L'elecció del material per al vostre segell és important, ja que tindrà un paper important a l'hora de determinar la qualitat, la vida útil i el rendiment d'una aplicació i reduir els problemes en el futur. Aquí, fem una ullada a com afectarà l'entorn a la selecció de material de segellat, així com alguns dels materials més comuns i a quines aplicacions s'adapten més.
Factors ambientals
L'entorn al qual estarà exposat un segell és crucial a l'hora de seleccionar el disseny i el material. Hi ha una sèrie de propietats clau que necessiten els materials de segellat per a tots els entorns, inclosa la creació d'una cara de segellat estable, capaç de conduir la calor, resistent químicament i bona resistència al desgast.
En alguns entorns, aquestes propietats hauran de ser més fortes que en altres. Altres propietats del material que s'han de tenir en compte a l'hora de considerar l'entorn inclouen la duresa, la rigidesa, l'expansió tèrmica, el desgast i la resistència química. Tenir-ho en compte us ajudarà a trobar el material ideal per al vostre segell.
El medi ambient també pot determinar si es pot prioritzar el cost o la qualitat del segell. Per a entorns abrasius i durs, els segells poden ser més cars perquè els materials han de ser prou forts per suportar aquestes condicions.
Per a aquests entorns, gastar els diners per a un segell d'alta qualitat es retornarà amb el temps, ja que ajudarà a prevenir les costoses parades, reparacions i renovacions o substitució del segell que comportarà un segell de menor qualitat. No obstant això, en aplicacions de bombeig amb fluid molt net que té propietats lubricants, es podria comprar un segell més barat a favor de coixinets de major qualitat.
Materials de segell comuns
Carboni
El carboni utilitzat a les cares de segell és una barreja de carboni amorf i grafit, amb els percentatges de cadascun dels quals determinen les propietats físiques del grau final de carboni. És un material inert i estable que pot ser autolubricant.
S'utilitza àmpliament com a un dels parells de cares extrems en segells mecànics, i també és un material popular per a segells circumferencials segmentats i anells de pistó sota quantitats de lubricació seques o petites. Aquesta barreja de carboni/grafit també es pot impregnar amb altres materials per donar-li diferents característiques com ara una porositat reduïda, un rendiment millorat al desgast o una resistència millorada.
Un segell de carboni impregnat de resina termoestables és el més comú per als segells mecànics, amb la majoria dels carbonis impregnats de resina capaços d'operar en una àmplia gamma de productes químics, des de bases fortes fins a àcids forts. També tenen bones propietats de fricció i un mòdul adequat per ajudar a controlar les distorsions de pressió. Aquest material és adequat per al servei general a 260 °C (500 °F) en aigua, refrigerants, combustibles, olis, solucions químiques lleugeres i aplicacions d'aliments i medicaments.
Els segells de carboni impregnats amb antimoni també han demostrat tenir èxit a causa de la força i el mòdul de l'antimoni, el que el fa bo per a aplicacions d'alta pressió quan es necessita un material més fort i rígid. Aquests segells també són més resistents a les butllofes en aplicacions amb fluids d'alta viscositat o hidrocarburs lleugers, el que el converteix en el grau estàndard per a moltes aplicacions de refineria.
El carboni també es pot impregnar amb formadors de pel·lícula com ara fluorurs per a aplicacions de funcionament en sec, criogènia i buit, o inhibidors d'oxidació com fosfats per a aplicacions d'alta temperatura, alta velocitat i turbines fins a 800 peus/seg i al voltant de 537 °C (1.000 °F).
Ceràmica
Les ceràmiques són materials inorgànics no metàl·lics fets de compostos naturals o sintètics, més comunament òxid d'alúmina o alúmina. Té un alt punt de fusió, alta duresa, alta resistència al desgast i resistència a l'oxidació, per la qual cosa s'utilitza àmpliament en indústries com ara maquinària, química, petroli, farmacèutica i automòbil.
També té excel·lents propietats dielèctriques i s'utilitza habitualment per a aïllants elèctrics, components resistents al desgast, mitjans de mòlta i components d'alta temperatura. En pureses elevades, l'alúmina té una excel·lent resistència química a la majoria de fluids de procés, a part d'alguns àcids forts, la qual cosa la porta a utilitzar-se en moltes aplicacions de segellat mecànic. Tanmateix, l'alúmina es pot fracturar fàcilment sota xoc tèrmic, cosa que ha restringit el seu ús en algunes aplicacions on això podria ser un problema.
El carbur de silici es fa fusionant sílice i coc. És químicament semblant a la ceràmica, però té millors qualitats de lubricació i és més dura, la qual cosa la converteix en una bona solució resistent per a entorns durs.
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.
El carbur de silici autosinteritzat es fa sinteritzant partícules de carbur de silici directament juntes mitjançant ajudes de sinterització no òxids en un entorn inert a temperatures superiors a 2.000 °C. A causa de la manca d'un material secundari (com el silici), el material sinteritzat directe és químicament resistent a gairebé qualsevol condició de fluid i procés que es pugui veure en una bomba centrífuga.
El carbur de tungstè és un material molt versàtil com el carbur de silici, però és més adequat per a aplicacions d'alta pressió, ja que té una major elasticitat que li permet flexionar-se molt lleugerament i evitar la distorsió de la cara. Igual que el carbur de silici, es pot tornar a lapar i polir.
Els carburs de tungstè es fabriquen més sovint com a carburs cimentats, de manera que no hi ha cap intent d'unir el carbur de tungstè a si mateix. S'afegeix un metall secundari per unir o cimentar les partícules de carbur de tungstè, donant com a resultat un material que té les propietats combinades del carbur de tungstè i de l'aglutinant metàl·lic.
Això s'ha utilitzat amb avantatge en proporcionar una major duresa i resistència a l'impacte que només amb el carbur de tungstè. Una de les debilitats del carbur de tungstè cimentat és la seva alta densitat. En el passat, s'utilitzava carbur de tungstè lligat al cobalt, però s'ha anat substituint gradualment per carbur de tungstè lligat a níquel perquè no tenia el rang de compatibilitat química necessària per a la indústria.
El carbur de tungstè lligat a níquel s'utilitza àmpliament per a les cares de segellat on es desitgen propietats d'alta resistència i alta tenacitat, i té una bona compatibilitat química generalment limitada pel níquel lliure.
GFPTFE
El GFPTFE té una bona resistència química i el vidre afegit redueix la fricció de les cares de segellat. És ideal per a aplicacions relativament netes i és més barat que altres materials. Hi ha subvariants disponibles per adaptar millor el segell als requisits i el medi ambient, millorant-ne el rendiment global.
Buna
Buna (també conegut com a cautxú de nitril) és un elastòmer rendible per a juntes tòriques, segelladors i productes modelats. És conegut pel seu rendiment mecànic i funciona bé en aplicacions a base de petroli, petroquímiques i químiques. També s'utilitza àmpliament per a aplicacions de petroli cru, aigua, diversos alcohols, greixos de silicona i fluids hidràulics a causa de la seva inflexibilitat.
Com que Buna és un copolímer de cautxú sintètic, funciona bé en aplicacions que requereixen adhesió metàl·lica i material resistent a l'abrasió, i aquest fons químic també el fa ideal per a aplicacions de segellador. A més, pot suportar baixes temperatures, ja que està dissenyat amb poca resistència als àcids i als àlcalis suaus.
Buna està limitat en aplicacions amb factors extrems com ara altes temperatures, clima, llum solar i aplicacions de resistència al vapor, i no és adequat amb agents desinfectants de neteja en el lloc (CIP) que contenen àcids i peròxids.
EPDM
L'EPDM és un cautxú sintètic que s'utilitza habitualment en aplicacions d'automoció, construcció i mecànica per a segells i juntes tòriques, tubs i volanderes. És més car que Buna, però pot suportar una varietat de propietats tèrmiques, meteorològiques i mecàniques a causa de la seva alta resistència a la tracció de llarga durada. És versàtil i ideal per a aplicacions amb aigua, clor, lleixiu i altres materials alcalins.
Per les seves propietats elàstiques i adhesives, un cop estirat, l'EPDM torna a la seva forma original independentment de la temperatura. L'EPDM no es recomana per a aplicacions d'oli de petroli, fluids, hidrocarburs clorats o dissolvents d'hidrocarburs.
Viton
Viton és un producte de cautxú d'hidrocarburs fluorat i d'alt rendiment que s'utilitza més habitualment en juntes tòriques i segells. És més car que altres materials de cautxú, però és l'opció preferida per a les necessitats de segellat més difícils i exigents.
Resistent a l'ozó, l'oxidació i les condicions meteorològiques extremes, incloent materials com hidrocarburs alifàtics i aromàtics, fluids halogenats i materials àcids forts, és un dels fluoroelastòmers més robusts.
L'elecció del material correcte per al segellat és important per a l'èxit d'una aplicació. Tot i que molts materials de segell són similars, cadascun té una varietat de propòsits per satisfer qualsevol necessitat específica.
Hora de publicació: 12-jul-2023