Blīvējuma materiāla izvēle ir svarīga, jo tas ietekmēs pielietojuma kvalitāti, kalpošanas laiku un veiktspēju, kā arī samazinās problēmas nākotnē. Šeit mēs aplūkosim, kā vide ietekmēs blīvējuma materiāla izvēli, kā arī dažus no visizplatītākajiem materiāliem un to, kuriem pielietojumiem tie ir vispiemērotākie.
Vides faktori
Izvēloties dizainu un materiālu, izšķiroša nozīme ir videi, kurai blīvējums tiks pakļauts. Ir vairākas galvenās īpašības, kas blīvējuma materiāliem nepieciešamas visās vidēs, tostarp stabilas blīvējuma virsmas izveide, spēja vadīt siltumu, ķīmiskā izturība un laba nodilumizturība.
Dažās vidēs šīm īpašībām būs jābūt spēcīgākām nekā citās. Citas materiāla īpašības, kas jāņem vērā, apsverot vidi, ir cietība, stingrība, termiskā izplešanās, nodilums un ķīmiskā izturība. Paturot šīs īpašības prātā, jūs varēsiet atrast ideālu materiālu savam blīvējumam.
Vide var arī noteikt, vai prioritāte ir blīvējuma izmaksām vai kvalitātei. Abrazīvā un skarbā vidē blīvējumi var būt dārgāki, jo materiāliem jābūt pietiekami izturīgiem, lai izturētu šos apstākļus.
Šādās vidēs augstas kvalitātes blīvējuma iegāde laika gaitā atmaksāsies, jo tas palīdzēs novērst dārgas dīkstāves, remontu, blīvējuma atjaunošanu vai nomaiņu, ko varētu radīt zemākas kvalitātes blīvējums. Tomēr sūknēšanas lietojumos ar ļoti tīru šķidrumu, kam piemīt eļļošanas īpašības, varētu iegādāties lētāku blīvējumu, nevis augstākas kvalitātes gultņus.
Parastie blīvējuma materiāli
Ogleklis
Blīvējumu virsmās izmantotā ogle ir amorfā oglekļa un grafīta maisījums, un katras vielas procentuālais daudzums nosaka galīgās oglekļa klases fizikālās īpašības. Tas ir inerts, stabils materiāls, kas var būt pašeļļojošs.
To plaši izmanto kā vienu no mehānisko blīvējumu gala virsmām, un tas ir arī populārs materiāls segmentētiem apkārtmēra blīvējumiem un virzuļa gredzeniem, ja tiek izmantota sausa eļļošana vai neliels eļļošanas daudzums. Šo oglekļa/grafīta maisījumu var arī piesūcināt ar citiem materiāliem, lai piešķirtu tam dažādas īpašības, piemēram, samazinātu porainību, uzlabotu nodilumizturību vai uzlabotu izturību.
Termoreaktīvo sveķu piesūcināts oglekļa blīvējums ir visizplatītākais mehānisko blīvējumu veids, un lielākā daļa ar sveķiem piesūcinātu oglekļa blīvējumu spēj darboties plašā ķīmisko vielu klāstā, sākot no stiprām bāzēm līdz stiprām skābēm. Tiem ir arī labas berzes īpašības un atbilstošs modulis, lai palīdzētu kontrolēt spiediena radītās deformācijas. Šis materiāls ir piemērots vispārējai lietošanai līdz 260 °C (500 °F) temperatūrā ūdenī, dzesēšanas šķidrumos, degvielā, eļļās, vieglos ķīmiskos šķīdumos, kā arī pārtikas un zāļu lietojumprogrammās.
Arī ar antimonu piesūcināti oglekļa blīvējumi ir izrādījušies veiksmīgi, pateicoties antimona stiprībai un modulim, padarot tos piemērotus augstspiediena pielietojumiem, kad nepieciešams stiprāks un stingrāks materiāls. Šie blīvējumi ir arī izturīgāki pret burbuļošanos pielietojumos ar augstas viskozitātes šķidrumiem vai vieglajiem ogļūdeņražiem, padarot tos par standarta pakāpi daudzām naftas pārstrādes rūpnīcām.
Ogli var piesūcināt arī ar plēves veidotājiem, piemēram, fluorīdiem, sausai darbībai, kriogēniem un vakuuma lietojumiem, vai oksidācijas inhibitoriem, piemēram, fosfātiem, augstas temperatūras, liela ātruma un turbīnu lietojumiem līdz 800 pēdām/sek. un aptuveni 537 °C (1000 °F).
Keramikas
Keramika ir neorganiski nemetāliski materiāli, kas izgatavoti no dabīgiem vai sintētiskiem savienojumiem, visbiežāk alumīnija oksīda vai alumīnija oksīda. Tai ir augsta kušanas temperatūra, augsta cietība, augsta nodilumizturība un oksidēšanās izturība, tāpēc to plaši izmanto tādās nozarēs kā mašīnbūve, ķīmija, nafta, farmācija un autobūve.
Tam ir arī lieliskas dielektriskās īpašības, un to parasti izmanto elektriskajiem izolatoriem, nodilumizturīgām detaļām, slīpēšanas līdzekļiem un augstas temperatūras detaļām. Augstas tīrības pakāpes alumīnija oksīdam ir lieliska ķīmiskā izturība pret lielāko daļu procesa šķidrumu, izņemot dažas stipras skābes, tāpēc to var izmantot daudzos mehānisko blīvējumu pielietojumos. Tomēr alumīnija oksīds var viegli saplīst termiskā trieciena ietekmē, kas ir ierobežojis tā izmantošanu dažos pielietojumos, kur tas varētu būt problēma.
Silīcija karbīds tiek iegūts, sakausējot silīcija dioksīdu un koksu. Tas ir ķīmiski līdzīgs keramikai, taču tam ir labākas eļļošanas īpašības un tas ir cietāks, padarot to par labu izturīgu risinājumu skarbiem apstākļiem.
To var arī pārslīpēt un pulēt, lai blīvējumu varētu atjaunot vairākas reizes tā kalpošanas laikā. To parasti izmanto mehāniskāk, piemēram, mehāniskajos blīvējumos, pateicoties tā labai ķīmiskajai izturībai pret koroziju, augstajai izturībai, augstajai cietībai, labai nodilumizturībai, mazajam berzes koeficientam un augstai temperatūras izturībai.
Izmantojot silīcija karbīdu mehāniskām blīvēšanas virsmām, tas uzlabo veiktspēju, palielina blīvējuma kalpošanas laiku, samazina apkopes izmaksas un samazina rotējošu iekārtu, piemēram, turbīnu, kompresoru un centrbēdzes sūkņu, ekspluatācijas izmaksas. Silīcija karbīdam var būt dažādas īpašības atkarībā no tā ražošanas veida. Reakcijas ceļā savienotais silīcija karbīds tiek veidots, savienojot silīcija karbīda daļiņas viena ar otru reakcijas procesā.
Šis process būtiski neietekmē lielāko daļu materiāla fizikālo un termisko īpašību, tomēr tas ierobežo materiāla ķīmisko izturību. Visbiežāk problēmas rada kodīgās vielas (un citas ķīmiskās vielas ar augstu pH līmeni) un stipras skābes, tāpēc šajos pielietojumos reakcijas ceļā savienotu silīcija karbīdu nevajadzētu izmantot.
Pašsaķepināts silīcija karbīds tiek iegūts, saķepinot silīcija karbīda daļiņas tieši kopā, izmantojot neoksīdu saķepināšanas palīglīdzekļus inertā vidē temperatūrā virs 2000 °C. Tā kā nav sekundāra materiāla (piemēram, silīcija), tieši saķepināts materiāls ir ķīmiski izturīgs pret gandrīz jebkuru šķidrumu un procesa stāvokli, kas, iespējams, ir novērojams centrbēdzes sūknī.
Volframa karbīds ir ļoti daudzpusīgs materiāls, tāpat kā silīcija karbīds, taču tas ir vairāk piemērots augstspiediena pielietojumiem, jo tam ir augstāka elastība, kas ļauj tam ļoti nedaudz saliekties un novērst virsmas deformāciju. Tāpat kā silīcija karbīdu, to var pārslīpēt un pulēt.
Volframa karbīdus visbiežāk ražo kā cementētus karbīdus, tāpēc netiek mēģināts tos savienot ar sevi. Lai saistītu vai cementētu volframa karbīda daļiņas, tiek pievienots sekundārs metāls, kā rezultātā tiek iegūts materiāls, kam piemīt gan volframa karbīda, gan metāla saistvielas apvienotās īpašības.
Tas ir izmantots priekšrocīgi, nodrošinot lielāku izturību un triecienizturību nekā iespējams, izmantojot tikai volframa karbīdu. Viens no cementēta volframa karbīda trūkumiem ir tā augstais blīvums. Agrāk tika izmantots ar kobaltu saistīts volframa karbīds, tomēr to pakāpeniski aizstāja ar niķeli saistīts volframa karbīds, jo tam trūkst rūpniecībā nepieciešamā ķīmiskās saderības diapazona.
Ar niķeli saistīts volframa karbīds tiek plaši izmantots blīvējuma virsmām, kur nepieciešama augsta izturība un augsta sīkstums, un tam ir laba ķīmiskā saderība, ko parasti ierobežo brīvais niķelis.
GFPTFE
GFPTFE ir laba ķīmiskā izturība, un pievienotais stikls samazina blīvēšanas virsmu berzi. Tas ir ideāli piemērots relatīvi tīriem pielietojumiem un ir lētāks nekā citi materiāli. Ir pieejamas apakšvarianti, lai labāk pielāgotu blīvējumu prasībām un videi, uzlabojot tā kopējo veiktspēju.
Buna
Buna (pazīstams arī kā nitrilgumija) ir izmaksu ziņā efektīvs elastomērs O veida gredzeniem, hermētiķiem un lietiem izstrādājumiem. Tas ir labi pazīstams ar savu mehānisko veiktspēju un labi darbojas naftas, naftas ķīmijas un ķīmijas rūpniecībā. Pateicoties tā neelastībai, to plaši izmanto arī jēlnaftas, ūdens, dažādu spirtu, silikona smērvielu un hidraulisko šķidrumu rūpniecībā.
Tā kā Buna ir sintētiskais kaučuka kopolimērs, tas labi darbojas lietojumos, kuriem nepieciešama metāla saķere un nodilumizturīgs materiāls, un šis ķīmiskais fons padara to ideāli piemērotu arī hermētiķu lietojumiem. Turklāt tas var izturēt zemu temperatūru, jo tas ir izstrādāts ar vāju skābju un vieglu sārmu izturību.
Buna ir ierobežota pielietojumiem ekstremālos apstākļos, piemēram, augstā temperatūrā, laikapstākļos, saules gaismā un tvaika izturības apstākļos, un tā nav piemērota lietošanai uz vietas (CIP) dezinfekcijas līdzekļiem, kas satur skābes un peroksīdus.
EPDM
EPDM ir sintētiska gumija, ko parasti izmanto automobiļu, būvniecības un mehāniskajos pielietojumos blīvēm un O veida gredzeniem, caurulēm un paplāksnēm. Tā ir dārgāka nekā Buna, taču, pateicoties tās ilgstošajai augstajai stiepes izturībai, tā var izturēt dažādas termiskās, laikapstākļu un mehāniskās īpašības. Tā ir daudzpusīga un ideāli piemērota pielietojumiem, kas saistīti ar ūdeni, hloru, balinātāju un citiem sārmainiem materiāliem.
Pateicoties elastīgajām un lipīgajām īpašībām, pēc izstiepšanas EPDM atgriežas sākotnējā formā neatkarīgi no temperatūras. EPDM nav ieteicams lietošanai naftas eļļā, šķidrumos, hlorētos ogļūdeņražos vai ogļūdeņražu šķīdinātājos.
Vitons
Vitons ir ilgstošs, augstas veiktspējas, fluorēts ogļūdeņraža gumijas izstrādājums, ko visbiežāk izmanto O veida gredzenos un blīvslēgos. Tas ir dārgāks nekā citi gumijas materiāli, taču tas ir vēlamais risinājums visizaicinošākajām un prasīgākajām blīvēšanas vajadzībām.
Izturīgs pret ozonu, oksidēšanos un ekstremāliem laikapstākļiem, tostarp tādiem materiāliem kā alifātiskie un aromātiskie ogļūdeņraži, halogenēti šķidrumi un stipras skābes, tas ir viens no izturīgākajiem fluorelastomēriem.
Pareiza blīvēšanas materiāla izvēle ir svarīga veiksmīgai pielietojuma nodrošināšanai. Lai gan daudzi blīvēšanas materiāli ir līdzīgi, katrs no tiem kalpo dažādiem mērķiem, lai apmierinātu jebkuru konkrētu vajadzību.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 12. jūlijs