Mekaniska tätningarspelar en mycket viktig roll för att undvika läckage för många olika industrier. Inom marinindustrin finns detpumpens mekaniska tätningar, mekaniska tätningar för roterande axlar. Och inom olje- och gasindustrin finns detmekaniska patrontätningar,delade mekaniska tätningar eller torrgasmekaniska tätningar. Inom bilindustrin finns det vattenmekaniska tätningar. Och inom kemisk industri finns det blandarmekaniska tätningar (omrörarmekaniska tätningar) och kompressormekaniska tätningar.
Beroende på olika användningsförhållanden krävs det mekanisk tätningslösning med olika material. Det finns många typer av material som används imekaniska axeltätningar såsom keramiska mekaniska tätningar, kolmekaniska tätningar, kiselkarbidmekaniska tätningar,SSIC mekaniska tätningar ochTC mekaniska tätningar.
Keramiska mekaniska tätningar
Keramiska mekaniska tätningar är kritiska komponenter i olika industriella tillämpningar, utformade för att förhindra läckage av vätskor mellan två ytor, såsom en roterande axel och ett stationärt hus. Dessa tätningar är högt värderade för sin exceptionella slitstyrka, korrosionsbeständighet och förmåga att motstå extrema temperaturer.
Den primära rollen för keramiska mekaniska tätningar är att upprätthålla utrustningens integritet genom att förhindra vätskeförlust eller kontaminering. De används inom många industrier, inklusive olja och gas, kemisk bearbetning, vattenrening, läkemedel och livsmedelsbearbetning. Den utbredda användningen av dessa tätningar kan tillskrivas deras hållbara konstruktion; de är tillverkade av avancerade keramiska material som erbjuder överlägsna prestandaegenskaper jämfört med andra tätningsmaterial.
Keramiska mekaniska tätningar består av två huvudkomponenter: en är en mekanisk stationär yta (vanligtvis tillverkad av keramiskt material), och en annan är en mekanisk roterande yta (vanligtvis konstruerad av kolgrafit). Tätningsverkan sker när båda ytorna pressas samman med hjälp av en fjäderkraft, vilket skapar en effektiv barriär mot vätskeläckage. När utrustningen är i drift minskar smörjfilmen mellan tätningsytorna friktion och slitage samtidigt som en tät tätning bibehålls.
En avgörande faktor som skiljer keramiska mekaniska tätningar från andra typer är deras enastående slitstyrka. Keramiska material har utmärkta hårdhetsegenskaper som gör att de tål nötande förhållanden utan betydande skador. Detta resulterar i tätningar med längre hållbarhet som kräver mindre frekvent byte eller underhåll än de som är tillverkade av mjukare material.
Förutom slitstyrka uppvisar keramik även exceptionell termisk stabilitet. De tål höga temperaturer utan att försämras eller förlora sin tätningseffektivitet. Detta gör dem lämpliga för användning i högtemperaturapplikationer där andra tätningsmaterial kan gå sönder i förtid.
Slutligen erbjuder keramiska mekaniska tätningar utmärkt kemisk kompatibilitet, med motståndskraft mot olika korrosiva ämnen. Detta gör dem till ett attraktivt val för industrier som regelbundet hanterar starka kemikalier och aggressiva vätskor.
Keramiska mekaniska tätningar är viktigakomponenttätningarUtformade för att förhindra vätskeläckage i industriell utrustning. Deras unika egenskaper, såsom slitstyrka, termisk stabilitet och kemisk kompatibilitet, gör dem till ett föredraget val för olika tillämpningar inom flera branscher.
| keramisk fysisk egenskap | ||||
| Teknisk parameter | enhet | 95 % | 99 % | 99,50 % |
| Densitet | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3,9 |
| Hårdhet | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Porositetshastighet | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Brotthållfasthet | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Värmeutvidgningskoefficient | 10(-6)/K | 5,5 | 5.3 | 5.2 |
| Värmeledningsförmåga | V/MK | 27,8 | 26,7 | 26 |
Mekaniska tätningar i kolfiber
Mekaniska koltätningar har en lång historia. Grafit är en isoform av grundämnet kol. År 1971 studerade USA det framgångsrika flexibla mekaniska tätningsmaterialet i grafit, vilket löste läckage i atomenergiventiler. Efter djup bearbetning blir den flexibla grafiten ett utmärkt tätningsmaterial, som med hjälp av tätningseffekten kan användas för att tillverka olika mekaniska koltätningar. Dessa mekaniska koltätningar används inom kemi-, petroleum- och elkraftindustrier, såsom högtemperaturvätsketätningar.
Eftersom den flexibla grafiten bildas genom expansion av expanderad grafit efter hög temperatur, är mängden interkaleringsmedel som finns kvar i den flexibla grafiten mycket liten, men inte fullständigt, så närvaron och sammansättningen av interkaleringsmedlet har stor inverkan på produktens kvalitet och prestanda.
Val av kolfibertätningsmaterial
Den ursprungliga uppfinnaren använde koncentrerad svavelsyra som oxidationsmedel och interkaleringsmedel. Emellertid, efter att ha applicerats på tätningen av en metallkomponent, visade det sig att en liten mängd svavel som fanns kvar i den flexibla grafiten korroderade kontaktmetallen efter långvarig användning. Mot bakgrund av detta har vissa inhemska forskare försökt förbättra den, såsom Song Kemin som valde ättiksyra och organisk syra istället för svavelsyra. En blandning av salpetersyra och ättiksyra, långsamt innehållande salpetersyra, sänker temperaturen till rumstemperatur. Genom att använda blandningen av salpetersyra och ättiksyra som interkaleringsmedel framställdes den svavelfria expanderade grafiten med kaliumpermanganat som oxidationsmedel, och ättiksyra tillsattes långsamt till salpetersyran. Temperaturen sänks till rumstemperatur, och blandningen av salpetersyra och ättiksyra framställs. Därefter tillsätts den naturliga flinggrafiten och kaliumpermanganat till denna blandning. Under konstant omrörning är temperaturen 30°C. Efter 40 minuters reaktion tvättas vattnet till neutral reaktion och torkas vid 50–60°C, och den expanderade grafiten framställs efter högtemperaturexpansion. Denna metod uppnår ingen vulkanisering under förutsättning att produkten kan uppnå en viss expansionsvolym, för att uppnå en relativt stabil karaktär hos tätningsmaterialet.
| Typ | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Stämpla | Impregnerad | Impregnerad | Impregnerad fenol | Antimon Kol (A) | |||||
| Densitet | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Brotthållfasthet | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Tryckhållfasthet | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Hårdhet | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porositet | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Temperaturer | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Mekaniska tätningar av kiselkarbid
Kiselkarbid (SiC) är även känt som karborundum och tillverkas av kvartsand, petroleumkoks (eller kolkoks), träflis (som måste tillsättas vid produktion av grön kiselkarbid) och så vidare. Kiselkarbid har också ett sällsynt mineral i naturen, mullbär. I moderna eldfasta råmaterial av typen C, N, B och andra icke-oxiderade högteknologiska material är kiselkarbid ett av de mest använda och ekonomiska materialen, vilket kan kallas guldstålsand eller eldfast sand. För närvarande är Kinas industriella produktion av kiselkarbid uppdelad i svart kiselkarbid och grön kiselkarbid, vilka båda är hexagonala kristaller med en andel på 3,20 ~ 3,25 och en mikrohårdhet på 2840 ~ 3320 kg/m².
Kiselkarbidprodukter klassificeras i många typer beroende på olika tillämpningsmiljöer. De används generellt mer mekaniskt. Till exempel är kiselkarbid ett idealiskt material för mekaniska tätningar av kiselkarbid på grund av dess goda kemiska korrosionsbeständighet, höga hållfasthet, höga hårdhet, goda slitstyrka, låga friktionskoefficient och höga temperaturbeständighet.
SIC-tätningsringar kan delas in i statiska ringar, rörliga ringar, plana ringar och så vidare. SiC-kisel kan tillverkas till olika hårdmetallprodukter, såsom roterande kiselkarbidringar, stationära kiselkarbidsäten, kiselkarbidbussningar och så vidare, enligt kundernas speciella krav. Det kan också användas i kombination med grafitmaterial, och dess friktionskoefficient är mindre än aluminiumoxidkeramik och hårda legeringar, så det kan användas med höga PV-värden, särskilt i förhållanden med stark syra och stark alkali.
SIC:s minskade friktion är en av de viktigaste fördelarna med att använda det i mekaniska tätningar. SIC tål därför slitage bättre än andra material, vilket förlänger tätningens livslängd. Dessutom minskar SIC:s minskade friktion behovet av smörjning. Brist på smörjning minskar risken för kontaminering och korrosion, vilket förbättrar effektivitet och tillförlitlighet.
SIC har också en hög slitstyrka. Detta indikerar att det kan tåla kontinuerlig användning utan att försämras eller gå sönder. Detta gör det till det perfekta materialet för användningsområden som kräver hög nivå av tillförlitlighet och hållbarhet.
Den kan också slipas om och poleras så att en tätning kan renoveras flera gånger under sin livstid. Den används generellt mer mekaniskt, till exempel i mekaniska tätningar, för sin goda kemiska korrosionsbeständighet, höga hållfasthet, höga hårdhet, goda slitstyrka, låga friktionskoefficient och höga temperaturbeständighet.
När kiselkarbid används för mekaniska tätningsytor resulterar det i förbättrad prestanda, ökad tätningslivslängd, lägre underhållskostnader och lägre driftskostnader för roterande utrustning som turbiner, kompressorer och centrifugalpumpar. Kiselkarbid kan ha olika egenskaper beroende på hur den har tillverkats. Reaktionsbunden kiselkarbid bildas genom att binda kiselkarbidpartiklar till varandra i en reaktionsprocess.
Denna process påverkar inte materialets fysikaliska och termiska egenskaper nämnvärt, men den begränsar materialets kemiska resistens. De vanligaste kemikalierna som är ett problem är kaustik (och andra kemikalier med högt pH) och starka syror, och därför bör reaktionsbunden kiselkarbid inte användas i dessa tillämpningar.
Reaktionssintrad infiltreradKiselkarbid. I ett sådant material fylls porerna i det ursprungliga SIC-materialet i infiltrationsprocessen genom att metalliskt kisel bränns ut, vilket leder till att sekundär SiC uppstår och materialet får exceptionella mekaniska egenskaper och blir slitstarkt. Tack vare sin minimala krympning kan det användas vid produktion av stora och komplexa delar med snäva toleranser. Kiselhalten begränsar dock den maximala driftstemperaturen till 1 350 °C, och den kemiska resistensen är också begränsad till cirka pH 10. Materialet rekommenderas inte för användning i aggressiva alkaliska miljöer.
SintradKiselkarbid erhålls genom sintring av ett förkomprimerat mycket fint SIC-granulat vid en temperatur av 2000 °C för att bilda starka bindningar mellan materialets korn.
Först tjocknar gittret, sedan minskar porositeten och slutligen sintras bindningarna mellan kornen. Under sådan bearbetning sker en betydande krympning av produkten – med cirka 20 %.
SSIC-tätningsring är resistent mot alla kemikalier. Eftersom inget metalliskt kisel finns i dess struktur kan den användas vid temperaturer upp till 1600°C utan att dess styrka påverkas
| egenskaper | R-SiC | S-SiC |
| Porositet (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Densitet (g/cm3) | 3,05 | 3,1~3,15 |
| Hårdhet | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm²) |
| Elasticitetsmodul (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC-innehåll (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si-innehåll (%) | ≤15 % | 0,10 % |
| Böjhållfasthet (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Tryckhållfasthet (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Värmeutvidgningskoefficient (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Värmebeständighet (i atmosfären) (℃) | 1300 | 1600 |
TC mekanisk tätning
TC-material har egenskaper som hög hårdhet, hållfasthet, nötningsbeständighet och korrosionsbeständighet. Det är känt som "Industriell tand". Tack vare sin överlägsna prestanda har det använts i stor utsträckning inom militärindustrin, flyg- och rymdindustrin, mekanisk bearbetning, metallurgi, oljeborrning, elektronisk kommunikation, arkitektur och andra områden. Till exempel används volframkarbidringar som mekaniska tätningar i pumpar, kompressorer och omrörare. God nötningsbeständighet och hög hårdhet gör det lämpligt för tillverkning av slitstarka delar som utsätts för hög temperatur, friktion och korrosion.
Beroende på dess kemiska sammansättning och användningsegenskaper kan TC delas in i fyra kategorier: volframkobolt (YG), volframtitan (YT), volframtitantal (YW) och titankarbid (YN).
Volframkobolt (YG) hårdlegering består av WC och Co. Den är lämplig för bearbetning av spröda material som gjutjärn, icke-järnmetaller och icke-metalliska material.
Stellit (YT) består av WC, TiC och Co. Tack vare tillsatsen av TiC i legeringen förbättras dess slitstyrka, men böjhållfastheten, slipprestanda och värmeledningsförmågan har minskat. På grund av dess sprödhet vid låg temperatur är den endast lämplig för höghastighetsbearbetning av allmänna material och inte för bearbetning av spröda material.
Volframtitantal (niob) kobolt (YW) tillsätts legeringen för att öka högtemperaturhårdheten, hållfastheten och nötningsbeständigheten genom lämplig mängd tantalkarbid eller niobkarbid. Samtidigt förbättras även segheten med bättre heltäckande skärprestanda. Det används huvudsakligen för hårda skärmaterial och intermittent skärning.
Den karboniserade titanbasklassen (YN) är en hård legering med den hårda fasen av TiC, nickel och molybden. Dess fördelar är hög hårdhet, antibindningsförmåga, anti-halvmåneförslitning och anti-oxidationsförmåga. Vid en temperatur på mer än 1000 grader kan den fortfarande bearbetas. Den är tillämpbar för kontinuerlig finbearbetning av legerat stål och kylstål.
| modell | nickelhalt (viktprocent) | densitet (g/cm²) | hårdhet (HRA) | böjhållfasthet (≥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 |
| modell | kobolthalt (viktprocent) | densitet (g/cm²) | hårdhet (HRA) | böjhållfasthet (≥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 |