Mekaaniset tiivisteetniillä on erittäin tärkeä rooli vuotojen välttämisessä monilla eri toimialoilla.Meriteollisuudessa niitä onpumpun mekaaniset tiivisteet, pyörivän akselin mekaaniset tiivisteet.Ja öljy- ja kaasuteollisuudessa niitä onpatruunan mekaaniset tiivisteet,jaetut mekaaniset tiivisteet tai kuivakaasumekaaniset tiivisteet.Autoteollisuudessa on vesimekaanisia tiivisteitä.Ja kemianteollisuudessa on sekoittimen mekaanisia tiivisteitä (sekoittimen mekaanisia tiivisteitä) ja kompressorin mekaanisia tiivisteitä.
Riippuu erilaisista käyttöolosuhteista, se vaatii mekaanisen tiivistysratkaisun eri materiaalilla.Siinä käytetään monenlaista materiaaliamekaaniset akselitiivisteet kuten keraamiset mekaaniset tiivisteet, hiilimekaaniset tiivisteet, silikonikarbidi mekaaniset tiivisteet,SSIC mekaaniset tiivisteet jaTC mekaaniset tiivisteet.
Keraamiset mekaaniset tiivisteet
Keraamiset mekaaniset tiivisteet ovat kriittisiä komponentteja erilaisissa teollisissa sovelluksissa, ja ne on suunniteltu estämään nesteiden vuotaminen kahden pinnan, kuten pyörivän akselin ja kiinteän kotelon, välillä.Nämä tiivisteet ovat erittäin arvostettuja niiden poikkeuksellisen kulutuskestävyyden, korroosionkestävyyden ja kyvyn vuoksi kestää äärimmäisiä lämpötiloja.
Keraamisten mekaanisten tiivisteiden ensisijainen tehtävä on säilyttää laitteiden eheys estämällä nestehävikki tai kontaminaatio.Niitä käytetään monilla teollisuudenaloilla, mukaan lukien öljy ja kaasu, kemiallinen käsittely, vedenkäsittely, lääkkeet ja elintarviketeollisuus.Näiden tiivisteiden laaja käyttö johtuu niiden kestävästä rakenteesta;ne on valmistettu edistyneistä keraamisista materiaaleista, jotka tarjoavat erinomaiset suorituskykyominaisuudet muihin tiivistemateriaaleihin verrattuna.
Keraamiset mekaaniset tiivisteet koostuvat kahdesta pääkomponentista: toinen on mekaaninen kiinteä pinta (joka on yleensä valmistettu keraamisesta materiaalista) ja toinen mekaaninen pyörivä pinta (valmistettu yleisesti hiiligrafiitista).Tiivistys tapahtuu, kun molemmat pinnat puristetaan yhteen jousivoimalla, mikä luo tehokkaan esteen nesteen vuotamista vastaan.Laitteen toimiessa tiivistepintojen välissä oleva voitelukalvo vähentää kitkaa ja kulumista säilyttäen samalla tiiviin tiiviyden.
Yksi ratkaiseva tekijä, joka erottaa keraamiset mekaaniset tiivisteet muista tyypeistä, on niiden erinomainen kulutuskestävyys.Keraamisilla materiaaleilla on erinomaiset kovuusominaisuudet, joiden ansiosta ne kestävät hankausta ilman merkittäviä vaurioita.Tämä johtaa pidempään kestäviin tiivisteisiin, jotka vaativat harvemmin vaihtoa tai huoltoa kuin pehmeämmistä materiaaleista valmistetut.
Kulutuskestävyyden lisäksi keramiikka on myös poikkeuksellista lämmönkestävyyttä.Ne kestävät korkeita lämpötiloja heikentämättä tai menettämättä tiivistystehokkuuttaan.Tämä tekee niistä sopivia käytettäviksi korkeissa lämpötiloissa, joissa muut tiivistemateriaalit saattavat pettää ennenaikaisesti.
Lopuksi keraamiset mekaaniset tiivisteet tarjoavat erinomaisen kemiallisen yhteensopivuuden ja kestävät erilaisia syövyttäviä aineita.Tämä tekee niistä houkuttelevan valinnan teollisuudelle, joka käsittelee rutiininomaisesti vahvoja kemikaaleja ja aggressiivisia nesteitä.
Keraamiset mekaaniset tiivisteet ovat välttämättömiäkomponenttien tiivisteetsuunniteltu estämään nestevuotoja teollisuuslaitteissa.Niiden ainutlaatuiset ominaisuudet, kuten kulutuskestävyys, lämmönkestävyys ja kemiallinen yhteensopivuus, tekevät niistä ensisijaisen valinnan erilaisiin sovelluksiin useilla teollisuudenaloilla.
| keraaminen fyysinen ominaisuus | ||||
| Tekninen parametri | yksikkö | 95 % | 99 % | 99,50 % |
| Tiheys | g/cm3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Kovuus | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Huokoisuusaste | % | 0.4 | 0.2 | 0,15 |
| Murtolujuus | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Lämpölaajenemiskerroin | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Lämmönjohtokyky | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Mekaaniset hiilitiivisteet
Mekaanisella hiilitiivisteellä on pitkä historia.Grafiitti on alkuaineen hiilen isomuoto.Vuonna 1971 Yhdysvalloissa tutkittiin onnistunutta joustavaa grafiittimekaanista tiivistemateriaalia, joka ratkaisi atomienergiaventtiilin vuodon.Syväkäsittelyn jälkeen joustavasta grafiitista tulee erinomainen tiivistemateriaali, josta valmistetaan erilaisia hiilikuituisia mekaanisia tiivisteitä tiivistyskomponenttien vaikutuksella.Näitä hiilimekaanisia tiivisteitä käytetään kemian-, öljy- ja sähköteollisuudessa, kuten korkean lämpötilan nestetiiviste.
Koska joustava grafiitti muodostuu paisuneen grafiitin paisumisesta korkean lämpötilan jälkeen, joustavaan grafiittiin jäävän interkalaatioaineen määrä on hyvin pieni, mutta ei kokonaan, joten interkalaatioaineen olemassaolo ja koostumus vaikuttavat suuresti laatuun. ja tuotteen suorituskyky.
Hiilitiivisteen pintamateriaalin valinta
Alkuperäinen keksijä käytti väkevää rikkihappoa hapettimena ja interkaloivana aineena.Kuitenkin sen jälkeen, kun se oli levitetty metallikomponentin tiivisteeseen, taipuisaan grafiittiin jääneen pienen määrän rikkiä havaittiin syövyttävän kosketusmetallia pitkäaikaisen käytön jälkeen.Tässä mielessä jotkut kotimaiset tutkijat ovat yrittäneet parantaa sitä, kuten Song Kemin, joka valitsi etikkahapon ja orgaanisen hapon rikkihapon sijaan.happo, hidas typpihapossa ja laske lämpötila huoneenlämpötilaan, valmistettu typpihapon ja etikkahapon seoksesta.Käyttämällä typpihapon ja etikkahapon seosta insertioaineena valmistettiin rikitöntä paisutettua grafiittia kaliumpermanganaatilla hapettimena ja etikkahappoa lisättiin hitaasti typpihappoon.Lämpötila lasketaan huoneenlämpötilaan ja valmistetaan typpihapon ja etikkahapon seos.Sitten tähän seokseen lisätään luonnollinen hiutalegrafiitti ja kaliumpermanganaatti.Jatkuvasti sekoittaen lämpötila on 30 °C. 40 minuutin reaktion jälkeen vesi pestään neutraaliksi ja kuivataan 50-60 °C:ssa, ja paisutettu grafiitti valmistetaan korkean lämpötilan paisutuksen jälkeen.Tällä menetelmällä ei saavuteta vulkanointia sillä ehdolla, että tuote voi saavuttaa tietyn laajenemistilavuuden, jotta saavutetaan tiivistysmateriaalin suhteellisen vakaa luonne.
| Tyyppi | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Brändi | Kyllästetty | Kyllästetty | Kyllästetty fenoli | Antimonihiili(A) | |||||
| Tiheys | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Murtolujuus | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Puristuslujuus | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Kovuus | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Huokoisuus | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Lämpötilat | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Piikarbidi mekaaniset tiivisteet
Piikarbidi (SiC) tunnetaan myös nimellä carborundum, joka on valmistettu kvartsihiekasta, maaöljykoksista (tai kivihiilekoksia), puulastuista (jota on lisättävä vihreää piikarbidia valmistettaessa) ja niin edelleen.Piikarbidissa on myös luonnossa harvinainen mineraali, mulperi.Nykyaikaisissa C-, N-, B- ja muissa oksidittomissa korkean teknologian tulenkestävissä raaka-aineissa piikarbidi on yksi laajimmin käytetyistä ja taloudellisimmista materiaaleista, jota voidaan kutsua kultateräshiekoksi tai tulenkestäväksi hiekkaksi.Tällä hetkellä Kiinan teollinen piikarbidin tuotanto on jaettu mustaan piikarbidiin ja vihreään piikarbidiin, jotka molemmat ovat kuusikulmaisia kiteitä, joiden osuus on 3,20 ~ 3,25 ja mikrokovuus 2840 ~ 3320 kg/m²
Piikarbidituotteet luokitellaan monenlaisiin eri käyttöympäristöihin.Sitä käytetään yleensä enemmän mekaanisesti.Esimerkiksi piikarbidi on ihanteellinen materiaali piikarbidin mekaaniselle tiivisteelle, koska se on hyvä kemiallinen korroosionkestävyys, korkea lujuus, korkea kovuus, hyvä kulutuskestävyys, pieni kitkakerroin ja korkea lämpötilankesto.
SIC-tiivisterenkaat voidaan jakaa staattisiin renkaisiin, liikkuviin renkaisiin, litteisiin renkaisiin ja niin edelleen.Piikarbidipiistä voidaan valmistaa erilaisia karbidituotteita, kuten piikarbidin pyörivä rengas, piikarbidin kiinteä istuin, piikarbidiholkki ja niin edelleen, asiakkaiden erityisvaatimusten mukaan.Sitä voidaan käyttää myös yhdessä grafiittimateriaalin kanssa, ja sen kitkakerroin on pienempi kuin alumiinioksidikeramiikka ja kovaseos, joten sitä voidaan käyttää korkeassa PV-arvossa, erityisesti vahvan hapon ja vahvan alkalin olosuhteissa.
SIC:n vähäinen kitka on yksi tärkeimmistä eduista, kun sitä käytetään mekaanisissa tiivisteissä.Siksi SIC kestää kulumista paremmin kuin muut materiaalit, mikä pidentää tiivisteen käyttöikää.Lisäksi SIC:n pienempi kitka vähentää voitelun tarvetta.Voitelun puute vähentää saastumisen ja korroosion mahdollisuutta, mikä parantaa tehokkuutta ja luotettavuutta.
SIC:llä on myös hyvä kulutuskestävyys.Tämä osoittaa, että se kestää jatkuvaa käyttöä ilman, että se huononee tai rikkoutuu.Tämä tekee siitä täydellisen materiaalin käyttötarkoituksiin, jotka vaativat korkeaa luotettavuutta ja kestävyyttä.
Se voidaan myös päällystää ja kiillottaa uudelleen, jotta tiiviste voidaan kunnostaa useita kertoja sen käyttöiän aikana.Sitä käytetään yleensä enemmän mekaanisesti, kuten mekaanisissa tiivisteissä sen hyvän kemiallisen korroosionkestävyyden, korkean lujuuden, korkean kovuuden, hyvän kulutuskestävyyden, pienen kitkakertoimen ja korkean lämpötilan kestävyyden vuoksi.
Mekaanisissa tiivistepinnoissa käytettynä piikarbidi parantaa suorituskykyä, pidentää tiivisteen käyttöikää, alentaa ylläpitokustannuksia ja alentaa pyörivien laitteiden, kuten turbiinien, kompressorien ja keskipakopumppujen, käyttökustannuksia.Piikarbidilla voi olla erilaisia ominaisuuksia riippuen siitä, miten se on valmistettu.Reaktiosidottu piikarbidi muodostetaan sitomalla piikarbidihiukkasia toisiinsa reaktioprosessissa.
Tämä prosessi ei vaikuta merkittävästi useimpiin materiaalin fysikaalisiin ja lämpöominaisuuksiin, mutta se rajoittaa materiaalin kemiallista kestävyyttä.Yleisimmät ongelmat aiheuttavat kemikaalit ovat emäkset (ja muut korkean pH:n kemikaalit) ja vahvat hapot, joten reaktiosidottua piikarbidia ei tule käyttää näissä sovelluksissa.
Reaktiosintrattu soluttautunutpiikarbidi.Tällaisessa materiaalissa alkuperäisen SIC-materiaalin huokoset täyttyvät tunkeutumisprosessissa metallista piitä polttamalla, jolloin sekundaarista piikarbidia ilmaantuu ja materiaali saa poikkeukselliset mekaaniset ominaisuudet muuttuen kulutusta kestäväksi.Minimaalisen kutistumisensa ansiosta sitä voidaan käyttää suurten ja monimutkaisten osien valmistukseen, joissa toleranssit ovat tiukat.Piipitoisuus rajoittaa kuitenkin maksimikäyttölämpötilan 1 350 °C:seen, kemikaalien kestävyys on myös rajoitettu noin pH-arvoon 10. Materiaalia ei suositella käytettäväksi aggressiivisissa alkalisissa ympäristöissä.
Sintrattupiikarbidia saadaan sintraamalla esipuristettu erittäin hieno SIC-granulaatti 2000 °C:n lämpötilassa, jolloin materiaalin rakeiden välille muodostuu vahvoja sidoksia.
Ensin hila paksunee, sitten huokoisuus pienenee ja lopuksi rakeiden väliset sidokset sintrautuvat.Tällaisessa käsittelyssä tuote kutistuu merkittävästi - noin 20%.
SSIC-tiivisterengas kestää kaikkia kemikaaleja.Koska sen rakenteessa ei ole metallista piitä, sitä voidaan käyttää jopa 1600 C lämpötiloissa vaikuttamatta sen lujuuteen
| ominaisuuksia | R-SiC | S-SiC |
| Huokoisuus (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Tiheys (g/cm3) | 3.05 | 3,1-3,15 |
| Kovuus | 110-125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Elastinen moduuli (Gpa) | ≥ 400 | ≥ 410 |
| SiC-pitoisuus (%) | ≥ 85 % | ≥ 99 % |
| Si-pitoisuus (%) | ≤15 % | 0,10 % |
| Taivutuslujuus (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Puristuslujuus (kg/mm2) | ≥ 2200 | 3900 |
| Lämpölaajenemiskerroin (1/℃) | 4,5 × 10-6 | 4,3 × 10-6 |
| Lämmönkestävyys (ilmakehässä) (℃) | 1300 | 1600 |
TC mekaaninen tiiviste
TC-materiaaleissa on korkea kovuus, lujuus, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys.Se tunnetaan nimellä "Teollinen hammas".Ylivoimaisen suorituskyvyn ansiosta sitä on käytetty laajalti sotateollisuudessa, ilmailuteollisuudessa, mekaanisessa käsittelyssä, metallurgiassa, öljynporauksessa, sähköisessä viestinnässä, arkkitehtuurissa ja muilla aloilla.Esimerkiksi pumpuissa, kompressoreissa ja sekoittimissa volframikarbidirengasta käytetään mekaanisina tiivisteinä.Hyvä kulutuskestävyys ja korkea kovuus tekevät siitä sopivan kulutusta kestävien osien valmistukseen, joissa on korkea lämpötila, kitka ja korroosio.
Kemiallisen koostumuksensa ja käyttöominaisuuksiensa mukaan TC voidaan jakaa neljään luokkaan: volframikoboltti (YG), volframi-titaani (YT), volframi-titaani-tantaali (YW) ja titaanikarbidi (YN).
Volframikoboltti (YG) kovaseos koostuu WC:stä ja Co:sta. Se soveltuu hauraiden materiaalien, kuten valuraudan, ei-rautametallien ja ei-metallisten materiaalien käsittelyyn.
Stellite (YT) koostuu WC:stä, TiC:stä ja Co:sta. TiC:n lisäämisen ansiosta seokseen sen kulutuskestävyys paranee, mutta taivutuslujuus, hiontakyky ja lämmönjohtavuus ovat heikentyneet.Matalassa lämpötilassa haurautensa vuoksi se soveltuu vain yleisten materiaalien nopeaan leikkaamiseen, ei hauraiden materiaalien käsittelyyn.
Volframititaani-tantaali (niobium) kobolttia (YW) lisätään seokseen kovuuden, lujuuden ja kulutuskestävyyden lisäämiseksi korkeissa lämpötiloissa käyttämällä sopivaa määrää tantaalikarbidia tai niobiumkarbidia.Samalla myös sitkeys paranee paremmalla kokonaisvaltaisella leikkaussuorituskyvyllä.Sitä käytetään pääasiassa kovien materiaalien leikkaamiseen ja ajoittaiseen leikkaamiseen.
Hiiltynyt titaaniperusluokka (YN) on kova seos, jossa on TiC:n, nikkelin ja molybdeenin kova faasi.Sen etuja ovat korkea kovuus, sitoutumisen estokyky, puolikuun kulumisen esto ja hapettumisenestokyky.Yli 1000 asteen lämpötilassa se voidaan edelleen työstää.Se soveltuu seosteräksen ja karkaisuteräksen jatkuvaan viimeistelyyn.
| malli | nikkelipitoisuus (paino-%) | tiheys (g/cm²) | kovuus (HRA) | taivutuslujuus (≥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 |
| malli | kobolttipitoisuus (paino-%) | tiheys (g/cm²) | kovuus (HRA) | taivutuslujuus (≥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 |