Výber materiálu pre vaše tesnenie je dôležitý, pretože bude hrať úlohu pri určovaní kvality, životnosti a výkonu aplikácie a pri znižovaní problémov v budúcnosti. Tu sa pozrieme na to, ako prostredie ovplyvní výber materiálu tesnenia, ako aj na niektoré z najbežnejších materiálov a na aké aplikácie sú najvhodnejšie.
Environmentálne faktory
Pri výbere dizajnu a materiálu je rozhodujúce prostredie, ktorému bude tesnenie vystavené. Existuje množstvo kľúčových vlastností, ktoré tesniace materiály potrebujú pre všetky prostredia, vrátane vytvorenia stabilnej tesniacej plochy, schopnej viesť teplo, chemickej odolnosti a dobrej odolnosti proti opotrebovaniu.
V niektorých prostrediach budú musieť byť tieto vlastnosti silnejšie ako v iných. Ďalšie vlastnosti materiálu, ktoré by sa mali brať do úvahy pri posudzovaní prostredia, zahŕňajú tvrdosť, tuhosť, tepelnú rozťažnosť, opotrebenie a chemickú odolnosť. Ak ich budete mať na pamäti, pomôže vám to nájsť ideálny materiál pre vaše tesnenie.
Životné prostredie môže tiež určiť, či je možné uprednostniť cenu alebo kvalitu tesnenia. Pre abrazívne a drsné prostredia môžu byť tesnenia drahšie kvôli materiálom, ktoré musia byť dostatočne pevné, aby odolali týmto podmienkam.
V takýchto prostrediach sa vynaložené peniaze za vysokokvalitné tesnenie časom vrátia, pretože to pomôže predchádzať nákladným odstávkam, opravám a renovácii alebo výmene tesnenia, ktoré spôsobí tesnenie nižšej kvality. Avšak pri čerpacích aplikáciách s veľmi čistá kvapalina, ktorá má mazacie vlastnosti, dalo by sa kúpiť lacnejšie tesnenie v prospech kvalitnejších ložísk.
Bežné tesniace materiály
Uhlík
Uhlík použitý v tesniacich plochách je zmesou amorfného uhlíka a grafitu, pričom percentá každého z nich určujú fyzikálne vlastnosti konečného stupňa uhlíka. Je to inertný, stabilný materiál, ktorý môže byť samomazný.
Je široko používaný ako jedna z dvojice koncových plôch mechanických upchávok a je tiež obľúbeným materiálom pre segmentové obvodové tesnenia a piestne krúžky pri suchom alebo malom mazaní. Táto zmes uhlík/grafit môže byť tiež impregnovaná inými materiálmi, čím sa získajú odlišné vlastnosti, ako je znížená pórovitosť, zlepšená odolnosť proti opotrebovaniu alebo lepšia pevnosť.
Uhlíkové tesnenie impregnované termosetovou živicou je najbežnejšie pre mechanické tesnenia, pričom väčšina uhlíkov impregnovaných živicou je schopná pôsobiť v širokom rozsahu chemikálií od silných zásad až po silné kyseliny. Majú tiež dobré trecie vlastnosti a primeraný modul, ktorý pomáha kontrolovať deformácie tlaku. Tento materiál je vhodný na všeobecnú prevádzku do 260 °C (500 °F) vo vode, chladiacich kvapalinách, palivách, olejoch, ľahkých chemických roztokoch a aplikáciách v potravinách a liekoch.
Uhlíkové tesnenia impregnované antimónom sa tiež osvedčili ako úspešné vďaka sile a modulu antimónu, vďaka čomu sú vhodné pre vysokotlakové aplikácie, keď je potrebný silnejší a tuhší materiál. Tieto tesnenia sú tiež odolnejšie voči tvorbe pľuzgierov v aplikáciách s kvapalinami s vysokou viskozitou alebo ľahkými uhľovodíkmi, čo z nich robí štandardný typ pre mnohé rafinérske aplikácie.
Uhlík môže byť tiež impregnovaný filmotvornými látkami, ako sú fluoridy pre suchý chod, kryogeniku a vákuové aplikácie, alebo oxidačné inhibítory, ako sú fosfáty pre vysokoteplotné, vysokorýchlostné a turbínové aplikácie do 800 stôp/s a okolo 537 °C (1 000 °F).
Keramické
Keramika sú anorganické nekovové materiály vyrobené z prírodných alebo syntetických zlúčenín, najčastejšie oxidu hlinitého alebo oxidu hlinitého. Má vysoký bod topenia, vysokú tvrdosť, vysokú odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti oxidácii, takže je široko používaný v priemyselných odvetviach, ako sú stroje, chemikálie, ropa, farmaceutický a automobilový priemysel.
Má tiež vynikajúce dielektrické vlastnosti a bežne sa používa pre elektrické izolátory, komponenty odolné proti opotrebovaniu, brúsne médiá a komponenty s vysokou teplotou. Pri vysokej čistote má oxid hlinitý vynikajúcu chemickú odolnosť voči väčšine procesných kvapalín okrem niektorých silných kyselín, čo vedie k jeho použitiu v mnohých aplikáciách mechanických tesnení. Oxid hlinitý sa však môže ľahko zlomiť tepelným šokom, čo obmedzuje jeho použitie v niektorých aplikáciách, kde by to mohol byť problém.
Karbid kremíka sa vyrába tavením oxidu kremičitého a koksu. Je chemicky podobný keramike, ale má lepšie mazacie vlastnosti a je tvrdší, čo z neho robí dobré odolné riešenie pre drsné prostredie.
Dá sa tiež znovu lapovať a leštiť, takže tesnenie môže byť počas svojej životnosti niekoľkokrát renovované. Vo všeobecnosti sa používa viac mechanicky, napríklad v mechanických upchávkach pre svoju dobrú odolnosť proti chemickej korózii, vysokú pevnosť, vysokú tvrdosť, dobrú odolnosť proti opotrebovaniu, malý koeficient trenia a odolnosť voči vysokej teplote.
Pri použití pre mechanické tesnenia má karbid kremíka za následok zlepšený výkon, dlhšiu životnosť tesnenia, nižšie náklady na údržbu a nižšie prevádzkové náklady pre rotačné zariadenia, ako sú turbíny, kompresory a odstredivé čerpadlá. Karbid kremíka môže mať rôzne vlastnosti v závislosti od toho, ako bol vyrobený. Reakciou viazaný karbid kremíka vzniká vzájomným spájaním častíc karbidu kremíka v reakčnom procese.
Tento proces výrazne neovplyvňuje väčšinu fyzikálnych a tepelných vlastností materiálu, obmedzuje však chemickú odolnosť materiálu. Najbežnejšími chemikáliami, ktoré sú problémom, sú žieraviny (a iné chemikálie s vysokým pH) a silné kyseliny, a preto by sa pri týchto aplikáciách nemal používať karbid kremíka viazaný reakciou.
Samospekaný karbid kremíka sa vyrába priamym spekaním častíc karbidu kremíka pomocou neoxidových spekacích pomôcok v inertnom prostredí pri teplotách nad 2 000 °C. V dôsledku nedostatku sekundárneho materiálu (ako je kremík) je priamo spekaný materiál chemicky odolný voči takmer všetkým kvapalinám a procesným podmienkam, ktoré sa pravdepodobne vyskytujú v odstredivom čerpadle.
Karbid volfrámu je vysoko všestranný materiál ako karbid kremíka, ale je vhodnejší pre vysokotlakové aplikácie, pretože má vyššiu elasticitu, ktorá mu umožňuje veľmi mierne ohýbanie a zabraňuje deformácii tváre. Rovnako ako karbid kremíka môže byť znovu lapovaný a leštený.
Karbidy volfrámu sa najčastejšie vyrábajú ako slinuté karbidy, takže neexistuje žiadny pokus o viazanie karbidu volfrámu. Pridáva sa sekundárny kov, ktorý spája alebo spája častice karbidu volfrámu dohromady, výsledkom čoho je materiál, ktorý má kombinované vlastnosti karbidu volfrámu aj kovového spojiva.
To sa využíva s výhodou tým, že poskytuje väčšiu húževnatosť a rázovú húževnatosť, než je možné pri použití samotného karbidu volfrámu. Jednou zo slabých stránok slinutého karbidu volfrámu je jeho vysoká hustota. V minulosti sa používal karbid volfrámu viazaný na kobalt, ale postupne bol nahradený karbidom volfrámu viazaným niklom, pretože mu chýbal rozsah chemickej kompatibility požadovaný pre priemysel.
Karbid volfrámu viazaný niklom sa široko používa na tesniace plochy, kde sa požaduje vysoká pevnosť a vysoká húževnatosť, a má dobrú chemickú kompatibilitu, ktorá je vo všeobecnosti obmedzená voľným niklom.
GFPTFE
GFPTFE má dobrú chemickú odolnosť a pridané sklo znižuje trenie tesniacich plôch. Je ideálny pre relatívne čisté aplikácie a je lacnejší ako iné materiály. K dispozícii sú podvarianty na lepšie prispôsobenie tesnenia požiadavkám a prostrediu, čím sa zlepšuje jeho celkový výkon.
Buna
Buna (tiež známy ako nitrilový kaučuk) je cenovo výhodný elastomér pre O-krúžky, tmely a lisované výrobky. Je dobre známy pre svoje mechanické vlastnosti a dobre funguje v ropných, petrochemických a chemických aplikáciách. Je tiež široko používaný pre ropu, vodu, rôzne alkoholy, silikónové mazivá a hydraulické kvapaliny kvôli svojej nepružnosti.
Keďže Buna je kopolymér syntetického kaučuku, funguje dobre v aplikáciách vyžadujúcich priľnavosť kovov a materiál odolný voči oderu a toto chemické pozadie ho robí ideálnym aj pre aplikácie tmelov. Okrem toho môže odolávať nízkym teplotám, pretože je navrhnutý so zlou odolnosťou voči kyselinám a miernym zásadám.
Buna je obmedzená v aplikáciách s extrémnymi faktormi, ako sú vysoké teploty, počasie, slnečné žiarenie a aplikácie odolné voči pare, a nie je vhodná s čistiacimi prostriedkami na mieste (CIP) obsahujúcimi kyseliny a peroxidy.
EPDM
EPDM je syntetický kaučuk bežne používaný v automobilovom priemysle, stavebníctve a mechanických aplikáciách na tesnenia a O-krúžky, hadičky a podložky. Je drahšia ako Buna, ale vďaka svojej dlhotrvajúcej vysokej pevnosti v ťahu vydrží rôzne tepelné, poveternostné a mechanické vlastnosti. Je všestranný a ideálny pre aplikácie zahŕňajúce vodu, chlór, bielidlo a iné alkalické materiály.
Vďaka svojim elastickým a adhéznym vlastnostiam sa EPDM po natiahnutí vráti do pôvodného tvaru bez ohľadu na teplotu. EPDM sa neodporúča pre ropné oleje, kvapaliny, chlórované uhľovodíky alebo uhľovodíkové rozpúšťadlá.
Viton
Viton je produkt z fluórovanej uhľovodíkovej gumy s dlhou životnosťou a vysokým výkonom, ktorý sa najčastejšie používa v O-krúžkoch a tesneniach. Je to drahšie ako iné gumené materiály, ale je to preferovaná možnosť pre najnáročnejšie a najnáročnejšie potreby tesnenia.
Je odolný voči ozónu, oxidácii a extrémnym poveternostným podmienkam, vrátane materiálov, ako sú alifatické a aromatické uhľovodíky, halogénované kvapaliny a silné kyslé materiály, a je jedným z robustnejších fluoroelastomérov.
Výber správneho materiálu na tesnenie je dôležitý pre úspech aplikácie. Zatiaľ čo mnohé tesniace materiály sú podobné, každý slúži na rôzne účely, aby splnil akúkoľvek špecifickú potrebu.
Čas odoslania: 12. júla 2023