Segells mecànicstenen un paper molt important per evitar les fuites de moltes indústries diferents. A la indústria marítima n'hi hasegells mecànics de la bomba, segells mecànics d'eix giratori. I a la indústria del petroli i del gas n'hi hasegells mecànics de cartutx,segells mecànics dividits o segells mecànics de gas sec. A les indústries automobilístiques hi ha segells mecànics d'aigua. I a la indústria química hi ha segells mecànics de mescladors (segells mecànics agitadors) i segells mecànics de compressors.
Depèn de les diferents condicions d'ús, requereix la solució de segellat mecànic amb material diferent. Hi ha molts tipus de material utilitzat en elsegells mecànics d'eix com ara segells mecànics de ceràmica, segells mecànics de carboni, segells mecànics de carbur de silicona,Segells mecànics SSIC iSegells mecànics TC.
Segells mecànics de ceràmica
Els segells mecànics de ceràmica són components crítics en diverses aplicacions industrials, dissenyats per evitar fuites de fluids entre dues superfícies, com ara un eix giratori i una carcassa estacionària. Aquests segells són molt apreciats per la seva excepcional resistència al desgast, resistència a la corrosió i capacitat de suportar temperatures extremes.
La funció principal dels segells mecànics ceràmics és mantenir la integritat dels equips evitant la pèrdua o la contaminació de fluids. S'utilitzen en nombroses indústries, com ara petroli i gas, processament químic, tractament d'aigua, productes farmacèutics i processament d'aliments. L'ús generalitzat d'aquests segells es pot atribuir a la seva construcció duradora; estan fets amb materials ceràmics avançats que ofereixen característiques de rendiment superiors en comparació amb altres materials de segellat.
Els segells mecànics de ceràmica comprenen dos components principals: un és una cara estacionària mecànica (generalment feta de material ceràmic) i un altre és una cara rotativa mecànica (normalment construïda amb grafit de carboni). L'acció de segellat es produeix quan les dues cares es pressionen juntes mitjançant una força de molla, creant una barrera eficaç contra les fuites de fluids. A mesura que l'equip funciona, la pel·lícula lubricant entre les cares de segellat redueix la fricció i el desgast alhora que manté un segellat hermètic.
Un factor crucial que diferencia els segells mecànics ceràmics d'altres tipus és la seva excel·lent resistència al desgast. Els materials ceràmics posseeixen excel·lents propietats de duresa que els permeten suportar condicions abrasives sense danys significatius. Això es tradueix en segells més duradors que requereixen una substitució o un manteniment menys freqüents que els fets amb materials més suaus.
A més de la resistència al desgast, la ceràmica també presenta una estabilitat tèrmica excepcional. Poden suportar altes temperatures sense experimentar degradació ni perdre la seva eficiència de segellat. Això els fa adequats per al seu ús en aplicacions d'alta temperatura on altres materials de segellat poden fallar prematurament.
Finalment, els segells mecànics ceràmics ofereixen una excel·lent compatibilitat química, amb resistència a diverses substàncies corrosives. Això els converteix en una opció atractiva per a les indústries que tracten habitualment amb productes químics durs i fluids agressius.
Els segells mecànics de ceràmica són essencialssegells de componentsdissenyat per evitar fuites de fluids en equips industrials. Les seves propietats úniques, com ara la resistència al desgast, l'estabilitat tèrmica i la compatibilitat química, els converteixen en una opció preferida per a diverses aplicacions en múltiples indústries.
| propietat física de la ceràmica | ||||
| Paràmetre tècnic | unitat | 95% | 99% | 99,50% |
| Densitat | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Duresa | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Taxa de porositat | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Força a la fractura | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Coeficient d'expansió tèrmica | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Conductivitat tèrmica | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Segells mecànics de carboni
El segell mecànic de carboni té una llarga història. El grafit és una isoforma de l'element carboni. El 1971, els Estats Units van estudiar l'èxit del material de segellat mecànic de grafit flexible, que va resoldre la fuita de la vàlvula d'energia atòmica. Després d'un processament profund, el grafit flexible es converteix en un excel·lent material de segellat, que es converteix en diversos segells mecànics de carboni amb l'efecte dels components de segellat. Aquests segells mecànics de carboni s'utilitzen en indústries químiques, petrolieres i d'energia elèctrica, com ara el segell de fluids d'alta temperatura.
Com que el grafit flexible es forma per l'expansió del grafit expandit després d'una temperatura elevada, la quantitat d'agent d'intercalació que queda al grafit flexible és molt petita, però no del tot, de manera que l'existència i la composició de l'agent d'intercalació tenen una gran influència en la qualitat. i rendiment del producte.
Selecció del material de cara del segell de carboni
L'inventor original va utilitzar àcid sulfúric concentrat com a oxidant i agent intercalant. Tanmateix, després d'aplicar-se al segellat d'un component metàl·lic, es va trobar que una petita quantitat de sofre que quedava al grafit flexible corroïa el metall de contacte després d'un ús a llarg termini. En vista d'aquest punt, alguns estudiosos domèstics han intentat millorar-lo, com Song Kemin que va triar l'àcid acètic i l'àcid orgànic en comptes de l'àcid sulfúric. àcid, lent en àcid nítric, i baixa la temperatura a temperatura ambient, fet d'una barreja d'àcid nítric i àcid acètic. Mitjançant l'ús de la barreja d'àcid nítric i àcid acètic com a agent d'inserció, es va preparar el grafit expandit sense sofre amb permanganat de potassi com a oxidant i l'àcid acètic es va afegir lentament a l'àcid nítric. La temperatura es redueix a temperatura ambient i es fa la barreja d'àcid nítric i àcid acètic. A continuació, s'afegeix a aquesta barreja el grafit natural en escates i el permanganat de potassi. Sota agitació constant, la temperatura és de 30 C. Després de la reacció 40 min, l'aigua es renta a neutre i s'asseca a 50 ~ 60 C, i el grafit expandit es fa després d'expansió a alta temperatura. Aquest mètode no aconsegueix cap vulcanització amb la condició que el producte pugui assolir un cert volum d'expansió, per tal d'aconseguir una naturalesa relativament estable del material de segellat.
| Tipus | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Marca | Impregnat | Impregnat | Fenol impregnat | Carboni d'antimoni (A) | |||||
| Densitat | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Força Fractural | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Resistència a la compressió | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Duresa | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porositat | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Temperatures | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Segells mecànics de carbur de silici
El carbur de silici (SiC) també es coneix com a carborundum, que està fet de sorra de quars, coc de petroli (o coc de carbó), estelles de fusta (que s'han d'afegir quan es produeix carbur de silici verd), etc. El carbur de silici també té un mineral rar en la naturalesa, la morera. A les matèries primeres refractàries d'alta tecnologia C, N, B i altres no òxids contemporànies, el carbur de silici és un dels materials més utilitzats i econòmics, que es pot anomenar sorra d'acer daurat o sorra refractària. Actualment, la producció industrial de carbur de silici de la Xina es divideix en carbur de silici negre i carbur de silici verd, tots dos cristalls hexagonals amb una proporció de 3,20 ~ 3,25 i una microduresa de 2840 ~ 3320 kg/m².
Els productes de carbur de silici es classifiquen en molts tipus segons l'entorn d'aplicació diferent. Generalment s'utilitza més mecànicament. Per exemple, el carbur de silici és un material ideal per al segell mecànic de carbur de silici a causa de la seva bona resistència a la corrosió química, alta resistència, alta duresa, bona resistència al desgast, petit coeficient de fricció i resistència a alta temperatura.
Els anells de tancament SIC es poden dividir en anell estàtic, anell mòbil, anell pla, etc. El silici SiC es pot convertir en diversos productes de carbur, com ara l'anell rotatiu de carbur de silici, el seient estacionari de carbur de silici, la cassola de carbur de silici, etc., segons els requisits especials dels clients. També es pot utilitzar en combinació amb material de grafit, i el seu coeficient de fricció és més petit que la ceràmica d'alúmina i l'aliatge dur, de manera que es pot utilitzar en un alt valor fotovoltaic, especialment en condicions d'àcid fort i àlcali fort.
La fricció reduïda de SIC és un dels avantatges clau d'utilitzar-lo en segells mecànics. Per tant, el SIC pot suportar el desgast millor que altres materials, allargant la vida útil del segell. A més, la fricció reduïda del SIC redueix el requisit de lubricació. La manca de lubricació redueix la possibilitat de contaminació i corrosió, millorant l'eficiència i la fiabilitat.
SIC també té una gran resistència al desgast. Això indica que pot suportar un ús continuat sense deteriorar-se ni trencar-se. Això el converteix en el material perfecte per a usos que exigeixen un alt nivell de fiabilitat i durabilitat.
També es pot tornar a polir i polir, de manera que un segell es pot renovar diverses vegades al llarg de la seva vida útil. Generalment s'utilitza de manera més mecànica, com en els segells mecànics per la seva bona resistència a la corrosió química, alta resistència, alta duresa, bona resistència al desgast, petit coeficient de fricció i resistència a alta temperatura.
Quan s'utilitza per a les cares de segellat mecànic, el carbur de silici millora el rendiment, augmenta la vida útil del segell, redueix els costos de manteniment i els costos de funcionament d'equips rotatius com ara turbines, compressors i bombes centrífugues. El carbur de silici pot tenir diferents propietats segons com s'hagi fabricat. El carbur de silici unit per reacció es forma unint partícules de carbur de silici entre si en un procés de reacció.
Aquest procés no afecta significativament la majoria de les propietats físiques i tèrmiques del material, però sí que limita la resistència química del material. Els productes químics més comuns que són un problema són els càustics (i altres productes químics de pH alt) i els àcids forts, i per tant no s'ha d'utilitzar el carbur de silici unit per reacció amb aquestes aplicacions.
Sinteritzat de reacció infiltratcarbur de silici. En aquest material, els porus del material SIC original s'omplen en el procés d'infiltració mitjançant la crema de silici metàl·lic, així apareix SiC secundari i el material adquireix propietats mecàniques excepcionals, tornant-se resistent al desgast. A causa de la seva mínima contracció, es pot utilitzar en la producció de peces grans i complexes amb toleràncies estretes. No obstant això, el contingut de silici limita la temperatura màxima de funcionament a 1.350 °C, la resistència química també es limita a un pH d'aproximadament 10. El material no es recomana per al seu ús en ambients alcalins agressius.
SinteritzatEl carbur de silici s'obté sinteritzant un granulat de SIC molt fi precomprimit a una temperatura de 2000 °C per formar enllaços forts entre els grans del material.
En primer lloc, la gelosia s'espesseix, després la porositat disminueix i, finalment, els enllaços entre els grans es sintereixen. En el procés d'aquest processament, es produeix una contracció important del producte, aproximadament un 20%.
Anell de tancament SSIC és resistent a tots els productes químics. Com que no hi ha silici metàl·lic a la seva estructura, es pot utilitzar a temperatures de fins a 1600C sense afectar la seva resistència.
| propietats | R-SiC | S-SiC |
| Porositat (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Densitat (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Duresa | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Mòdul elàstic (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Contingut de SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Contingut Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Resistència a la flexió (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Resistència a la compressió (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Coeficient d'expansió tèrmica (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Resistència a la calor (a l'atmosfera) (℃) | 1300 | 1600 |
Segell mecànic TC
Els materials TC tenen característiques d'alta duresa, resistència, resistència a l'abrasió i resistència a la corrosió. Es coneix com a "dent industrial". A causa del seu rendiment superior, s'ha utilitzat àmpliament en la indústria militar, aeroespacial, processament mecànic, metal·lúrgia, perforació de petroli, comunicació electrònica, arquitectura i altres camps. Per exemple, en bombes, compressors i agitadors, els anells de carbur de tungstè s'utilitzen com a segells mecànics. La bona resistència a l'abrasió i l'alta duresa el fan adequat per a la fabricació de peces resistents al desgast amb alta temperatura, fricció i corrosió.
Segons la seva composició química i les característiques d'ús, el TC es pot dividir en quatre categories: tungstè cobalt (YG), tungstè-titani (YT), tungstè titani tàntal (YW) i carbur de titani (YN).
L'aliatge dur de tungstè cobalt (YG) es compon de WC and Co. És adequat per processar materials fràgils com ara ferro colat, metalls no fèrrics i materials no metàl·lics.
Stellite (YT) es compon de WC, TiC i Co. A causa de l'addició de TiC a l'aliatge, la seva resistència al desgast es millora, però la resistència a la flexió, el rendiment de mòlta i la conductivitat tèrmica han disminuït. A causa de la seva fragilitat a baixa temperatura, només és adequat per a materials generals de tall d'alta velocitat i no per al processament de materials trencadissos.
Tungstè titani tàntal (niobi) cobalt (YW) s'afegeix a l'aliatge per augmentar la duresa a alta temperatura, la resistència i la resistència a l'abrasió mitjançant la quantitat adequada de carbur de tàntal o carbur de niobi. Al mateix temps, la duresa també es millora amb un millor rendiment de tall integral. S'utilitza principalment per a materials de tall durs i talls intermitents.
La classe base de titani carbonitzat (YN) és un aliatge dur amb la fase dura de TiC, níquel i molibdè. Els seus avantatges són l'alta duresa, la capacitat anti-unió, el desgast anti-creixent i la capacitat anti-oxidació. A una temperatura de més de 1000 graus, encara es pot mecanitzar. És aplicable a l'acabat continu d'acer aliat i acer de trempat.
| model | contingut de níquel (% pes) | densitat (g/cm²) | duresa (HRA) | resistència a la flexió (≥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 | contingut de cobalt (% pes) | densitat (g/cm²) | duresa (HRA) | resistència a la flexió (≥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 |