Mehaanilised tihendidmängivad väga olulist rolli lekke vältimisel paljudes erinevates tööstusharudes. Meretööstuses onpumba mehaanilised tihendid, pöörleva võlli mehaanilised tihendid. Ja nafta- ja gaasitööstuses on neidkassettide mehaanilised tihendid,poolitatud mehaanilised tihendid või kuivagaasi mehaanilised tihendid. Autotööstuses on vesimehaanilised tihendid. Ja keemiatööstuses on segisti mehaanilised tihendid (segisti mehaanilised tihendid) ja kompressori mehaanilised tihendid.
Olenevalt erinevatest kasutustingimustest nõuab see erineva materjaliga mehaanilist tihenduslahendust. Selles kasutatakse mitmesuguseid materjalemehaanilised võllitihendid nagu keraamilised mehaanilised tihendid, süsiniku mehaanilised tihendid, silikoonkarbiidist mehaanilised tihendid,SSIC mehaanilised tihendid jaTC mehaanilised tihendid.
Keraamilised mehaanilised tihendid
Keraamilised mehaanilised tihendid on mitmesugustes tööstuslikes rakendustes kriitilised komponendid, mis on loodud selleks, et vältida vedelike lekkimist kahe pinna, näiteks pöörleva võlli ja statsionaarse korpuse vahel. Neid tihendeid hinnatakse kõrgelt nende erakordse kulumiskindluse, korrosioonikindluse ja äärmuslikele temperatuuridele vastupidavuse tõttu.
Keraamiliste mehaaniliste tihendite peamine ülesanne on säilitada seadmete terviklikkus, vältides vedeliku kadu või saastumist. Neid kasutatakse paljudes tööstusharudes, sealhulgas nafta- ja gaasitööstuses, keemilises töötlemises, veepuhastuses, ravimites ja toiduainete töötlemises. Nende tihendite laialdane kasutamine on tingitud nende vastupidavast konstruktsioonist; need on valmistatud täiustatud keraamilistest materjalidest, mis pakuvad teiste tihendusmaterjalidega võrreldes suurepäraseid jõudlusomadusi.
Keraamilised mehaanilised tihendid koosnevad kahest põhikomponendist: üks on mehaaniline statsionaarne pind (tavaliselt valmistatud keraamilisest materjalist) ja teine mehaaniline pöörlev pind (mis on tavaliselt valmistatud süsinikgrafiidist). Tihendustegevus toimub siis, kui mõlemad pinnad surutakse kokku vedrujõu abil, luues tõhusa tõkke vedeliku lekke vastu. Seadme töötamise ajal vähendab tihenduspindade vaheline määrdekile hõõrdumist ja kulumist, säilitades samal ajal tiheda tihendi.
Üks oluline tegur, mis eristab keraamilisi mehaanilisi tihendeid teistest tüüpidest, on nende silmapaistev kulumiskindlus. Keraamilistel materjalidel on suurepärased kõvadusomadused, mis võimaldavad neil taluda abrasiivseid tingimusi ilma oluliste kahjustusteta. Selle tulemuseks on kauem kestvad tihendid, mis vajavad harvem vahetamist või hooldust kui pehmematest materjalidest valmistatud tihendid.
Lisaks kulumiskindlusele on keraamikal ka erakordne termiline stabiilsus. Nad taluvad kõrgeid temperatuure, ilma et need laguneksid või kaotaksid tihendustõhusust. See muudab need sobivaks kasutamiseks kõrge temperatuuriga rakendustes, kus muud tihendusmaterjalid võivad enneaegselt rikki minna.
Lõpuks pakuvad keraamilised mehaanilised tihendid suurepärast keemilist ühilduvust ja vastupidavust erinevatele söövitavatele ainetele. See muudab need atraktiivseks valikuks tööstustele, mis tegelevad regulaarselt karmide kemikaalide ja agressiivsete vedelikega.
Keraamilised mehaanilised tihendid on hädavajalikudkomponentide tihendidmõeldud vedeliku lekke vältimiseks tööstusseadmetes. Nende ainulaadsed omadused, nagu kulumiskindlus, termiline stabiilsus ja keemiline ühilduvus, muudavad need eelistatud valikuks mitmesuguste rakenduste jaoks paljudes tööstusharudes
| keraamiline füüsiline omadus | ||||
| Tehniline parameeter | üksus | 95% | 99% | 99,50% |
| Tihedus | g/cm3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Kõvadus | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Poorsusmäär | % | 0.4 | 0.2 | 0,15 |
| Murdetugevus | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Soojuspaisumise koefitsient | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Soojusjuhtivus | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Süsinikust mehaanilised tihendid
Mehaanilisel süsiniktihendil on pikk ajalugu. Grafiit on elemendi süsiniku isovorm. 1971. aastal uuris USA edukat painduvat grafiidist mehaanilist tihendusmaterjali, mis lahendas aatomienergia klapi lekke. Painduvast grafiidist saab pärast sügavat töötlemist suurepärane tihendusmaterjal, millest valmistatakse tihenduskomponentide toimel erinevad süsiniku mehaanilised tihendid. Neid süsiniku mehaanilisi tihendeid kasutatakse keemia-, nafta- ja elektrienergiatööstuses, näiteks kõrge temperatuuriga vedeliku tihendis.
Kuna painduv grafiit moodustub paisutatud grafiidi paisumisel pärast kõrget temperatuuri, on painduvasse grafiiti jäänud interkalatsiooniaine kogus väga väike, kuid mitte täielikult, seega on interkalatsiooniaine olemasolul ja koostisel suur mõju kvaliteedile. ja toote toimivus.
Süsiniktihendi esikülje materjali valik
Algne leiutaja kasutas kontsentreeritud väävelhapet oksüdeerija ja interkalatsiooniainena. Kuid pärast metallkomponendi tihendile kandmist leiti, et painduvasse grafiiti jäänud väike kogus väävlit korrodeerib pärast pikaajalist kasutamist kontaktmetalli. Seda silmas pidades on mõned kodumaised teadlased püüdnud seda parandada, näiteks Song Kemin, kes valis väävelhappe asemel äädikhappe ja orgaanilise happe. hape, lämmastikhappes aeglane ja alandage temperatuur toatemperatuurini, valmistatud lämmastikhappe ja äädikhappe segust. Kasutades sisestusainena lämmastikhappe ja äädikhappe segu, valmistati väävlivaba paisutatud grafiit oksüdeerijana kaaliumpermanganaadiga ja lämmastikhappele lisati aeglaselt äädikhape. Temperatuur alandatakse toatemperatuurini ning valmistatakse lämmastikhappe ja äädikhappe segu. Seejärel lisatakse sellele segule looduslik helveste grafiit ja kaaliumpermanganaat. Pidevalt segades on temperatuur 30 °C. Pärast 40-minutilist reaktsiooni pestakse vesi neutraalseks ja kuivatatakse temperatuuril 50-60 °C ning paisutatud grafiit valmistatakse pärast kõrgel temperatuuril paisutamist. Selle meetodiga ei saavutata vulkaniseerimist tingimusel, et toode suudab saavutada teatud paisumismahu, et saavutada tihendusmaterjali suhteliselt stabiilne olemus.
| Tüüp | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Kaubamärk | Immutatud | Immutatud | Impregneeritud fenool | Antimonsüsinik (A) | |||||
| Tihedus | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Murdetugevus | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Survetugevus | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Kõvadus | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Poorsus | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Temperatuurid | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Ränikarbiidist mehaanilised tihendid
Ränikarbiidi (SiC) tuntakse ka karborundina, mis on valmistatud kvartsliivast, naftakoksist (või kivisöekoksist), puiduhakke (mida tuleb lisada rohelise ränikarbiidi tootmisel) jne. Ränikarbiidil on ka looduses haruldane mineraal, mooruspuu. Kaasaegsetes C-, N-, B- ja muudes oksiidivabades kõrgtehnoloogilistes tulekindlates toorainetes on ränikarbiid üks enim kasutatavaid ja ökonoomsemaid materjale, mida võib nimetada kullast terasliivaks või tulekindlaks liivaks. Praegu jaguneb Hiina tööstuslik ränikarbiidi tootmine mustaks ränikarbiidiks ja roheliseks ränikarbiidiks, mis mõlemad on kuusnurksed kristallid suhtega 3,20–3,25 ja mikrokaredusega 2840–3320 kg/m²
Ränikarbiidist tooted liigitatakse erineva kasutuskeskkonna järgi mitmesse liiki. Tavaliselt kasutatakse seda rohkem mehaaniliselt. Näiteks ränikarbiid on ideaalne materjal ränikarbiidist mehaanilise tihendi jaoks, kuna sellel on hea keemiline korrosioonikindlus, kõrge tugevus, kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, väike hõõrdetegur ja kõrge temperatuurikindlus.
SIC-tihendirõngad saab jagada staatiliseks rõngaks, liikuvaks rõngaks, lamedaks rõngaks ja nii edasi. Ränist saab valmistada mitmesugusteks karbiiditoodeteks, nagu ränikarbiidi pöörlev rõngas, ränikarbiidi statsionaarne iste, ränikarbiidi puks ja nii edasi, vastavalt klientide erinõuetele. Seda saab kasutada ka koos grafiitmaterjaliga ning selle hõõrdetegur on väiksem kui alumiiniumoksiidi keraamika ja kõvasulami puhul, nii et seda saab kasutada kõrge PV väärtusega, eriti tugeva happe ja tugeva leelise tingimustes.
SIC-i vähendatud hõõrdumine on selle mehaanilistes tihendites kasutamise üks peamisi eeliseid. Seetõttu talub SIC kulumist paremini kui muud materjalid, pikendades tihendi eluiga. Lisaks vähendab SIC-i vähendatud hõõrdumine määrimisvajadust. Määrimise puudumine vähendab saastumise ja korrosiooni tekkimise võimalust, parandades tõhusust ja töökindlust.
SIC-l on ka suurepärane kulumiskindlus. See näitab, et see talub pidevat kasutamist, ilma et see rikneks või puruneks. See muudab selle ideaalseks materjaliks kasutamiseks, mis nõuab kõrgetasemelist töökindlust ja vastupidavust.
Seda saab ka uuesti üle kanda ja poleerida, nii et tihendit saab selle eluea jooksul mitu korda uuendada. Seda kasutatakse üldiselt rohkem mehaaniliselt, näiteks mehaanilistes tihendites selle hea keemilise korrosioonikindluse, kõrge tugevuse, kõrge kõvaduse, hea kulumiskindluse, väikese hõõrdeteguri ja kõrge temperatuurikindluse tõttu.
Kui seda kasutatakse mehaaniliste tihendite pindade jaoks, parandab ränikarbiidi jõudlust, pikendab tihendi eluiga, madalamaid hoolduskulusid ja madalamaid jooksvaid kulusid pöörlevatele seadmetele, nagu turbiinid, kompressorid ja tsentrifugaalpumbad. Ränikarbiidil võivad olla erinevad omadused olenevalt sellest, kuidas see on valmistatud. Reaktsiooniga seotud ränikarbiid saadakse ränikarbiidi osakeste omavahelisel sidumisel reaktsiooniprotsessis.
See protsess ei mõjuta oluliselt enamikku materjali füüsikalistest ja termilistest omadustest, küll aga piirab materjali keemilist vastupidavust. Kõige tavalisemad probleemsed kemikaalid on söövitavad (ja muud kõrge pH-tasemega kemikaalid) ja tugevad happed ning seetõttu ei tohiks nendes rakendustes kasutada reaktsiooniseotud ränikarbiidi.
Reaktsioon-paagutatud infiltreeritudränikarbiid. Sellises materjalis täidetakse algse SIC materjali poorid infiltratsiooni käigus metallilise räni läbipõlemisega, nii tekib sekundaarne SiC ning materjal omandab erakordsed mehaanilised omadused, muutudes kulumiskindlaks. Tänu minimaalsele kokkutõmbumisele saab seda kasutada suurte ja keeruliste väikeste tolerantsidega detailide tootmisel. Ränisisaldus piirab aga maksimaalset töötemperatuuri 1350 °C-ni, keemiline vastupidavus on samuti piiratud umbes pH-ga 10. Materjali ei soovitata kasutada agressiivses aluselises keskkonnas.
Paagutatudränikarbiid saadakse eelpressitud väga peene SIC-granulaadi paagutamisel temperatuuril 2000 °C, et moodustada materjali terade vahel tugevad sidemed.
Esiteks pakseneb võre, seejärel väheneb poorsus ja lõpuks paagutuvad teradevahelised sidemed. Sellise töötlemise käigus toimub toote märkimisväärne kokkutõmbumine - umbes 20%.
SSIC tihendusrõngas on vastupidav kõikidele kemikaalidele. Kuna selle struktuuris ei ole metallist räni, saab seda kasutada temperatuuridel kuni 1600C ilma selle tugevust mõjutamata
| omadused | R-SiC | S-SiC |
| poorsus (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Tihedus (g/cm3) | 3.05 | 3,1-3,15 |
| Kõvadus | 110-125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Elastne moodul (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC sisaldus (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si sisaldus (%) | ≤15% | 0,10% |
| Painde tugevus (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Survetugevus (kg/mm2) | ≥ 2200 | 3900 |
| Soojuspaisumistegur (1/℃) | 4,5 × 10-6 | 4,3 × 10-6 |
| Kuumakindlus (atmosfääris) (℃) | 1300 | 1600 |
TC mehaaniline tihend
TC materjalidel on kõrge kõvadus, tugevus, kulumiskindlus ja korrosioonikindlus. Seda tuntakse kui "Industrial Tooth". Tänu oma suurepärasele jõudlusele on seda laialdaselt kasutatud sõjatööstuses, lennunduses, mehaanilises töötlemises, metallurgias, naftapuurimises, elektroonilises sides, arhitektuuris ja muudes valdkondades. Näiteks pumpades, kompressorites ja segistites kasutatakse volframkarbiidist rõngast mehaaniliste tihenditena. Hea kulumiskindlus ja kõrge kõvadus muudavad selle sobivaks kõrge temperatuuri, hõõrdumise ja korrosiooniga kulumiskindlate osade valmistamiseks.
Keemilise koostise ja kasutusomaduste järgi võib TC jagada nelja kategooriasse: volframkoobalt (YG), volfram-titaan (YT), volfram-titaan-tantaal (YW) ja titaankarbiid (YN).
Volframkoobalti (YG) kõvasulam koosneb WC-st ja Cost. See sobib rabedate materjalide, näiteks malmi, värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide töötlemiseks.
Stellite (YT) koosneb WC-st, TiC-st ja Cost. Tänu TiC lisamisele sulamile on selle kulumiskindlus paranenud, kuid vähenenud on paindetugevus, lihvimisvõime ja soojusjuhtivus. Madalatel temperatuuridel rabeduse tõttu sobib see ainult üldiste materjalide kiireks lõikamiseks, mitte aga rabedate materjalide töötlemiseks.
Sulamile lisatakse volfram-titaan-tantaal (nioobium) koobaltit (YW), et suurendada kõrge temperatuuri kõvadust, tugevust ja kulumiskindlust sobiva koguse tantaalkarbiidi või nioobiumkarbiidi abil. Samal ajal paraneb ka tugevus tänu paremale terviklikule lõiketulemusele. Seda kasutatakse peamiselt kõvade materjalide lõikamiseks ja katkendlikuks lõikamiseks.
Karboniseeritud titaani baasklass (YN) on kõvasulam TiC, nikli ja molübdeeni kõva faasiga. Selle eelised on kõrge kõvadus, nakkumisvastane võime, poolkuu kulumisvastane ja oksüdatsioonivastane võime. Temperatuuril üle 1000 kraadi saab seda siiski töödelda. Seda saab kasutada legeerterase ja karastusterase pideval viimistlemisel.
| mudel | nikli sisaldus (massiprotsent) | tihedus (g/cm²) | kõvadus (HRA) | paindetugevus (≥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 |
| mudel | koobaltisisaldus (massiprotsent) | tihedus (g/cm²) | kõvadus (HRA) | paindetugevus (≥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. aasta |
| 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 |