Garnituri mecanicejoacă un rol foarte important în evitarea scurgerilor pentru multe industrii diferite. În industria maritimă existăgarnituri mecanice ale pompei, garnituri mecanice cu arbore rotativ. Și în industria petrolului și gazelor existăgarnituri mecanice cartuş,etanșări mecanice despicate sau etanșări mecanice cu gaz uscat. În industriile auto există etanșări mecanice cu apă. Iar în industria chimică există etanșări mecanice pentru mixer (etanșări mecanice agitator) și etanșări mecanice compresoare.
Depinde de diferite condiții de utilizare, necesită soluția de etanșare mecanică cu material diferit. Există multe tipuri de materiale utilizate îngarnituri mecanice de arbore cum ar fi etanșări mecanice ceramice, etanșări mecanice din carbon, etanșări mecanice din carbură de silicon,Etanșări mecanice SSIC șiGarnituri mecanice TC.
Garnituri mecanice ceramice
Etanșările mecanice ceramice sunt componente critice în diverse aplicații industriale, concepute pentru a preveni scurgerea fluidelor între două suprafețe, cum ar fi un arbore rotativ și o carcasă staționară. Aceste etanșări sunt foarte apreciate pentru rezistența lor excepțională la uzură, rezistența la coroziune și capacitatea de a rezista la temperaturi extreme.
Rolul principal al etanșărilor mecanice ceramice este de a menține integritatea echipamentului prin prevenirea pierderii de fluid sau a contaminării. Ele sunt utilizate în numeroase industrii, inclusiv petrol și gaze, procesare chimică, tratare a apei, produse farmaceutice și prelucrarea alimentelor. Utilizarea pe scară largă a acestor sigilii poate fi atribuită construcției lor durabile; sunt fabricate din materiale ceramice avansate care oferă caracteristici de performanță superioare în comparație cu alte materiale de etanșare.
Etanșările mecanice ceramice cuprind două componente principale: una este o față staționară mecanică (de obicei realizată din material ceramic) și alta este o față rotativă mecanică (construită în mod obișnuit din grafit de carbon). Acțiunea de etanșare are loc atunci când ambele fețe sunt presate împreună folosind o forță de arc, creând o barieră eficientă împotriva scurgerilor de fluid. Pe măsură ce echipamentul funcționează, pelicula de lubrifiere dintre fețele de etanșare reduce frecarea și uzura, menținând în același timp o etanșare etanșă.
Un factor crucial care diferențiază garniturile mecanice ceramice de alte tipuri este rezistența remarcabilă la uzură. Materialele ceramice posedă proprietăți excelente de duritate, care le permit să reziste condițiilor abrazive fără deteriorare semnificativă. Acest lucru are ca rezultat etanșări de durată mai lungă care necesită înlocuire sau întreținere mai puțin frecventă decât cele realizate din materiale mai moi.
Pe lângă rezistența la uzură, ceramica prezintă și o stabilitate termică excepțională. Ele pot rezista la temperaturi ridicate fără a suferi degradari sau a-și pierde eficiența de etanșare. Acest lucru le face potrivite pentru utilizare în aplicații la temperaturi înalte, unde alte materiale de etanșare ar putea eșua prematur.
În cele din urmă, garniturile mecanice ceramice oferă o compatibilitate chimică excelentă, cu rezistență la diferite substanțe corozive. Acest lucru le face o alegere atractivă pentru industriile care se confruntă în mod obișnuit cu substanțe chimice dure și fluide agresive.
Garniturile mecanice ceramice sunt esențialegarnituri ale componentelorconcepute pentru a preveni scurgerile de lichid din echipamentele industriale. Proprietățile lor unice, cum ar fi rezistența la uzură, stabilitatea termică și compatibilitatea chimică, le fac o alegere preferată pentru diverse aplicații în mai multe industrii.
| proprietate fizică ceramică | ||||
| Parametru tehnic | unitate | 95% | 99% | 99,50% |
| Densitate | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Duritate | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Rata de porozitate | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Rezistența la fractură | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Coeficientul de dilatare termică | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Conductivitate termică | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Garnituri mecanice din carbon
Garnitura mecanică de carbon are o istorie lungă. Grafitul este o izoformă a elementului carbon. În 1971, Statele Unite au studiat materialul de etanșare mecanic de grafit flexibil de succes, care a rezolvat scurgerea supapei de energie atomică. După procesare profundă, grafitul flexibil devine un material de etanșare excelent, care este transformat în diferite etanșări mecanice din carbon cu efectul componentelor de etanșare. Aceste etanșări mecanice din carbon sunt utilizate în industriile chimice, petroliere, electrice, cum ar fi etanșarea fluidelor la temperaturi înalte.
Deoarece grafitul flexibil se formează prin expansiunea grafitului expandat după temperatură ridicată, cantitatea de agent de intercalare rămasă în grafitul flexibil este foarte mică, dar nu complet, astfel încât existența și compoziția agentului de intercalare au o mare influență asupra calității. și performanța produsului.
Selectarea materialului pentru suprafața de etanșare din carbon
Inventatorul original a folosit acid sulfuric concentrat ca oxidant și agent de intercalare. Cu toate acestea, după ce a fost aplicată pe etanșarea unei componente metalice, s-a descoperit că o cantitate mică de sulf rămasă în grafitul flexibil corodează metalul de contact după utilizare pe termen lung. Având în vedere acest punct, unii savanți autohtoni au încercat să-l îmbunătățească, cum ar fi Song Kemin care a ales acidul acetic și acidul organic în loc de acidul sulfuric. acid, lent în acid azotic, și scade temperatura la temperatura camerei, realizat dintr-un amestec de acid azotic și acid acetic. Folosind amestecul de acid azotic și acid acetic ca agent de inserare, grafitul expandat fără sulf a fost preparat cu permanganat de potasiu ca oxidant și acid acetic a fost adăugat lent la acidul azotic. Temperatura este redusă la temperatura camerei și se face amestecul de acid azotic și acid acetic. Apoi, la acest amestec se adaugă fulgi natural de grafit și permanganat de potasiu. Sub agitare constantă, temperatura este de 30 C. După 40 de minute de reacție, apa este spălată la neutru și uscată la 50~60 C, iar grafitul expandat este făcut după expansiune la temperatură ridicată. Această metodă nu realizează nicio vulcanizare cu condiția ca produsul să poată atinge un anumit volum de expansiune, astfel încât să se obțină o natură relativ stabilă a materialului de etanșare.
| Tip | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Marca | Impregnat | Impregnat | Fenol impregnat | Carbon de antimoniu (A) | |||||
| Densitate | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Rezistența la fractură | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Rezistența la compresiune | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Duritate | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porozitate | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Temperaturile | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Garnituri mecanice din carbură de siliciu
Carbura de siliciu (SiC) este cunoscută și sub numele de carborundum, care este făcut din nisip de cuarț, cocs de petrol (sau cocs de cărbune), așchii de lemn (care trebuie adăugate atunci când se produce carbură de siliciu verde) și așa mai departe. Carbura de siliciu are și un mineral rar în natură, dudul. În contemporane C, N, B și alte materii prime refractare de înaltă tehnologie non-oxid, carbura de siliciu este unul dintre cele mai utilizate și mai economice materiale, care poate fi numit nisip de oțel auriu sau nisip refractar. În prezent, producția industrială de carbură de siliciu din China este împărțită în carbură de siliciu neagră și carbură de siliciu verde, ambele fiind cristale hexagonale cu o proporție de 3,20 ~ 3,25 și microduritate de 2840 ~ 3320 kg/m².
Produsele din carbură de siliciu sunt clasificate în mai multe tipuri în funcție de mediul de aplicare diferit. În general, este folosit mai mecanic. De exemplu, carbura de siliciu este un material ideal pentru etanșarea mecanică din carbură de siliciu datorită rezistenței sale bune la coroziune chimică, rezistenței ridicate, durității ridicate, rezistenței bune la uzură, coeficientului mic de frecare și rezistenței la temperaturi ridicate.
Inelele de etanșare SIC pot fi împărțite în inel static, inel mobil, inel plat și așa mai departe. Siliciul SiC poate fi transformat în diferite produse din carbură, cum ar fi inelul rotativ din carbură de siliciu, scaunul staționar din carbură de siliciu, bucșa din carbură de siliciu și așa mai departe, în funcție de cerințele speciale ale clienților. De asemenea, poate fi folosit în combinație cu materialul grafit, iar coeficientul său de frecare este mai mic decât ceramica de alumină și aliajul dur, astfel încât poate fi utilizat în valoare PV mare, în special în condiții de acid puternic și alcali puternic.
Frecarea redusă a SIC este unul dintre beneficiile cheie ale utilizării acestuia la etanșările mecanice. Prin urmare, SIC poate rezista la uzură mai bine decât alte materiale, prelungind durata de viață a etanșării. În plus, frecarea redusă a SIC reduce nevoia de lubrifiere. Lipsa lubrifierii reduce posibilitatea de contaminare și coroziune, îmbunătățind eficiența și fiabilitatea.
SIC are, de asemenea, o mare rezistență la uzură. Acest lucru indică faptul că poate suporta o utilizare continuă fără a se deteriora sau rupe. Acest lucru îl face materialul perfect pentru utilizări care necesită un nivel ridicat de fiabilitate și durabilitate.
Poate fi, de asemenea, slefuit și lustruit, astfel încât o etanșare să poată fi recondiționată de mai multe ori pe durata de viață. În general, este utilizat mai mecanic, cum ar fi în garniturile mecanice pentru rezistența sa bună la coroziune chimică, rezistența ridicată, duritatea ridicată, rezistența bună la uzură, coeficientul mic de frecare și rezistența la temperaturi ridicate.
Când este utilizat pentru fețele de etanșare mecanică, carbura de siliciu are ca rezultat o performanță îmbunătățită, o durată de viață crescută a etanșării, costuri de întreținere mai mici și costuri de funcționare mai mici pentru echipamente rotative, cum ar fi turbine, compresoare și pompe centrifuge. Carbura de siliciu poate avea proprietăți diferite în funcție de modul în care a fost fabricată. Carbura de siliciu legată de reacție este formată prin legarea particulelor de carbură de siliciu între ele într-un proces de reacție.
Acest proces nu afectează în mod semnificativ majoritatea proprietăților fizice și termice ale materialului, totuși limitează rezistența chimică a materialului. Cele mai comune substanțe chimice care reprezintă o problemă sunt causticele (și alte substanțe chimice cu pH ridicat) și acizii puternici și, prin urmare, carbura de siliciu legată de reacție nu trebuie utilizată cu aceste aplicații.
Reacție sinterizată infiltratăcarbură de siliciu. Într-un astfel de material, porii materialului SIC original sunt umpluți în procesul de infiltrare prin arderea siliciului metalic, astfel apare SiC secundar și materialul capătă proprietăți mecanice excepționale, devenind rezistent la uzură. Datorită contracției sale minime, poate fi utilizat în producția de piese mari și complexe cu toleranțe strânse. Cu toate acestea, conținutul de siliciu limitează temperatura maximă de funcționare la 1.350 °C, rezistența chimică este, de asemenea, limitată la aproximativ pH 10. Materialul nu este recomandat pentru utilizare în medii alcaline agresive.
Sinterizatcarbura de siliciu este obținută prin sinterizarea unui granulat SIC foarte fin precomprimat la o temperatură de 2000 °C pentru a forma legături puternice între granulele materialului.
Mai întâi, rețeaua se îngroașă, apoi porozitatea scade și, în final, legăturile dintre boabe se sinterizează. În procesul unei astfel de procesări, are loc o contracție semnificativă a produsului - cu aproximativ 20%.
Inel de etanșare SSIC este rezistent la toate substanțele chimice. Deoarece nu este prezent siliciu metalic în structura sa, acesta poate fi folosit la temperaturi de până la 1600C fără a-i afecta rezistența.
| proprietăți | R-SiC | S-SiC |
| Porozitate (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Densitate (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Duritate | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Modulul elastic (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Conținut SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Conținut Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Rezistența la îndoire (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Rezistența la compresiune (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Coeficient de dilatare termică (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Rezistență la căldură (în atmosferă) (℃) | 1300 | 1600 |
Etanșare mecanică TC
Materialele TC au caracteristici de duritate ridicată, rezistență, rezistență la abraziune și rezistență la coroziune. Este cunoscut sub numele de „Dinte industrial”. Datorită performanței sale superioare, a fost utilizat pe scară largă în industria militară, aerospațială, prelucrare mecanică, metalurgie, foraj petrolier, comunicații electronice, arhitectură și alte domenii. De exemplu, în pompe, compresoare și agitatoare, inelele din carbură de tungsten sunt folosite ca etanșări mecanice. Rezistența bună la abraziune și duritatea ridicată îl fac potrivit pentru fabricarea de piese rezistente la uzură cu temperatură ridicată, frecare și coroziune.
În funcție de compoziția sa chimică și caracteristicile de utilizare, TC poate fi împărțit în patru categorii: tungsten cobalt (YG), wolfram-titan (YT), tungsten titan tantal (YW) și carbură de titan (YN).
Aliajul dur de tungsten cobalt (YG) este compus din WC și Co. Este potrivit pentru prelucrarea materialelor fragile, cum ar fi fonta, metalele neferoase și materialele nemetalice.
Stellitul (YT) este compus din WC, TiC și Co. Datorită adăugării de TiC la aliaj, rezistența sa la uzură este îmbunătățită, dar rezistența la încovoiere, performanța de șlefuire și conductivitatea termică au scăzut. Datorită fragilității sale la temperaturi scăzute, este potrivită numai pentru tăierea de mare viteză a materialelor generale și nu pentru prelucrarea materialelor casante.
Tungsten titan tantal (niobiu) cobalt (YW) este adăugat la aliaj pentru a crește duritatea la temperaturi ridicate, rezistența și rezistența la abraziune prin cantitatea adecvată de carbură de tantal sau carbură de niobiu. În același timp, duritatea este, de asemenea, îmbunătățită cu o performanță de tăiere mai bună. Este folosit în principal pentru tăierea materialelor dure și tăierea intermitentă.
Clasa de bază de titan carbonizat (YN) este un aliaj dur cu faza dura de TiC, nichel și molibden. Avantajele sale sunt duritatea ridicată, capacitatea anti-aderire, uzura anti-semilunare și capacitatea anti-oxidare. La o temperatură de peste 1000 de grade, poate fi încă prelucrat. Este aplicabil la finisarea continuă a oțelului aliat și a oțelului de călire.
| model | conținut de nichel (% în greutate) | densitate (g/cm²) | duritate (HRA) | rezistența la încovoiere (≥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 | conținut de cobalt (% în greutate) | densitate (g/cm²) | duritate (HRA) | rezistența la încovoiere (≥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 |