Механичке заптивкеиграју веома важну улогу у спречавању цурења за многе различите индустрије. У поморској индустрији постојемеханичке заптивке пумпе, механичке заптивке ротирајућег вратила. А у нафтној и гасној индустрији постојемеханичке заптивке са кертриџом,раздвојене механичке заптивке или суве гасне механичке заптивке. У аутомобилској индустрији постоје водене механичке заптивке. А у хемијској индустрији постоје механичке заптивке миксера (механичке заптивке агитатора) и механичке заптивке компресора.
У зависности од различитих услова употребе, потребно је решење за механичко заптивање са различитим материјалом. Постоји много врста материјала који се користе умеханичке заптивке вратила као што су керамичке механичке заптивке, угљеничне механичке заптивке, силикон-карбидне механичке заптивке,SSIC механичке заптивке иТЦ механичке заптивке.
Керамичке механичке заптивке
Керамичке механичке заптивке су кључне компоненте у разним индустријским применама, дизајниране да спрече цурење течности између две површине, као што су ротирајуће вратило и стационарно кућиште. Ове заптивке су веома цењене због своје изузетне отпорности на хабање, отпорности на корозију и способности да издрже екстремне температуре.
Примарна улога керамичких механичких заптивача је одржавање интегритета опреме спречавањем губитка течности или контаминације. Користе се у бројним индустријама, укључујући нафту и гас, хемијску прераду, пречишћавање воде, фармацеутску индустрију и прераду хране. Широко распрострањена употреба ових заптивача може се приписати њиховој издржљивој конструкцији; направљени су од напредних керамичких материјала који нуде супериорне карактеристике у поређењу са другим материјалима за заптиваче.
Керамичке механичке заптивке се састоје од две главне компоненте: једна је механичка непокретна површина (обично направљена од керамичког материјала), а друга је механичка ротациона површина (обично направљена од угљеничног графита). Заптивање се дешава када се обе површине притисну једна уз помоћ силе опруге, стварајући ефикасну баријеру против цурења течности. Док опрема ради, филм за подмазивање између заптивних површина смањује трење и хабање, а истовремено одржава чврсто заптивање.
Један кључни фактор који издваја керамичке механичке заптивке од других врста је њихова изузетна отпорност на хабање. Керамички материјали поседују одлична својства тврдоће која им омогућавају да издрже абразивне услове без значајних оштећења. То резултира дуготрајнијим заптивкама које захтевају ређу замену или одржавање од оних направљених од мекших материјала.
Поред отпорности на хабање, керамика такође показује изузетну термичку стабилност. Може да издржи високе температуре без деградације или губитка ефикасности заптивања. Због тога је погодна за употребу у применама са високим температурама где би други материјали за заптивање могли прерано да откажу.
Коначно, керамичке механичке заптивке нуде одличну хемијску компатибилност, са отпорношћу на разне корозивне супстанце. То их чини атрактивним избором за индустрије које редовно раде са јаким хемикалијама и агресивним течностима.
Керамичке механичке заптивке су неопходнезаптивке компонентидизајнирани да спрече цурење течности у индустријској опреми. Њихова јединствена својства, као што су отпорност на хабање, термичка стабилност и хемијска компатибилност, чине их преферираним избором за различите примене у више индустрија
| физичка својства керамике | ||||
| Технички параметар | јединица | 95% | 99% | 99,50% |
| Густина | г/цм3 | 3,7 | 3,88 | 3,9 |
| Тврдоћа | ХРА | 85 | 88 | 90 |
| Стопа порозности | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Фрактурална чврстоћа | МПа | 250 | 310 | 350 |
| Коефицијент топлотног ширења | 10(-6)/К | 5,5 | 5.3 | 5.2 |
| Топлотна проводљивост | В/МК | 27,8 | 26,7 | 26 |
Механичке заптивке од угљеника
Механичко заптивање од угљеника има дугу историју. Графит је изоформа елемента угљеника. Године 1971, Сједињене Државе су проучавале успешан флексибилни графитни материјал за механичко заптивање, који је решио проблем цурења атомског енергетског вентила. Након дубоке обраде, флексибилни графит постаје одличан материјал за заптивање, који се користи у разним угљеничним механичким заптивкама са ефектом заптивних компоненти. Ове угљеничне механичке заптивке се користе у хемијској, нафтној и електроенергетској индустрији, као што су заптивке на високим температурама за флуиде.
Пошто се флексибилни графит формира експандирањем експандираног графита након високе температуре, количина интеркалирајућег средства која остаје у флексибилном графиту је веома мала, али не у потпуности, тако да присуство и састав интеркалирајућег средства имају велики утицај на квалитет и перформансе производа.
Избор материјала за предњу страну угљеничног заптивача
Првобитни проналазач је користио концентровану сумпорну киселину као оксиданс и средство за интеркалацију. Међутим, након наношења на заптивач металне компоненте, утврђено је да мала количина сумпора која је преостала у флексибилном графиту кородира контактни метал након дуготрајне употребе. С обзиром на ову тачку, неки домаћи научници су покушали да га побољшају, попут Сонг Кемина, који је изабрао сирћетну киселину и органску киселину уместо сумпорне киселине. Киселину, споро у азотној киселини и снижавање температуре на собну температуру, направио је од смеше азотне киселине и сирћетне киселине. Коришћењем смеше азотне киселине и сирћетне киселине као средства за уметање, припремљен је експандирани графит без сумпора са калијум перманганатом као оксидансом, а сирћетна киселина је полако додата азотној киселини. Температура је снижена на собну температуру и направљена је смеша азотне киселине и сирћетне киселине. Затим се овој смеши додају природни љуспичасти графит и калијум перманганат. Уз стално мешање, температура је 30°C. Након реакције од 40 минута, вода се испере до неутралне реакције и осуши на 50~60°C, а експандирани графит се добија након експандирања на високој температури. Ова метода не постиже вулканизацију под условом да производ може достићи одређени волумен ширења, како би се постигла релативно стабилна природа заптивног материјала.
| Тип | М106Х | М120Х | М106К | М120К | М106Ф | М120Ф | М106Д | М120Д | М254Д |
| Бренд | Импрегнирано | Импрегнирано | Импрегнирани фенол | Антимон угљеник (А) | |||||
| Густина | 1,75 | 1,7 | 1,75 | 1,7 | 1,75 | 1,7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Фрактурална чврстоћа | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Притисна чврстоћа | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Тврдоћа | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Порозност | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Температуре | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Механичке заптивке од силицијум-карбида
Силицијум карбид (SiC) је такође познат као карборунд, који се прави од кварцног песка, нафтног кокса (или кокса од угља), дрвне сечке (која се мора додати приликом производње зеленог силицијум карбида) и тако даље. Силицијум карбид такође има редак минерал у природи, дуд. У савременим C, N, B и другим неоксидним високотехнолошким ватросталним сировинама, силицијум карбид је један од најчешће коришћених и економичних материјала, који се може назвати златни челични песак или ватростални песак. Тренутно је индустријска производња силицијум карбида у Кини подељена на црни силицијум карбид и зелени силицијум карбид, који су оба хексагонални кристали са пропорцијом од 3,20 ~ 3,25 и микротврдоћом од 2840 ~ 3320 кг/м².
Производи од силицијум карбида се класификују у много врста према различитим условима примене. Генерално се користе више у механичкој употреби. На пример, силицијум карбид је идеалан материјал за механичко заптивање од силицијум карбида због добре отпорности на хемијску корозију, високе чврстоће, високе тврдоће, добре отпорности на хабање, малог коефицијента трења и отпорности на високе температуре.
SIC заптивни прстенови могу се поделити на статичке прстенове, покретне прстенове, равне прстенове и тако даље. SiC силицијум се може прерађивати у различите карбидне производе, као што су ротациони прстен од силицијум карбида, стационарно седиште од силицијум карбида, чаура од силицијум карбида и тако даље, према посебним захтевима купаца. Такође се може користити у комбинацији са графитним материјалом, а његов коефицијент трења је мањи од алуминијумске керамике и тврдих легура, тако да се може користити у условима високе PV вредности, посебно у условима јаких киселина и јаких алкалија.
Смањено трење код SIC-а једна је од кључних предности његове употребе у механичким заптивкама. SIC стога може боље да издржи хабање од других материјала, продужавајући век трајања заптивке. Поред тога, смањено трење код SIC-а смањује потребу за подмазивањем. Недостатак подмазивања смањује могућност контаминације и корозије, побољшавајући ефикасност и поузданост.
SIC такође има велику отпорност на хабање. То указује да може да издржи континуирану употребу без пропадања или ломљења. Због тога је савршен материјал за употребу која захтева висок ниво поузданости и издржљивости.
Такође се може поново брусити и полирати тако да се заптивка може обновити више пута током свог животног века. Генерално се користи више механички, као што је код механичких заптивки због добре отпорности на хемијску корозију, високе чврстоће, високе тврдоће, добре отпорности на хабање, малог коефицијента трења и отпорности на високе температуре.
Када се користи за површине механичких заптивача, силицијум карбид резултира побољшаним перформансама, продуженим веком трајања заптивача, нижим трошковима одржавања и нижим трошковима рада ротирајуће опреме као што су турбине, компресори и центрифугалне пумпе. Силицијум карбид може имати различита својства у зависности од начина производње. Реакцијски везани силицијум карбид се формира везивањем честица силицијум карбида једне за другу у реакционом процесу.
Овај процес не утиче значајно на већину физичких и термичких својстава материјала, међутим ограничава хемијску отпорност материјала. Најчешће хемикалије које представљају проблем су каустика (и друге хемикалије са високим pH) и јаке киселине, те стога реакционо везани силицијум карбид не би требало користити у овим применама.
Реакцијом синтеровано инфилтрираносилицијум карбид. У таквом материјалу, поре оригиналног SIC материјала се попуњавају у процесу инфилтрације сагоревањем металног силицијума, па се тако појављује секундарни SiC и материјал стиче изузетна механичка својства, постајући отпоран на хабање. Због минималног скупљања, може се користити у производњи великих и сложених делова са уским толеранцијама. Међутим, садржај силицијума ограничава максималну радну температуру на 1.350 °C, хемијска отпорност је такође ограничена на око pH 10. Материјал се не препоручује за употребу у агресивним алкалним срединама.
СинтерованоСилицијум карбид се добија синтеровањем претходно компримованог веома финог SIC гранулата на температури од 2000 °C да би се формирале јаке везе између зрна материјала.
Прво се решетка згушњава, затим се порозност смањује, а на крају се везе између зрна спенаре. У процесу такве обраде долази до значајног скупљања производа – за око 20%.
SSIC заптивни прстен отпоран је на све хемикалије. Пошто у својој структури не садржи метални силицијум, може се користити на температурама до 1600°C без утицаја на његову чврстоћу.
| некретнине | R-SiC | S-SiC |
| Порозност (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Густина (г/цм3) | 3,05 | 3,1~3,15 |
| Тврдоћа | 110~125 (HS) | 2800 (кг/мм2) |
| Модул еластичности (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Садржај SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Садржај Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Чврстоћа на савијање (МПа) | ≥350 | 450 |
| Притисна чврстоћа (кг/мм2) | ≥2200 | 3900 |
| Коефицијент топлотног ширења (1/℃) | 4,5×10⁻⁶ | 4,3×10⁻⁶ |
| Отпорност на топлоту (у атмосфери) (℃) | 1300 | 1600 |
ТЦ механичко заптивање
ТЦ материјали имају карактеристике високе тврдоће, чврстоће, отпорности на хабање и отпорности на корозију. Познати су као „Индустријски зуб“. Због својих врхунских перформанси, широко се користе у војној индустрији, ваздухопловству, машинској обради, металургији, бушењу нафте, електронским комуникацијама, архитектури и другим областима. На пример, у пумпама, компресорима и мешалицама, прстенови од волфрам карбида се користе као механички заптивачи. Добра отпорност на хабање и висока тврдоћа чине их погодним за производњу делова отпорних на хабање са високим температурама, трењем и корозијом.
Према хемијском саставу и карактеристикама употребе, ТЦ се може поделити у четири категорије: волфрам кобалт (YG), волфрам-титанијум (YT), волфрам титан тантал (YW) и титан карбид (YN).
Тврда легура волфрам кобалта (YG) састоји се од WC и Co. Погодна је за обраду крхких материјала као што су ливено гвожђе, обојени метали и неметални материјали.
Стелит (YT) се састоји од WC, TiC и Co. Због додавања TiC легури, њена отпорност на хабање је побољшана, али су чврстоћа на савијање, перформансе брушења и топлотна проводљивост смањене. Због своје кртости на ниским температурама, погодан је само за брзо сечење општих материјала, а не за обраду кртих материјала.
Волфрам, титанијум, тантал (ниобијум), кобалт (YW) се додају легури ради повећања тврдоће на високим температурама, чврстоће и отпорности на хабање кроз одговарајућу количину тантал карбида или ниобијум карбида. Истовремено, жилавост се такође побољшава са бољим свеобухватним перформансама сечења. Углавном се користи за тврде материјале за сечење и повремено сечење.
Карбонизована титанијумска основна класа (YN) је тврда легура са тврдом фазом TiC, никла и молибдена. Њене предности су висока тврдоћа, способност против везивања, отпорност на хабање и отпорност на оксидацију. На температурама већим од 1000 степени, може се обрађивати машински. Применљива је за континуирану завршну обраду легираног челика и каљење челика.
| модел | садржај никла (теж.%) | густина (г/цм²) | тврдоћа (HRA) | чврстоћа на савијање (≥N/mm²) |
| YN6 | 5,7-6,2 | 14,5-14,9 | 88,5-91,0 | 1800. godine |
| YN8 | 7,7-8,2 | 14,4-14,8 | 87,5-90,0 | 2000. године |
| модел | садржај кобалта (теж.%) | густина (г/цм²) | тврдоћа (HRA) | чврстоћа на савијање (≥N/mm²) |
| YG6 | 5,8-6,2 | 14,6-15,0 | 89,5-91,0 | 1800. godine |
| 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 |