Tiivisteen materiaalin valinta on tärkeää, sillä se vaikuttaa sovelluksen laadun, käyttöiän ja suorituskyvyn määrittämiseen ja vähentää ongelmia tulevaisuudessa.Tässä tarkastellaan, miten ympäristö vaikuttaa tiivistemateriaalien valintaan, sekä joitain yleisimmistä materiaaleista ja mihin käyttötarkoituksiin ne sopivat parhaiten.
Ympäristötekijät
Ympäristö, jolle tiiviste altistuu, on ratkaisevan tärkeää suunnittelua ja materiaalia valittaessa.Tiivistemateriaalit tarvitsevat useita keskeisiä ominaisuuksia kaikissa ympäristöissä, mukaan lukien vakaan tiivistepinnan luominen, joka pystyy johtamaan lämpöä, kemiallisesti kestävät ja hyvän kulutuskestävyyden.
Joissakin ympäristöissä näiden ominaisuuksien on oltava vahvempia kuin toisissa.Muita materiaalin ominaisuuksia, jotka tulee ottaa huomioon ympäristöä ajatellen, ovat kovuus, jäykkyys, lämpölaajeneminen, kuluminen ja kemikaalien kestävyys.Näiden pitäminen mielessä auttaa sinua löytämään ihanteellisen materiaalin tiivistellesi.
Ympäristö voi myös määrittää, voidaanko tiivisteen hinta tai laatu priorisoida.Hankaavissa ja ankarissa ympäristöissä tiivisteet voivat olla kalliimpia, koska materiaalien on oltava tarpeeksi lujia kestämään nämä olosuhteet.
Tällaisissa ympäristöissä rahan käyttäminen korkealaatuiseen tiivisteeseen maksaa itsensä takaisin ajan myötä, koska se auttaa estämään kalliita seisokkeja, korjauksia ja kunnostusta tai tiivisteen vaihtamista, joita huonompilaatuinen tiiviste aiheuttaa. Kuitenkin pumppaussovelluksissa erittäin puhdasta nestettä, jolla on voiteluominaisuudet, halvempi tiiviste voitaisiin ostaa laadukkaampien laakerien hyväksi.
Yleiset tiivistemateriaalit
Hiili
Tiivistepinnoissa käytetty hiili on amorfisen hiilen ja grafiitin seosta, ja kunkin prosenttiosuudet määräävät lopullisen hiilen fysikaaliset ominaisuudet.Se on inertti, vakaa materiaali, joka voi olla itsevoitelevaa.
Sitä käytetään laajalti yhtenä mekaanisten tiivisteiden päätypintojen parista, ja se on myös suosittu materiaali segmentoituihin kehätiivisteisiin ja männänrenkaisiin kuivalla tai vähäisellä voitelulla.Tämä hiili/grafiittiseos voidaan myös kyllästää muilla materiaaleilla, jotta sille saadaan erilaisia ominaisuuksia, kuten pienempi huokoisuus, parempi kulumiskyky tai parempi lujuus.
Lämpökovettuva hartsikyllästetty hiilitiiviste on yleisin mekaanisissa tiivisteissä, ja useimmat hartsikyllästetyt hiilet voivat toimia useissa erilaisissa kemikaaleissa vahvoista emäksistä vahvoihin happoihin.Niillä on myös hyvät kitkaominaisuudet ja riittävä moduuli paineen vääristymien hallitsemiseksi.Tämä materiaali soveltuu yleiskäyttöön 260°C (500°F) lämpötilaan vedessä, jäähdytysnesteissä, polttoaineissa, öljyissä, kevyissä kemiallisissa liuoksissa sekä elintarvike- ja lääkesovelluksissa.
Antimonikyllästetyt hiilitiivisteet ovat myös osoittautuneet menestyksekkäiksi antimonin lujuuden ja moduulin ansiosta, mikä tekee niistä hyviä korkeapainesovelluksiin, kun tarvitaan vahvempaa ja jäykemmälle materiaalille.Nämä tiivisteet kestävät myös paremmin rakkuloita käytettäessä korkean viskositeetin nesteitä tai kevyitä hiilivetyjä, joten se on vakiolaatu monissa jalostamoissa.
Hiiltä voidaan myös kyllästää kalvonmuodostajilla, kuten fluorideilla kuivakäynti-, kryogeenis- ja tyhjiösovelluksiin tai hapettumisenestoaineilla, kuten fosfaatilla korkeissa lämpötiloissa, suurissa nopeuksissa ja turbiinisovelluksissa 800 jalkaan sekunnissa ja noin 537 °C:seen (1 000 °F).
Keraaminen
Keramiikka ovat epäorgaanisia ei-metallisia materiaaleja, jotka on valmistettu luonnollisista tai synteettisistä yhdisteistä, yleisimmin alumiinioksidista tai alumiinioksidista.Sillä on korkea sulamispiste, korkea kovuus, korkea kulutuskestävyys ja hapettumisenkestävyys, joten sitä käytetään laajalti teollisuudessa, kuten kone-, kemikaali-, öljy-, lääke- ja autoteollisuudessa.
Sillä on myös erinomaiset dielektriset ominaisuudet, ja sitä käytetään yleisesti sähköeristeissä, kulutusta kestävissä komponenteissa, hiomavälineissä ja korkean lämpötilan komponenteissa.Korkean puhtausasteena alumiinioksidilla on erinomainen kemiallinen kestävyys useimpia prosessinesteitä vastaan, lukuun ottamatta joitain vahvoja happoja, minkä vuoksi sitä voidaan käyttää monissa mekaanisissa tiivisteissä.Alumiinioksidi voi kuitenkin murtua helposti lämpöshokin vaikutuksesta, mikä on rajoittanut sen käyttöä joissakin sovelluksissa, joissa tämä voi olla ongelma.
Piikarbidi valmistetaan sulattamalla piidioksidia ja koksia.Se on kemiallisesti samanlainen kuin keraaminen, mutta sillä on paremmat voiteluominaisuudet ja se on kovempaa, joten se on hyvä kulutusta kestävä ratkaisu ankariin ympäristöihin.
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.
Itsesintrattu piikarbidi valmistetaan sintraamalla piikarbidihiukkasia suoraan yhteen käyttämällä ei-oksidisintrausapuaineita inertissä ympäristössä yli 2 000 °C:n lämpötiloissa.Toissijaisen materiaalin (kuten piin) puutteen vuoksi suoraan sintrattu materiaali kestää kemiallisesti lähes kaikkia nesteitä ja prosessiolosuhteita, joita todennäköisesti nähdään keskipakopumpussa.
Volframikarbidi on erittäin monipuolinen materiaali, kuten piikarbidi, mutta se sopii paremmin korkeapainesovelluksiin, koska sillä on suurempi elastisuus, mikä mahdollistaa sen taipumisen hyvin vähän ja estää kasvojen vääristymisen.Kuten piikarbidi, se voidaan päällystää ja kiillottaa uudelleen.
Volframikarbidit valmistetaan useimmiten sementoituina karbideina, joten volframikarbidia ei yritetä sitoa itseensä.Toissijaista metallia lisätään sitomaan tai sementoimaan volframikarbidihiukkaset yhteen, jolloin saadaan materiaali, jolla on sekä volframikarbidin että metallisideaineen yhdistetyt ominaisuudet.
Tätä on hyödynnetty antamalla suurempi sitkeys ja iskulujuus kuin pelkällä volframikarbidilla.Yksi sementoidun volframikarbidin heikkouksista on sen suuri tiheys.Aikaisemmin käytettiin kobolttisidottua volframikarbidia, mutta se on vähitellen korvattu nikkelisidoksella volframikarbidilla, koska sillä ei ole teollisuuden edellyttämää kemiallista yhteensopivuutta.
Nikkeliin sidottua volframikarbidia käytetään laajalti tiivistepinnoissa, joissa halutaan korkea lujuus ja sitkeys, ja sillä on hyvä kemiallinen yhteensopivuus, jota yleensä rajoittaa vapaa nikkeli.
GFPTFE
GFPTFE:llä on hyvä kemiallinen kestävyys, ja lisätty lasi vähentää tiivistepintojen kitkaa.Se on ihanteellinen suhteellisen puhtaisiin sovelluksiin ja on halvempaa kuin muut materiaalit.Saatavilla on aliversioita, jotka sopivat paremmin tiivisteen vaatimuksiin ja ympäristöön, mikä parantaa sen yleistä suorituskykyä.
Buna
Buna (tunnetaan myös nimellä nitriilikumi) on kustannustehokas elastomeeri O-renkaille, tiivisteaineille ja muotteille.Se on tunnettu mekaanisesta suorituskyvystään ja toimii hyvin öljypohjaisissa, petrokemian ja kemian sovelluksissa.Sitä käytetään myös laajalti raakaöljyyn, veteen, erilaisiin alkoholi-, silikonirasva- ja hydraulinestesovelluksiin joustamattomuutensa vuoksi.
Koska Buna on synteettinen kumikopolymeeri, se toimii hyvin sovelluksissa, joissa vaaditaan metallin tarttumista ja kulutusta kestävää materiaalia, ja tämä kemiallinen tausta tekee siitä ihanteellisen myös tiivistysainesovelluksiin.Lisäksi se kestää alhaisia lämpötiloja, koska se on suunniteltu kestämään huonosti happoa ja lieviä alkaleja.
Buna on rajoitettu sovelluksissa, joissa on äärimmäisiä tekijöitä, kuten korkeita lämpötiloja, säätä, auringonvaloa ja höyryä kestäviä sovelluksia, eikä se sovellu happoja ja peroksideja sisältävien CIP-puhdistusaineiden kanssa.
EPDM
EPDM on synteettinen kumi, jota käytetään yleisesti autoteollisuudessa, rakentamisessa ja mekaanisissa sovelluksissa tiivisteissä ja O-renkaissa, putkissa ja aluslevyissä.Se on kalliimpi kuin Buna, mutta kestää useita lämpö-, sää- ja mekaanisia ominaisuuksia pitkäkestoisen korkean vetolujuutensa ansiosta.Se on monipuolinen ja ihanteellinen sovelluksiin, joissa käytetään vettä, klooria, valkaisuainetta ja muita alkalisia materiaaleja.
Elastisten ja tarttuvien ominaisuuksiensa ansiosta EPDM palautuu kerran venytettynä alkuperäiseen muotoonsa lämpötilasta riippumatta.EPDM:ää ei suositella öljyöljyyn, nesteisiin, kloorattuihin hiilivetyihin tai hiilivetyliuottimiin.
Viton
Viton on pitkäikäinen, suorituskykyinen, fluorattu hiilivetykumituote, jota käytetään yleisimmin O-renkaissa ja tiivisteissä.Se on kalliimpaa kuin muut kumimateriaalit, mutta se on suosituin vaihtoehto haastavimpiin ja vaativimpiin tiivistystarpeisiin.
Kestää otsonia, hapettumista ja äärimmäisiä sääolosuhteita, mukaan lukien materiaalit, kuten alifaattiset ja aromaattiset hiilivedyt, halogenoidut nesteet ja vahvat happamat materiaalit, se on yksi vankimmista fluorielastomeereistä.
Oikean materiaalin valinta tiivistettä varten on tärkeää sovelluksen onnistumisen kannalta.Vaikka monet tiivistemateriaalit ovat samankaltaisia, jokainen palvelee erilaisia tarkoituksia minkä tahansa erityistarpeen täyttämiseksi.
Postitusaika: 12.7.2023