Механічні ущільненнявідіграють дуже важливу роль у запобіганні витоку для багатьох галузей промисловості. У морській промисловості ємеханічні ущільнення насоса, механічні ущільнення обертового вала. І в нафтогазовій галузі єкартриджні механічні ущільнення,роздільні механічні ущільнення або сухі газові механічні ущільнення. В автомобільній промисловості існують водяні механічні ущільнення. А в хімічній промисловості існують механічні ущільнення змішувача (механічні ущільнення мішалки) і механічні ущільнення компресора.
Залежно від різних умов використання, це вимагає розчину механічного ущільнення з різного матеріалу. Існує багато видів матеріалів, які використовуються вмеханічні ущільнення валу такі як керамічні механічні ущільнення, вугільні механічні ущільнення, механічні ущільнення з карбіду силікону,Механічні ущільнення SSIC іМеханічні ущільнення TC.
Керамічні механічні ущільнення
Керамічні механічні ущільнення є критично важливими компонентами в різних промислових застосуваннях, призначених для запобігання витоку рідини між двома поверхнями, такими як обертовий вал і нерухомий корпус. Ці ущільнення високо цінуються за виняткову зносостійкість, стійкість до корозії та здатність протистояти екстремальним температурам.
Основна роль керамічних механічних ущільнень полягає в підтримці цілісності обладнання шляхом запобігання втраті рідини або забрудненню. Вони використовуються в багатьох галузях промисловості, включаючи нафтову та газову промисловість, хімічну обробку, очищення води, фармацевтичну та харчову промисловість. Широке використання цих пломб можна пояснити їхньою міцною конструкцією; вони виготовлені з передових керамічних матеріалів, які пропонують кращі робочі характеристики порівняно з іншими ущільнювальними матеріалами.
Керамічні механічні ущільнення складаються з двох основних компонентів: один — це механічна стаціонарна поверхня (зазвичай виготовлена з керамічного матеріалу), а інший — механічна поворотна поверхня (зазвичай виготовлена з вуглеграфіту). Герметизація відбувається, коли обидві сторони притискаються одна до одної за допомогою сили пружини, створюючи ефективний бар’єр проти витоку рідини. Під час роботи обладнання мастильна плівка між поверхнями ущільнювачів зменшує тертя та знос, зберігаючи при цьому щільне ущільнення.
Одним з ключових факторів, який відрізняє керамічні механічні ущільнення від інших типів, є їхня видатна стійкість до зношування. Керамічні матеріали мають відмінні властивості твердості, що дозволяє їм витримувати абразивні умови без значних пошкоджень. Це призводить до довговічності ущільнювачів, які потребують менш частої заміни або обслуговування, ніж ущільнення, виготовлені з м’яких матеріалів.
Окрім зносостійкості, кераміка також демонструє виняткову термостійкість. Вони можуть витримувати високі температури без деградації та втрати ефективності ущільнення. Це робить їх придатними для використання в умовах високої температури, де інші ущільнювальні матеріали можуть передчасно вийти з ладу.
Нарешті, керамічні механічні ущільнення мають відмінну хімічну сумісність, стійкість до різних корозійних речовин. Це робить їх привабливим вибором для промисловості, яка регулярно має справу з агресивними хімікатами та агресивними рідинами.
Керамічні механічні ущільнення є важливимиущільнення компонентівпризначений для запобігання витоку рідини в промисловому обладнанні. Їх унікальні властивості, такі як зносостійкість, термічна стабільність і хімічна сумісність, роблять їх кращим вибором для різних застосувань у багатьох галузях промисловості.
| фізичні властивості кераміки | ||||
| Технічний параметр | одиниця | 95% | 99% | 99,50% |
| Щільність | г/см3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Твердість | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Швидкість пористості | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Міцність на розрив | МПа | 250 | 310 | 350 |
| Коефіцієнт теплового розширення | 10(-6)/К | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Теплопровідність | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Карбонові механічні ущільнення
Механічне карбонове ущільнення має довгу історію. Графіт є ізоформою елемента вуглецю. У 1971 році Сполучені Штати вивчали успішний гнучкий графітовий механічний ущільнювальний матеріал, який вирішив проблему витоку атомної енергії. Після глибокої обробки гнучкий графіт стає чудовим ущільнювальним матеріалом, з якого виготовляють різні вуглецеві механічні ущільнення з ефектом ущільнювальних компонентів. Ці вугільні механічні ущільнення використовуються в хімічній, нафтовій та електроенергетиці промисловості, наприклад, високотемпературні рідинні ущільнення.
Оскільки гнучкий графіт утворюється шляхом розширення розширеного графіту після високої температури, кількість інтеркалюючого агента, що залишається в гнучкому графіті, дуже мала, але не повністю, тому наявність і склад інтеркаляційного агента мають великий вплив на якість. і продуктивність продукту.
Вибір матеріалу лицьової частини Carbon Seal
Винахідник використовував концентровану сірчану кислоту як окислювач і інтеркалюючий агент. Однак після нанесення на ущільнення металевого компонента було виявлено, що невелика кількість сірки, що залишилася в гнучкому графіті, роз’їдає контактний метал після тривалого використання. Зважаючи на це, деякі вітчизняні вчені намагалися вдосконалити його, наприклад Сон Кемін, який вибрав оцтову кислоту та органічну кислоту замість сірчаної кислоти. кислоти, уповільнюють азотну кислоту та знижують температуру до кімнатної, виготовляють із суміші азотної кислоти та оцтової кислоти. Використовуючи суміш азотної кислоти та оцтової кислоти як вставний агент, розширений графіт, що не містить сірки, був виготовлений з перманганатом калію як окислювачем, і оцтова кислота повільно додавалася до азотної кислоти. Температуру знижують до кімнатної і готують суміш азотної та оцтової кислот. Потім до цієї суміші додають природний лусковий графіт і перманганат калію. При постійному перемішуванні температура становить 30 C. Після 40 хвилин реакції воду промивають до нейтральної реакції та сушать при 50 ~ 60 C, а розширений графіт виготовляють після високотемпературного розширення. Цей метод не забезпечує вулканізації за умови, що продукт може досягти певного об’єму розширення, щоб досягти відносно стабільного характеру герметизуючого матеріалу.
| Тип | M106H | M120H | М106К | М120К | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Бренд | Просочений | Просочений | Просочений фенол | Стибій вуглець (A) | |||||
| Щільність | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Міцність на розрив | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Міцність на стиск | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Твердість | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| пористість | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| температури | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Механічні ущільнення з карбіду кремнію
Карбід кремнію (SiC) також відомий як карборунд, який виготовляється з кварцового піску, нафтового коксу (або вугільного коксу), деревної стружки (яку потрібно додавати при виробництві зеленого карбіду кремнію) тощо. Карбід кремнію також має рідкісний у природі мінерал шовковиця. У сучасній C, N, B та іншій неоксидній високотехнологічній вогнетривкій сировині карбід кремнію є одним із найбільш широко використовуваних і економічних матеріалів, який можна назвати золотим сталевим піском або вогнетривким піском. В даний час промислове виробництво карбіду кремнію в Китаї поділяється на чорний карбід кремнію та зелений карбід кремнію, обидва з яких є гексагональними кристалами з часткою 3,20 ~ 3,25 і мікротвердістю 2840 ~ 3320 кг/м².
Вироби з карбіду кремнію класифікуються на багато видів відповідно до різних умов застосування. Зазвичай він використовується більш механічно. Наприклад, карбід кремнію є ідеальним матеріалом для механічного ущільнення з карбіду кремнію через його хорошу стійкість до хімічної корозії, високу міцність, високу твердість, хорошу зносостійкість, малий коефіцієнт тертя та стійкість до високих температур.
Ущільнювальні кільця SIC можна розділити на статичні кільця, рухомі кільця, плоскі кільця тощо. Кремній SiC може бути виготовлений у різні вироби з карбіду кремнію, такі як поворотне кільце з карбіду кремнію, стаціонарне сидіння з карбіду кремнію, втулка з карбіду кремнію тощо відповідно до особливих вимог клієнтів. Його також можна використовувати в поєднанні з графітовим матеріалом, і його коефіцієнт тертя менший, ніж у глиноземної кераміки та твердого сплаву, тому його можна використовувати з високим значенням PV, особливо в умовах сильної кислоти та сильного лугу.
Зниження тертя SIC є однією з ключових переваг його використання в механічних ущільненнях. Таким чином, SIC може протистояти зносу краще, ніж інші матеріали, подовжуючи термін служби ущільнення. Крім того, зменшене тертя SIC зменшує потребу в мастилі. Відсутність мастила зменшує ймовірність забруднення та корозії, підвищуючи ефективність і надійність.
SIC також має високу стійкість до зношування. Це вказує на те, що він може витримати безперервне використання без погіршення чи поломки. Це робить його ідеальним матеріалом для використання, яке вимагає високого рівня надійності та довговічності.
Його також можна повторно притирати та полірувати, щоб пломбу можна було відновлювати кілька разів протягом терміну служби. Зазвичай він використовується більш механічно, наприклад, у механічних ущільненнях, завдяки хорошій стійкості до хімічної корозії, високій міцності, високій твердості, хорошій зносостійкості, малому коефіцієнту тертя та стійкості до високих температур.
При використанні для поверхонь механічних ущільнень карбід кремнію покращує продуктивність, збільшує термін служби ущільнень, знижує витрати на технічне обслуговування та експлуатаційні витрати для обертового обладнання, такого як турбіни, компресори та відцентрові насоси. Карбід кремнію може мати різні властивості залежно від того, як він був виготовлений. Реакційно зв’язаний карбід кремнію утворюється шляхом зв’язування частинок карбіду кремнію одна з одною в процесі реакції.
Цей процес істотно не впливає на більшість фізичних і термічних властивостей матеріалу, однак він обмежує хімічну стійкість матеріалу. Найпоширенішими хімічними речовинами, які є проблемою, є каустики (та інші хімічні речовини з високим рН) і сильні кислоти, тому реакційно зв’язаний карбід кремнію не слід використовувати для цих застосувань.
Реакційно-спечений інфільтрованийкарбід кремнію. У такому матеріалі пори вихідного SIC матеріалу заповнюються в процесі інфільтрації шляхом вигоряння металевого кремнію, таким чином з'являється вторинний SiC і матеріал набуває виняткових механічних властивостей, стаючи зносостійким. Завдяки мінімальній усадці його можна використовувати у виробництві великих і складних деталей з малими допусками. Однак вміст кремнію обмежує максимальну робочу температуру до 1350 °C, хімічна стійкість також обмежена приблизно рН 10. Матеріал не рекомендується використовувати в агресивних лужних середовищах.
СпеченийКарбід кремнію отримують шляхом спікання попередньо спресованого дуже дрібного грануляту SIC при температурі 2000 °C для утворення міцних зв’язків між зернами матеріалу.
Спочатку потовщується решітка, потім зменшується пористість і, нарешті, спікається зв'язок між зернами. В процесі такої обробки відбувається значна усадка виробу – приблизно на 20%.
Ущільнювальне кільце SSIC стійкий до всіх хімічних речовин. Оскільки в його структурі відсутній металевий кремній, його можна використовувати при температурах до 1600C без впливу на його міцність
| властивості | R-SiC | S-SiC |
| Пористість (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Щільність (г/см3) | 3.05 | 3,1~3,15 |
| Твердість | 110~125 (HS) | 2800 (кг/мм2) |
| Модуль пружності (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Вміст SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Вміст Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Міцність на вигин (МПа) | ≥350 | 450 |
| Міцність на стиск (кг/мм2) | ≥2200 | 3900 |
| Коефіцієнт теплового розширення (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Термостійкість (в атмосфері) (℃) | 1300 | 1600 |
Механічне ущільнення TC
TC матеріали мають високу твердість, міцність, стійкість до стирання та стійкість до корозії. Він відомий як «Індустріальний зуб». Завдяки чудовим характеристикам він широко використовується у військовій промисловості, аерокосмічній промисловості, механічній обробці, металургії, нафтовому бурінні, електронному зв’язку, архітектурі та інших галузях. Наприклад, у насосах, компресорах і мішалках кільця з карбіду вольфраму використовуються як механічні ущільнення. Хороша стійкість до стирання і висока твердість роблять його придатним для виготовлення зносостійких деталей з високою температурою, тертям і корозією.
За хімічним складом і характеристиками використання ТК можна розділити на чотири категорії: вольфрам-кобальт (YG), вольфрам-титан (YT), вольфрам-титан, тантал (YW) і карбід титану (YN).
Твердий сплав вольфрам-кобальт (YG) складається з WC і Co. Він підходить для обробки крихких матеріалів, таких як чавун, кольорові метали та неметалічні матеріали.
Стелліт (YT) складається з WC, TiC і Co. Завдяки додаванню TiC до сплаву покращується його зносостійкість, але міцність на вигин, продуктивність шліфування та теплопровідність зменшуються. Через свою крихкість при низькій температурі він підходить лише для високошвидкісного різання загальних матеріалів, а не для обробки крихких матеріалів.
Вольфрам, титан, тантал (ніобій), кобальт (YW) додають до сплаву для підвищення високотемпературної твердості, міцності та стійкості до стирання за рахунок відповідної кількості карбіду танталу або карбіду ніобію. У той же час міцність також покращується завдяки кращим комплексним характеристикам різання. В основному використовується для жорсткого різання матеріалів і періодичного різання.
Базовий клас карбонізованого титану (YN) - це твердий сплав із твердою фазою TiC, нікелю та молібдену. Його перевагами є висока твердість, антиадгезивна здатність, антисерпоподібне зношування та антиокислювальна здатність. При температурі понад 1000 градусів його ще можна обробити. Він застосовний для безперервної обробки легованої сталі та сталі для загартування.
| модель | вміст нікелю (мас.%) | щільність (г/см²) | твердість (HRA) | міцність на вигин (≥N/mm²) |
| YN6 | 5,7-6,2 | 14,5-14,9 | 88,5-91,0 | 1800 рік |
| YN8 | 7,7-8,2 | 14.4-14.8 | 87,5-90,0 | 2000 рік |
| модель | вміст кобальту（wt%） | щільність (г/см²) | твердість (HRA) | міцність на вигин (≥N/mm²) |
| YG6 | 5,8-6,2 | 14,6-15,0 | 89,5-91,0 | 1800 рік |
| YG8 | 7,8-8,2 | 14,5-14,9 | 88,0-90,5 | 1980 рік |
| 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 |