Tihendi materjali valimine on oluline, kuna see mängib rolli rakenduse kvaliteedi, eluea ja toimivuse määramisel ning tulevaste probleemide vähendamisel. Siin vaatleme, kuidas keskkond mõjutab tihendimaterjali valikut, samuti mõningaid levinumaid materjale ja milliste rakenduste jaoks need kõige paremini sobivad.
Keskkonnategurid
Keskkond, millega tihend kokku puutub, on disaini ja materjali valimisel ülioluline. Tihendimaterjalidel on igas keskkonnas mitmeid olulisi omadusi, sealhulgas stabiilse tihendipinna loomine, soojusjuhtivus, keemiline vastupidavus ja hea kulumiskindlus.
Mõnes keskkonnas peavad need omadused olema tugevamad kui teistes. Muud materjali omadused, mida keskkonna kaalumisel arvesse tuleks võtta, on kõvadus, jäikus, soojuspaisumine, kulumine ja keemiline vastupidavus. Nende meelespidamine aitab teil leida oma tihendi jaoks ideaalse materjali.
Keskkond võib samuti määrata, kas prioriteediks on tihendi maksumus või kvaliteet. Abrasiivsete ja karmide keskkondade jaoks võivad tihendid olla kallimad, kuna materjalid peavad olema piisavalt tugevad, et nendele tingimustele vastu pidada.
Selliste keskkondade puhul tasub kvaliteetse tihendi peale raha kulutamine aja jooksul end ära, kuna see aitab vältida kulukaid seiskamisi, remonti, tihendi renoveerimist või väljavahetamist, mida madalama kvaliteediga tihend kaasa toob. Väga puhta ja määrimisomadustega vedeliku pumpamise rakendustes võiks aga kvaliteetsemate laagrite asemel osta odavama tihendi.
Levinud tihendusmaterjalid
Süsinik
Tihendipindades kasutatav süsinik on amorfse süsiniku ja grafiidi segu, kusjuures mõlema protsendiline sisaldus määrab süsiniku lõpliku klassi füüsikalised omadused. See on inertne, stabiilne materjal, mis võib olla iseõlitav.
Seda kasutatakse laialdaselt mehaaniliste tihendite ühe otsapindade paarina ning see on ka populaarne materjal segmenteeritud ringtihendite ja kolvirõngaste jaoks kuiva või väikese määrimiskoguse korral. Seda süsiniku/grafiidi segu saab immutada ka teiste materjalidega, et anda sellele erinevaid omadusi, nagu vähenenud poorsus, parem kulumiskindlus või suurem tugevus.
Termoreaktiivse vaiguga immutatud süsiniktihend on mehaaniliste tihendite puhul kõige levinum, kusjuures enamik vaiguga immutatud süsinikutihendeid on võimelised töötama laias valikus kemikaalidega, alates tugevatest alustest kuni tugevate hapeteni. Neil on ka head hõõrdeomadused ja piisav elastsusmoodul rõhumoonutuste kontrollimiseks. See materjal sobib üldiseks kasutamiseks temperatuuril kuni 260 °C (500 °F) vees, jahutusvedelikes, kütustes, õlides, kergetes keemilistes lahustes ning toidu- ja ravimitööstuses.
Antimoniga immutatud süsiniktihendid on osutunud edukaks tänu antimoni tugevusele ja elastsusmoodulile, mistõttu sobivad need hästi kõrgsurve rakendustesse, kus on vaja tugevamat ja jäigemat materjali. Need tihendid on ka vastupidavamad mullide tekkele kõrge viskoossusega vedelike või kergete süsivesinike puhul, mistõttu on see paljude rafineerimistehaste standardklass.
Süsinikku saab immutada ka kilemoodustajatega, näiteks fluoriididega, kuivtöötlemiseks, krüogeenseteks ja vaakumrakendusteks või oksüdatsiooni inhibiitoritega, näiteks fosfaatidega, kõrge temperatuuri, suure kiiruse ja turbiinirakenduste jaoks kuni 800 jalga sekundis ja umbes 537 °C (1000 °F).
Keraamika
Keraamika on anorgaaniline mittemetalliline materjal, mis on valmistatud looduslikest või sünteetilistest ühenditest, kõige sagedamini alumiiniumoksiidist või alumiiniumoksiidist. Sellel on kõrge sulamistemperatuur, suur kõvadus, kõrge kulumiskindlus ja oksüdatsioonikindlus, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu masinaehitus, keemiatööstus, nafta, farmaatsia ja autotööstus.
Sellel on ka suurepärased dielektrilised omadused ja seda kasutatakse tavaliselt elektriisolaatorite, kulumiskindlate komponentide, lihvimiskeskkondade ja kõrge temperatuuriga komponentide jaoks. Kõrge puhtusastmega alumiiniumoksiidil on suurepärane keemiline vastupidavus enamiku protsessivedelike suhtes, välja arvatud mõned tugevad happed, mistõttu seda kasutatakse paljudes mehaaniliste tihendite rakendustes. Alumiiniumoksiid võib aga termilise löögi all kergesti puruneda, mis on piiranud selle kasutamist mõnes rakenduses, kus see võib probleemiks osutuda.
Ränikarbiidi valmistatakse ränidioksiidi ja koksi sulatamisel. See on keemiliselt sarnane keraamikaga, kuid sellel on paremad määrimisomadused ja see on kõvem, mistõttu on see hea kulumiskindel lahendus karmides keskkondades.
Seda saab ka uuesti lihvida ja poleerida, nii et tihendit saab selle eluea jooksul mitu korda renoveerida. Üldiselt kasutatakse seda mehaanilisemalt, näiteks mehaanilistes tihendites, tänu heale keemilisele korrosioonikindlusele, suurele tugevusele, suurele kõvadusele, heale kulumiskindlusele, väikesele hõõrdetegurile ja kõrgele temperatuurikindlusele.
Mehaaniliste tihenduspindade puhul parandab ränikarbiid jõudlust, pikendab tihendi eluiga, vähendab hoolduskulusid ja vähendab pöörlevate seadmete, näiteks turbiinide, kompressorite ja tsentrifugaalpumpade käituskulusid. Ränikarbiidil võivad olla erinevad omadused olenevalt tootmisviisist. Reaktsioonliimiga ränikarbiid moodustub ränikarbiidi osakeste omavahelise sidumise teel reaktsiooniprotsessis.
See protsess ei mõjuta oluliselt enamikku materjali füüsikalistest ja termilistest omadustest, kuid piirab materjali keemilist vastupidavust. Kõige sagedamini probleeme tekitavad kemikaalid on leelised (ja muud kõrge pH-ga kemikaalid) ning tugevad happed ning seetõttu ei tohiks reaktsiooni teel seotud ränikarbiidi nendes rakendustes kasutada.
Isepaagutatud ränikarbiid valmistatakse ränikarbiidi osakeste otse kokku paagutamise teel, kasutades mitteoksiidseid paagutamise abiaineid inertses keskkonnas temperatuuril üle 2000 °C. Teisese materjali (näiteks räni) puudumise tõttu on otsepaagutatud materjal keemiliselt vastupidav peaaegu igale vedelikule ja protsessitingimusele, mida tsentrifugaalpumbas tõenäoliselt esineb.
Volframkarbiid on ränikarbiidi sarnaselt väga mitmekülgne materjal, kuid see sobib paremini kõrgsurve rakenduste jaoks, kuna sellel on suurem elastsus, mis võimaldab sellel väga kergelt painduda ja vältida pinna deformeerumist. Nagu ränikarbiidi puhul, saab seda uuesti lihvida ja poleerida.
Volframkarbiide toodetakse enamasti tsementeeritud karbiididena, seega ei püüta volframkarbiidi endaga siduda. Volframkarbiidi osakeste kokkusegamiseks või tsementeerimiseks lisatakse sekundaarne metall, mille tulemuseks on materjal, millel on nii volframkarbiidi kui ka metalli sideaine kombineeritud omadused.
Seda on ära kasutatud, pakkudes suuremat sitkust ja löögikindlust kui ainult volframkarbiidiga. Üks tsementeeritud volframkarbiidi nõrkusi on selle suur tihedus. Varem kasutati koobaltiga seotud volframkarbiidi, kuid see on järk-järgult asendatud nikliga seotud volframkarbiidiga, kuna sellel puudub tööstuses vajalik keemiline ühilduvus.
Nikliga seotud volframkarbiidi kasutatakse laialdaselt tihenduspindade jaoks, kus on soovitav suur tugevus ja sitkus ning millel on hea keemiline ühilduvus, mida üldiselt piirab vaba nikkel.
GFPTFE
GFPTFE-l on hea keemiline vastupidavus ja lisatud klaas vähendab tihenduspindade hõõrdumist. See sobib ideaalselt suhteliselt puhaste rakenduste jaoks ja on odavam kui teised materjalid. Saadaval on alamvariandid, mis sobivad tihendi paremini nõuete ja keskkonnaga, parandades selle üldist jõudlust.
Buna
Buna (tuntud ka kui nitriilkummi) on kulutõhus elastomeer O-rõngaste, hermeetikute ja vormitud toodete jaoks. See on tuntud oma mehaaniliste omaduste poolest ja toimib hästi õlipõhistes, naftakeemia- ja keemiarakendustes. Oma paindumatuse tõttu kasutatakse seda laialdaselt ka toornafta, vee, mitmesuguste alkoholide, silikoonmäärete ja hüdraulikavedelike rakendustes.
Kuna Buna on sünteetiline kautšuki kopolümeer, toimib see hästi rakendustes, mis nõuavad metalli nakkumist ja kulumiskindlat materjali, ning see keemiline taust muudab selle ideaalseks ka hermeetikute rakenduste jaoks. Lisaks talub see madalaid temperatuure, kuna see on konstrueeritud halva happe- ja leeliskindlusega.
Buna sobib kasutamiseks äärmuslikes tingimustes, nagu kõrge temperatuur, ilm, päikesevalgus ja aurukindlus, ning see ei sobi happeid ja peroksiide sisaldavate kohapealsete puhastusvahenditega (CIP).
EPDM
EPDM on sünteetiline kumm, mida tavaliselt kasutatakse autotööstuses, ehituses ja mehaanikarakendustes tihendite ja O-rõngaste, torude ja seibide jaoks. See on kallim kui Buna, kuid talub mitmesuguseid termilisi, ilmastiku- ja mehaanilisi omadusi tänu oma pikaajalisele kõrgele tõmbetugevusele. See on mitmekülgne ja sobib ideaalselt rakenduste jaoks, mis hõlmavad vett, kloori, pleegitajat ja muid aluselisi materjale.
Tänu elastsetele ja kleepuvatele omadustele taastab EPDM pärast venitamist oma algse kuju olenemata temperatuurist. EPDM-i ei soovitata kasutada naftaõli, vedelike, klooritud süsivesinike või süsivesiniklahustite rakendustes.
Viton
Viton on kauakestev, suure jõudlusega, fluoritud süsivesinikkummist toode, mida kasutatakse kõige sagedamini O-rõngastes ja tihendites. See on kallim kui teised kummimaterjalid, kuid see on eelistatud valik kõige keerukamate ja nõudlikumate tihendusvajaduste korral.
See on üks vastupidavamaid fluorelastomeere, mis on vastupidav osoonile, oksüdeerumisele ja äärmuslikele ilmastikutingimustele, sealhulgas sellistele materjalidele nagu alifaatsed ja aromaatsed süsivesinikud, halogeenitud vedelikud ja tugevad happelised materjalid.
Õige tihendusmaterjali valimine on rakenduse edukuse seisukohalt oluline. Kuigi paljud tihendusmaterjalid on sarnased, on igaühel neist mitmesuguseid eesmärke, et rahuldada mis tahes konkreetset vajadust.
Postituse aeg: 12. juuli 2023