzielić na cztery kategorie: wolfram-kobalt (YG), wolfram-tytan (YT), wolfram-tytan, tantal (YW) i węglik tytanu (YN).

Twardy stop wolframu i kobaltu (YG) składa się z WC i Co. Nadaje się do obróbki kruchych materiałów, takich jak żeliwo, metale nieżelazne i materiały niemetalowe.

Stellit (YT) składa się z WC, TiC i Co. Dzięki dodaniu TiC do stopu poprawia się jego odporność na zużycie, ale zmniejsza się wytrzymałość na zginanie, wydajność szlifowania i przewodność cieplna.Ze względu na swoją kruchość w niskiej temperaturze nadaje się tylko do szybkiego cięcia materiałów ogólnych, a nie do obróbki materiałów kruchych.

Do stopu dodaje się wolframowo-tytanowo-tantal (niob) i kobalt (YW) w celu zwiększenia twardości, wytrzymałości i odporności na ścieranie w wysokich temperaturach poprzez odpowiednią ilość węglika tantalu lub węglika niobu.Jednocześnie poprawia się również wytrzymałość dzięki lepszej kompleksowej wydajności cięcia.Stosowany jest głównie do twardych materiałów skrawających i cięcia przerywanego.

Bazowa klasa tytanu karbonizowanego (YN) to twardy stop z twardą fazą TiC, niklu i molibdenu.Jego zaletami są wysoka twardość, zdolność zapobiegania wiązaniu, zapobieganie zużyciu półksiężycowemu i zdolność przeciwutleniająca.W temperaturze powyżej 1000 stopni można go nadal obrabiać.Ma zastosowanie do ciągłego wykańczania stali stopowej i stali hartowniczej.

Model

zawartość niklu (% wag.)

gęstość (g/cm²)

twardość (HRA)

wytrzymałość na zginanie (≥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

Model

zawartość kobaltu (% wag.)

gęstość (g/cm²)

twardość (HRA)

wytrzymałość na zginanie (≥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