Mekanikaj sigelojludas tre gravan rolon en evitado de la elfluo por multaj malsamaj industrioj. En la mara industrio estaspumpilo mekanikaj sigeloj, mekanikaj sigeloj de rotacianta ŝafto. Kaj en la nafto- kaj gasindustrio ekzistaskartoĉaj mekanikaj sigeloj,dividitaj mekanikaj sigeloj aŭ sekaj gasaj mekanikaj sigeloj. En la aŭtoindustrioj ekzistas akvaj mekanikaj sigeloj. Kaj en la kemia industrio ekzistas miksilaj mekanikaj sigeloj (agitilaj mekanikaj sigeloj) kaj kompresoraj mekanikaj sigeloj.
Depende de malsamaj uzkondiĉoj, ĝi postulas mekanikan sigelan solvon kun malsamaj materialoj. Ekzistas multaj specoj de materialoj uzataj en lamekanikaj ŝafto-sigeloj kiel ekzemple ceramikaj mekanikaj sigeloj, karbonaj mekanikaj sigeloj, silikonkarbidaj mekanikaj sigeloj,SSIC-mekanikaj sigeloj kajTC-mekanikaj sigeloj.
Ceramikaj mekanikaj sigeloj
Ceramikaj mekanikaj sigeloj estas kritikaj komponantoj en diversaj industriaj aplikoj, desegnitaj por malhelpi elfluon de fluidoj inter du surfacoj, kiel rotacianta ŝafto kaj senmova enfermaĵo. Ĉi tiuj sigeloj estas tre taksataj pro sia escepta eluziĝrezisto, korodrezisto kaj kapablo elteni ekstremajn temperaturojn.
La ĉefa rolo de ceramikaj mekanikaj sigeloj estas konservi la integrecon de ekipaĵo per malhelpado de fluidperdo aŭ poluado. Ili estas uzataj en multaj industrioj, inkluzive de nafto kaj gaso, kemia prilaborado, akvopurigado, farmaciaĵoj kaj nutraĵprilaborado. La ĝeneraligita uzo de ĉi tiuj sigeloj povas esti atribuita al ilia daŭra konstruo; ili estas faritaj el progresintaj ceramikaj materialoj, kiuj ofertas pli bonajn funkciajn karakterizaĵojn kompare kun aliaj sigelmaterialoj.
Ceramikaj mekanikaj sigeloj konsistas el du ĉefaj komponantoj: unu estas mekanika senmova faco (kutime farita el ceramika materialo), kaj alia estas mekanika rotacia faco (kutime konstruita el karbona grafito). La sigela ago okazas kiam ambaŭ facoj estas premitaj kune uzante risortforton, kreante efikan baron kontraŭ fluidelfluo. Dum la ekipaĵo funkcias, la lubrika filmo inter la sigelaj facoj reduktas frotadon kaj eluziĝon, samtempe konservante firme sigelon.
Unu decida faktoro, kiu distingas ceramikajn mekanikajn sigelojn de aliaj tipoj, estas ilia elstara rezisto al eluziĝo. Ceramikaj materialoj posedas bonegajn malmolecajn ecojn, kiuj permesas al ili elteni abraziajn kondiĉojn sen signifa difekto. Tio rezultas en pli longdaŭraj sigeloj, kiuj postulas malpli oftan anstataŭigon aŭ prizorgadon ol tiuj faritaj el pli molaj materialoj.
Aldone al eluziĝrezisto, ceramikoj ankaŭ montras esceptan termikan stabilecon. Ili povas elteni altajn temperaturojn sen sperti degradiĝon aŭ perdi sian sigelan efikecon. Tio igas ilin taŭgaj por uzo en alttemperaturaj aplikoj, kie aliaj sigelaj materialoj povus difektiĝi trofrue.
Fine, ceramikaj mekanikaj sigeloj ofertas bonegan kemian kongruecon, kun rezisto al diversaj korodaj substancoj. Tio igas ilin alloga elekto por industrioj, kiuj rutine traktas severajn kemiaĵojn kaj agresemajn fluidojn.
Ceramikaj mekanikaj sigeloj estas esencajkomponentaj sigelojdesegnita por malhelpi fluidelfluon en industria ekipaĵo. Iliaj unikaj ecoj, kiel ekzemple eluziĝrezisto, termika stabileco kaj kemia kongruo, igas ilin preferata elekto por diversaj aplikoj tra multaj industrioj.
| ceramika fizika eco | ||||
| Teknika parametro | unuo | 95% | 99% | 99.50% |
| Denseco | g/cm³ | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Malmoleco | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Porecofteco | % | 0.4 | 0.2 | 0.15 |
| Fraktura forto | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Koeficiento de varmodistendiĝo | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Varmokondukteco | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Karbonaj mekanikaj sigeloj
Mekanika karbona sigelo havas longan historion. Grafito estas izoformo de la elemento karbono. En 1971, Usono studis la sukcesan flekseblan grafitan mekanikan sigelan materialon, kiu solvis la problemon de elfluado de atomenergiaj valvoj. Post profunda prilaborado, la fleksebla grafito fariĝas bonega sigela materialo, kiu estas transformita en diversajn karbonajn mekanikajn sigelojn kun la efiko de sigelado de komponantoj. Ĉi tiuj karbonaj mekanikaj sigeloj estas uzataj en kemiaj, naftaj kaj elektraj industrioj, kiel ekzemple en alttemperaturaj fluidaj sigeloj.
Ĉar la fleksebla grafito formiĝas per la ekspansio de ekspansita grafito post alta temperaturo, la kvanto de interkala agento restanta en la fleksebla grafito estas tre malgranda, sed ne tute, do la ĉeesto kaj konsisto de la interkala agento havas grandan influon sur la kvaliton kaj rendimenton de la produkto.
Selektado de Karbona Sigelvizaĝa Materialo
La originala inventinto uzis koncentritan sulfatan acidon kiel oksidanton kaj interkalan agenton. Tamen, post apliko al la sigelo de metala komponanto, oni trovis, ke malgranda kvanto da sulfuro restanta en la fleksebla grafito korodas la kontaktan metalon post longdaŭra uzo. Konsiderante ĉi tiun punkton, kelkaj hejmaj akademiuloj provis plibonigi ĝin, kiel ekzemple Song Kemin, kiu elektis acetatan acidon kaj organikan acidon anstataŭ sulfata acido. Malrapida acido en nitrata acido, kaj malaltigante la temperaturon al ĉambra temperaturo, farita el miksaĵo de nitrata acido kaj acetata acido. Uzante la miksaĵon de nitrata acido kaj acetata acido kiel enigaĵon, la sensulfura vastigita grafito estis preparita kun kalia permanganato kiel oksidanto, kaj acetata acido estis malrapide aldonita al nitrata acido. La temperaturo estas malaltigita al ĉambra temperaturo, kaj la miksaĵo de nitrata acido kaj acetata acido estas farita. Poste la natura floka grafito kaj kalia permanganato estas aldonitaj al ĉi tiu miksaĵo. Sub konstanta kirlado, la temperaturo estas 30 °C. Post 40 minutoj da reakcio, la akvo estas lavita ĝis neŭtrala kaj sekigita je 50~60 °C, kaj la ekspansiiĝinta grafito estas produktita post alttemperatura ekspansio. Ĉi tiu metodo ne atingas vulkanizadon kondiĉe ke la produkto povas atingi certan volumenon de ekspansio, por atingi relative stabilan naturon de la sigela materialo.
| Tipo | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Marko | Impregnita | Impregnita | Impregnita Fenolo | Antimona Karbono (A) | |||||
| Denseco | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Fraktura Forto | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Kunprema Forto | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Malmoleco | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Poreco | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Temperaturoj | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Siliciokarbidaj mekanikaj sigeloj
Silicia karbido (SiC) estas ankaŭ konata kiel karborundo, kiu estas farita el kvarca sablo, naftokolao (aŭ karba kolao), ligneroj (kiujn oni devas aldoni dum produktado de verda silicia karbido) kaj tiel plu. Silicia karbido ankaŭ havas maloftan mineralon en naturo, moruson. En nuntempaj C, N, B kaj aliaj neoksidaj altteknologiaj obstinaj krudmaterialoj, silicia karbido estas unu el la plej vaste uzataj kaj ekonomiaj materialoj, kiu povas esti nomata ora ŝtala sablo aŭ obstina sablo. Nuntempe, la ĉina industria produktado de silicia karbido estas dividita en nigran silician karbidon kaj verdan silician karbidon, kiuj ambaŭ estas seslateraj kristaloj kun proporcio de 3,20 ~ 3,25 kaj mikromalmoleco de 2840 ~ 3320kg/m².
Produktoj el silicia karbido estas klasifikitaj en multajn specojn laŭ malsamaj aplikaj medioj. Ĝi estas ĝenerale uzata pli meĥanike. Ekzemple, silicia karbido estas ideala materialo por mekanikaj sigeloj el silicia karbido pro sia bona kemia korodrezisto, alta forto, alta malmoleco, bona eluziĝrezisto, malgranda frikcia koeficiento kaj alta temperaturrezisto.
SIC-sigelringoj povas esti dividitaj en statikajn ringojn, movajn ringojn, platajn ringojn kaj tiel plu. SiC-silicio povas esti transformita en diversajn karbidajn produktojn, kiel ekzemple rotaciajn ringojn el siliciokarbido, senmovajn sidlokojn el siliciokarbido, ingojn el siliciokarbido, kaj tiel plu, laŭ la specialaj postuloj de klientoj. Ĝi ankaŭ povas esti uzata kune kun grafita materialo, kaj ĝia frota koeficiento estas pli malgranda ol tiu de alumino-termikaĵo kaj malmolaj alojoj, do ĝi povas esti uzata en alt-PV-valoraj materialoj, precipe en kondiĉoj de forta acido kaj forta alkalo.
La reduktita frotado de SIC estas unu el la ĉefaj avantaĝoj de ĝia uzado en mekanikaj sigeloj. SIC tial povas elteni eluziĝon kaj ŝiriĝon pli bone ol aliaj materialoj, plilongigante la vivon de la sigelo. Krome, la reduktita frotado de SIC malpliigas la bezonon de lubrikado. Manko de lubrikado reduktas la eblecon de poluado kaj korodo, plibonigante efikecon kaj fidindecon.
SIC ankaŭ havas grandan reziston al eluziĝo. Tio indikas, ke ĝi povas elteni kontinuan uzon sen difektiĝo aŭ rompiĝo. Tio igas ĝin la perfekta materialo por uzoj, kiuj postulas altan nivelon de fidindeco kaj daŭripovo.
Ĝi ankaŭ povas esti re-lapinta kaj polurita, tiel ke sigelo povas esti riparita plurfoje dum sia vivdaŭro. Ĝi estas ĝenerale uzata pli meĥanike, ekzemple en mekanikaj sigeloj pro sia bona kemia korodrezisto, alta forto, alta malmoleco, bona eluziĝrezisto, malgranda frikciokoeficiento kaj alta temperaturrezisto.
Kiam uzata por mekanikaj sigelsurfacoj, siliciokarbido rezultas en plibonigita rendimento, plilongigita sigelvivo, pli malaltaj bontenadokostoj kaj pli malaltaj funkciaj kostoj por rotaciantaj ekipaĵoj kiel turbinoj, kompresoroj kaj centrifugaj pumpiloj. Siliciokarbido povas havi malsamajn ecojn depende de kiel ĝi estis fabrikita. Reakci-ligita siliciokarbido estas formita per ligado de siliciokarbidaj partikloj unu al la alia en reakcia procezo.
Ĉi tiu procezo ne signife influas la plej multajn el la fizikaj kaj termikaj ecoj de la materialo, tamen ĝi limigas la kemian reziston de la materialo. La plej oftaj kemiaĵoj, kiuj estas problemo, estas kaŭstikaĵoj (kaj aliaj kemiaĵoj kun alta pH) kaj fortaj acidoj, kaj tial reakci-ligita siliciokarbido ne devus esti uzata kun ĉi tiuj aplikoj.
Reag-sintrita infiltritasilicia karbido. En tia materialo, la poroj de la originala SIC-materialo estas plenigitaj dum la procezo de enfiltriĝo per bruligado de metala silicio, tiel aperas sekundara SiC kaj la materialo akiras esceptajn mekanikajn ecojn, fariĝante eluziĝrezista. Pro sia minimuma ŝrumpiĝo, ĝi povas esti uzata en la produktado de grandaj kaj kompleksaj partoj kun proksimaj tolerancoj. Tamen, la silicia enhavo limigas la maksimuman funkcian temperaturon al 1 350 °C, kaj kemia rezisto ankaŭ estas limigita al ĉirkaŭ pH 10. La materialo ne estas rekomendinda por uzo en agresemaj alkalaj medioj.
SintritaSilicia karbido akiriĝas per sintrado de antaŭkunpremita tre fajna SIC-granulaĵo je temperaturo de 2000 °C por formi fortajn ligojn inter la grajnoj de la materialo.
Unue, la krado dikiĝas, poste la poreco malpliiĝas, kaj fine la ligoj inter la grajnoj sintriĝas. Dum tia prilaborado okazas signifa ŝrumpiĝo de la produkto - je ĉirkaŭ 20%.
SSIC-sigela ringo estas rezistema al ĉiuj kemiaĵoj. Ĉar neniu metala silicio ĉeestas en ĝia strukturo, ĝi povas esti uzata je temperaturoj ĝis 1600 °C sen influi ĝian forton
| ecoj | R-SiC | S-SiC |
| Poreco (%) | ≤0.3 | ≤0.2 |
| Denseco (g/cm³) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Malmoleco | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm²) |
| Elasta Modulo (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC-Enhavo (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si-enhavo (%) | ≤15% | 0.10% |
| Kurba Forto (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Kunprema Forto (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Koeficiento de varmovastiĝo (1/℃) | 4,5×10⁻⁶ | 4.3×10⁻⁶ |
| Varmorezisto (en la atmosfero) (℃) | 1300 | 1600 |
TC-mekanika sigelo
TC-materialoj havas ecojn de alta malmoleco, forto, abraziorezisto kaj korodorezisto. Ĝi estas konata kiel "Industria Dento". Pro sia supera funkciado, ĝi estas vaste uzata en milita industrio, aerspaca, mekanika prilaborado, metalurgio, naftoborado, elektronika komunikado, arkitekturo kaj aliaj kampoj. Ekzemple, en pumpiloj, kompresoroj kaj agitiloj, volframkarbidaj ringoj estas uzataj kiel mekanikaj sigeloj. Bona abraziorezisto kaj alta malmoleco igas ĝin taŭga por la fabrikado de eluziĝ-rezistaj partoj kun alta temperaturo, frotado kaj korodo.
Laŭ ĝia kemia konsisto kaj uzkarakterizaĵoj, TC povas esti dividita en kvar kategoriojn: volframa kobalto (YG), volframo-titanio (YT), volframa titanio-tantalo (YW), kaj titania karbido (YN).
Malmola alojo de volframo-kobalto (YG) konsistas el volframo kaj kompanio. Ĝi taŭgas por prilabori fragilajn materialojn kiel gisfero, neferaj metaloj kaj nemetalaj materialoj.
Stelito (YT) konsistas el WC, TiC kaj aliaj. Pro la aldono de TiC al la alojo, ĝia eluziĝrezisto pliboniĝis, sed la fleksorezisto, muelkapablo kaj varmokondukteco malpliiĝis. Pro ĝia fragileco sub malaltaj temperaturoj, ĝi taŭgas nur por altrapida tranĉado de ĝeneralaj materialoj kaj ne por la prilaborado de fragilaj materialoj.
Volframo, titanio, tantalo (niobio), kobalto (YW) estas aldonita al la alojo por pliigi la malmolecon, forton kaj abrazioreziston al altaj temperaturoj per taŭga kvanto de tantala karbido aŭ niobia karbido. Samtempe, la dureco ankaŭ plibonigiĝas per pli bona ampleksa tranĉa rendimento. Ĝi estas ĉefe uzata por tranĉi malmolajn materialojn kaj intermitan tranĉadon.
La bazklaso de karbonigita titanio (YN) estas malmola alojo kun la malmola fazo de TiC, nikelo kaj molibdeno. Ĝiaj avantaĝoj estas alta malmoleco, kontraŭliga kapablo, kontraŭ-lunkreska eluziĝo kaj kontraŭ-oksida kapablo. Je temperaturo de pli ol 1000 gradoj, ĝi ankoraŭ povas esti maŝinita. Ĝi aplikeblas al kontinua finpolurado de alojŝtalo kaj malvarmiga ŝtalo.
| modelo | nikela enhavo (pez%) | denseco (g/cm²) | malmoleco (HRA) | fleksa forto (≥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 |
| modelo | kobalta enhavo (pez%) | denseco (g/cm²) | malmoleco (HRA) | fleksa forto (≥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 |