Guarnizioni meccanicheghjucà un rollu assai impurtante per evità e perdite per parechje industrie diverse. In l'industria marina ci sòguarnizioni meccaniche di pompa, guarnizioni meccaniche di l'arbre rotante. È in l'industria petrolifera è gasiera ci sòguarnizioni meccaniche à cartuccia,guarnizioni meccaniche divise o guarnizioni meccaniche à gas seccu. In l'industrie automobilistiche ci sò guarnizioni meccaniche à acqua. È in l'industria chimica ci sò guarnizioni meccaniche per miscelatori (guarnizioni meccaniche per agitatori) è guarnizioni meccaniche per compressori.
Dipende da e diverse cundizioni d'usu, richiede a suluzione di sigillatura meccanica cù diversi materiali. Ci sò parechji tipi di materiali aduprati in uguarnizioni d'albero meccaniche cum'è guarnizioni meccaniche in ceramica, guarnizioni meccaniche in carboniu, guarnizioni meccaniche in carburo di silicone,Guarnizioni meccaniche SSIC èGuarnizioni meccaniche TC.
Guarnizioni meccaniche in ceramica
I guarnizioni meccaniche in ceramica sò cumpunenti critichi in varie applicazioni industriali, cuncepite per impedisce perdite di fluidi trà duie superfici, cum'è un arbre rotante è un alloggiamentu stazionariu. Queste guarnizioni sò assai apprezzate per a so resistenza eccezziunale à l'usura, a resistenza à a corrosione è a capacità di resiste à temperature estreme.
U rollu principale di e guarnizioni meccaniche in ceramica hè di mantene l'integrità di l'attrezzatura impedendu a perdita di fluidi o a contaminazione. Sò aduprate in numerose industrie, cumprese u petroliu è u gasu, a trasfurmazione chimica, u trattamentu di l'acqua, i prudutti farmaceutichi è a trasfurmazione alimentaria. L'usu diffusu di ste guarnizioni pò esse attribuitu à a so custruzzione durevule; sò fatte di materiali ceramici avanzati chì offrenu caratteristiche di prestazione superiori paragunate à altri materiali di guarnizione.
I sigilli meccanichi in ceramica sò cumposti da dui cumpunenti principali: unu hè una faccia stazionaria meccanica (di solitu fatta di materiale ceramicu), è l'altru hè una faccia rotativa meccanica (di solitu custruita in grafite di carbone). L'azione di sigillatura si verifica quandu e duie facce sò pressate inseme aduprendu una forza di molla, creendu una barriera efficace contr'à e perdite di fluidu. Mentre l'attrezzatura funziona, u film lubrificante trà e facce di sigillatura riduce l'attritu è l'usura mantenendu una tenuta stretta.
Un fattore cruciale chì distingue e guarnizioni meccaniche in ceramica da altri tipi hè a so resistenza eccezziunale à l'usura. I materiali ceramici pussedenu eccellenti proprietà di durezza chì li permettenu di suppurtà cundizioni abrasive senza danni significativi. Questu si traduce in guarnizioni più durevuli chì necessitanu una sustituzione o una manutenzione menu frequente di quelle fatte cù materiali più morbidi.
In più di a resistenza à l'usura, a ceramica mostra ancu una stabilità termica eccezziunale. Pò suppurtà temperature elevate senza subisce degradazione o perde a so efficienza di sigillatura. Questu li rende adatti per l'usu in applicazioni à alta temperatura induve altri materiali di sigillatura puderanu fallu prematuramente.
Infine, i sigilli meccanichi in ceramica offrenu una eccellente cumpatibilità chimica, cù resistenza à diverse sustanze currusive. Questu li rende una scelta attraente per l'industrie chì trattanu abitualmente cù chimichi aggressivi è fluidi aggressivi.
I sigilli meccanichi in ceramica sò essenzialiguarnizioni di cumpunenticuncipiti per impedisce e perdite di fluidi in l'attrezzatura industriale. E so proprietà uniche, cum'è a resistenza à l'usura, a stabilità termica è a cumpatibilità chimica, ne facenu una scelta preferita per diverse applicazioni in parechje industrie.
| pruprietà fisica ceramica | ||||
| Parametru tecnicu | unità | 95% | 99% | 99,50% |
| Densità | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Durezza | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Tassa di porosità | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Resistenza fratturale | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Coefficiente di dilatazione termica | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Cunduttività termica | W/MK | 27,8 | 26.7 | 26 |
Guarnizioni meccaniche in carboniu
A guarnizione meccanica in carbone hà una longa storia. A grafite hè un'isoforma di l'elementu carbone. In u 1971, i Stati Uniti anu studiatu u materiale di guarnizione meccanica in grafite flessibile di successu, chì hà risoltu u prublema di perdita di a valvula di energia atomica. Dopu à un trattamentu prufondu, a grafite flessibile diventa un eccellente materiale di guarnizione, chì hè trasfurmatu in diverse guarnizioni meccaniche in carbone cù l'effettu di sigillà cumpunenti. Queste guarnizioni meccaniche in carbone sò aduprate in l'industrie chimiche, petrolifere è elettriche, cum'è e guarnizioni di fluidi à alta temperatura.
Siccomu a grafite flessibile hè furmata da l'espansione di a grafite espansa dopu à alta temperatura, a quantità di agente intercalante chì ferma in a grafite flessibile hè assai chjuca, ma micca cumpletamente, dunque l'esistenza è a cumpusizione di l'agente intercalante anu una grande influenza nantu à a qualità è e prestazioni di u pruduttu.
Selezzione di u materiale di a faccia di sigillatura in carbone
L'inventore originale hà utilizatu l'acidu sulfuricu cuncintratu cum'è ossidante è agente intercalante. Tuttavia, dopu esse statu applicatu à a sigillatura di un cumpunente metallicu, una piccula quantità di zolfu restante in a grafite flessibile hè stata trovata à corrode u metallu di cuntattu dopu un usu à longu andà. In vista di questu puntu, alcuni studiosi naziunali anu pruvatu à migliurà, cum'è Song Kemin chì hà sceltu l'acidu aceticu è l'acidu organicu invece di l'acidu sulfuricu. acidu, lentu in acidu nitricu, è abbassà a temperatura à a temperatura ambiente, fattu da una mistura di acidu nitricu è acidu aceticu. Usendu a mistura di acidu nitricu è acidu aceticu cum'è agente d'inserzione, a grafite espansa senza zolfu hè stata preparata cù permanganatu di potassiu cum'è ossidante, è l'acidu aceticu hè statu aghjuntu lentamente à l'acidu nitricu. A temperatura hè ridutta à a temperatura ambiente, è a mistura di acidu nitricu è acidu aceticu hè fatta. Dopu, a grafite in fiocchi naturale è u permanganatu di potassiu sò aghjunti à sta mistura. Sottu agitazione custante, a temperatura hè di 30 C. Dopu à reazione di 40 minuti, l'acqua hè lavata à neutralità è asciugata à 50 ~ 60 C, è a grafite espansa hè prodotta dopu l'espansione à alta temperatura. Stu metudu ùn ottene micca vulcanizazione à cundizione chì u pruduttu pò ghjunghje à un certu vulume di espansione, in modu da ottene una natura relativamente stabile di u materiale di sigillatura.
| Tipu | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Marca | Impregnatu | Impregnatu | Fenolu impregnatu | Carboniu d'antimoniu (A) | |||||
| Densità | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Forza fratturale | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Forza di cumpressione | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Durezza | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porosità | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Temperature | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Guarnizioni meccaniche di carburo di siliciu
U carburu di siliciu (SiC) hè ancu cunnisciutu cum'è carborundum, chì hè fattu di sabbia di quarzu, coke di petroliu (o coke di carbone), trucioli di legnu (chì devenu esse aghjunti quandu si produce carburu di siliciu verde) è cusì via. U carburu di siliciu hà ancu un minerale raru in natura, u gelsu. In C, N, B cuntempuranee è altre materie prime refrattarie di alta tecnulugia senza ossidu, u carburu di siliciu hè unu di i materiali più largamente usati è ecunomichi, chì pò esse chjamatu sabbia d'acciaiu d'oru o sabbia refrattaria. Attualmente, a pruduzzione industriale cinese di carburu di siliciu hè divisa in carburu di siliciu neru è carburu di siliciu verde, tramindui cristalli esagonali cù una proporzione di 3,20 ~ 3,25 è una microdurezza di 2840 ~ 3320 kg / m².
I prudutti di carburo di siliciu sò classificati in parechji tipi secondu i sfarenti ambienti d'applicazione. Hè generalmente adupratu più meccanicamente. Per esempiu, u carburo di siliciu hè un materiale ideale per a guarnizione meccanica di carburo di siliciu per via di a so bona resistenza à a corrosione chimica, l'alta resistenza, l'alta durezza, a bona resistenza à l'usura, u picculu coefficiente di attritu è a resistenza à alta temperatura.
L'anelli di tenuta SIC ponu esse divisi in anelli statichi, anelli mobili, anelli piatti è cusì. U siliciu SiC pò esse trasfurmatu in diversi prudutti di carburo, cum'è anelli rotanti di carburo di siliciu, sedili stazionarii di carburo di siliciu, boccole di carburo di siliciu, è cusì, secondu i requisiti speciali di i clienti. Pò ancu esse adupratu in cumbinazione cù materiale di grafite, è u so coefficientu di attritu hè più chjucu di a ceramica d'alumina è di a lega dura, dunque pò esse adupratu in valori PV elevati, in particulare in cundizioni di acidi forti è alcali forti.
A riduzione di l'attritu di SIC hè unu di i principali vantaghji di u so impiegu in e guarnizioni meccaniche. SIC pò dunque resiste à l'usura megliu cà altri materiali, allungendu a vita di a guarnizione. Inoltre, a riduzione di l'attritu di SIC diminuisce a necessità di lubrificazione. A mancanza di lubrificazione riduce a pussibilità di contaminazione è currusione, migliurendu l'efficienza è l'affidabilità.
U SIC hà ancu una grande resistenza à l'usura. Questu indica ch'ellu pò suppurtà un usu cuntinuu senza deteriorassi o rompe si. Questu ne face u materiale perfettu per l'usi chì richiedenu un altu livellu di affidabilità è durabilità.
Pò ancu esse rilappatu è lucidatu per chì una guarnizione possa esse ristrutturata parechje volte durante a so vita. Hè generalmente adupratu più meccanicamente, cum'è in e guarnizioni meccaniche per a so bona resistenza à a corrosione chimica, l'alta resistenza, l'alta durezza, a bona resistenza à l'usura, u picculu coefficiente di attritu è a resistenza à e alte temperature.
Quandu hè adupratu per e facce di tenuta meccanica, u carburu di siliciu dà risultati in prestazioni migliorate, una maggiore durata di tenuta, costi di manutenzione più bassi è costi di gestione più bassi per l'apparecchiature rotanti cum'è turbine, compressori è pompe centrifughe. U carburu di siliciu pò avè diverse proprietà secondu cumu hè statu fabbricatu. U carburu di siliciu ligatu per reazione hè furmatu ligendu particelle di carburu di siliciu trà di elle in un prucessu di reazione.
Stu prucessu ùn affetta micca significativamente a maiò parte di e proprietà fisiche è termiche di u materiale, ma limita a resistenza chimica di u materiale. I prudutti chimichi più cumuni chì sò un prublema sò i caustici (è altri prudutti chimichi à pH altu) è l'acidi forti, è dunque u carburu di siliciu ligatu per reazione ùn deve esse adupratu cù queste applicazioni.
Infiltratu da a sinterizazione di reazionecarburo di siliciu. In tale materiale, i pori di u materiale SIC originale sò riempiti in u prucessu d'infiltrazione brusgiendu u siliciu metallicu, cusì appare u SiC secundariu è u materiale acquista proprietà meccaniche eccezziunali, diventendu resistente à l'usura. Per via di a so minima ritirata, pò esse adupratu in a pruduzzione di pezzi grandi è cumplessi cù tolleranze strette. Tuttavia, u cuntenutu di siliciu limita a temperatura massima di funziunamentu à 1.350 °C, a resistenza chimica hè ancu limitata à circa pH 10. U materiale ùn hè micca cunsigliatu per l'usu in ambienti alcalini aggressivi.
SinterizatuU carburu di siliciu hè ottenutu sinterizendu un granulatu SIC assai finu precompressu à una temperatura di 2000 °C per furmà ligami forti trà i grani di u materiale.
Prima, a struttura s'ispessisce, dopu a porosità diminuisce, è infine i ligami trà i grani si sinterizanu. In u prucessu di tale trasfurmazione, si verifica una contrazione significativa di u pruduttu - di circa u 20%.
Anellu di tenuta SSIC hè resistente à tutti i prudutti chimichi. Siccomu ùn ci hè micca silicone metallicu in a so struttura, pò esse adupratu à temperature finu à 1600 °C senza influenzà a so resistenza.
| pruprietà | R-SiC | S-SiC |
| Porosità (%) | ≤0.3 | ≤0,2 |
| Densità (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Durezza | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Modulu Elasticu (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Cuntenutu di SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Cuntenutu di Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Forza di piegatura (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Resistenza à a cumpressione (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Coefficiente di dilatazione termica (1/℃) | 4,5 × 10-6 | 4,3 × 10-6 |
| Resistenza à u calore (in l'atmosfera) (℃) | 1300 | 1600 |
Sigillo meccanicu TC
I materiali TC anu caratteristiche di alta durezza, forza, resistenza à l'abrasione è resistenza à a corrosione. Hè cunnisciutu cum'è "Dente Industriale". Per via di e so prestazioni superiori, hè statu largamente utilizatu in l'industria militare, aerospaziale, trasfurmazione meccanica, metallurgia, trivellazione petrolifera, cumunicazione elettronica, architettura è altri campi. Per esempiu, in pompe, compressori è agitatori, l'anelli di carburo di tungstenu sò aduprati cum'è guarnizioni meccaniche. A bona resistenza à l'abrasione è l'alta durezza u rendenu adattatu per a fabricazione di pezzi resistenti à l'usura cù alta temperatura, attritu è corrosione.
Sicondu a so cumpusizione chimica è e caratteristiche d'usu, u TC pò esse divisu in quattru categurie: tungsten cobalt (YG), tungsten-titanium (YT), tungsten titanium tantalium (YW) è titanium carbide (YN).
A lega dura di tungstenu cobalt (YG) hè cumposta di WC è Co. Hè adatta per a trasfurmazione di materiali fragili cum'è a ghisa, i metalli non ferrosi è i materiali non metallici.
A stellite (YT) hè cumposta di WC, TiC è altri materiali. Per via di l'aghjunta di TiC à a lega, a so resistenza à l'usura hè migliurata, ma a resistenza à a flessione, e prestazioni di macinazione è a cunduttività termica sò diminuite. Per via di a so fragilità à bassa temperatura, hè adatta solu per u tagliu à alta velocità di materiali generali è micca per a trasfurmazione di materiali fragili.
U tungstenu titaniu tantalu (niobiu) cobaltu (YW) hè aghjuntu à a lega per aumentà a durezza à alta temperatura, a forza è a resistenza à l'abrasione per mezu di una quantità adatta di carburo di tantalu o carburo di niobiu. À u listessu tempu, a tenacità hè ancu migliurata cù una migliore prestazione di taglio cumpleta. Hè principalmente adupratu per materiali di taglio duri è tagli intermittenti.
A classe di basa di titaniu carbonizatu (YN) hè una lega dura cù a fase dura di TiC, nichel è molibdenu. I so vantaghji sò una durezza elevata, capacità anti-legame, anti-usura crescente è capacità anti-ossidazione. À una temperatura di più di 1000 gradi, pò ancu esse machinata. Hè applicabile à a finitura cuntinua di l'acciaiu legatu è di l'acciaiu di tempra.
| mudellu | cuntenutu di nichel (pesu%) | densità (g/cm²) | durezza (HRA) | resistenza à a flessione (≥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 |
| mudellu | cuntenutu di cobaltu (pesu%) | densità (g/cm²) | durezza (HRA) | resistenza à a flessione (≥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 |