Mechaniniai sandarikliaiatlieka labai svarbų vaidmenį užkertant kelią nuotėkiui daugelyje skirtingų pramonės šakų. Jūrų pramonėje yrasiurblio mechaniniai sandarikliai, besisukančių velenų mechaniniai sandarikliai. O naftos ir dujų pramonėje yrakasetiniai mechaniniai sandarikliai,padalinti mechaniniai sandarikliai arba sausų dujų mechaniniai sandarikliai. Automobilių pramonėje yra vandens mechaniniai sandarikliai. O chemijos pramonėje yra maišytuvų mechaniniai sandarikliai (maišytuvų mechaniniai sandarikliai) ir kompresorių mechaniniai sandarikliai.
Priklausomai nuo skirtingų naudojimo sąlygų, reikalingas mechaninis sandarinimo sprendimas iš skirtingų medžiagų. Yra daug rūšių medžiagų, naudojamų...mechaniniai veleno sandarikliai pavyzdžiui, keraminiai mechaniniai sandarikliai, anglies mechaniniai sandarikliai, silikono karbido mechaniniai sandarikliai,SSIC mechaniniai sandarikliai irTC mechaniniai sandarikliai.
Keraminiai mechaniniai sandarikliai
Keraminiai mechaniniai sandarikliai yra labai svarbūs komponentai įvairiose pramonės srityse, skirti užkirsti kelią skysčių nutekėjimui tarp dviejų paviršių, tokių kaip besisukantis velenas ir stacionarus korpusas. Šie sandarikliai yra labai vertinami dėl išskirtinio atsparumo dilimui, korozijai ir gebėjimo atlaikyti ekstremalias temperatūras.
Pagrindinis keraminių mechaninių sandariklių vaidmuo yra išlaikyti įrangos vientisumą, užkertant kelią skysčių praradimui ar užteršimui. Jie naudojami daugelyje pramonės šakų, įskaitant naftos ir dujų, chemijos, vandens valymo, farmacijos ir maisto perdirbimo pramonę. Plačiai paplitę šie sandarikliai gali būti siejami su jų patvaria konstrukcija; jie pagaminti iš pažangių keraminių medžiagų, kurios pasižymi geresnėmis eksploatacinėmis savybėmis, palyginti su kitomis sandarinimo medžiagomis.
Keraminiai mechaniniai sandarikliai susideda iš dviejų pagrindinių komponentų: vienas yra mechaninis stacionarus paviršius (dažniausiai pagamintas iš keraminės medžiagos), o kitas yra mechaninis sukamasis paviršius (dažniausiai pagamintas iš anglies grafito). Sandarinimas vyksta, kai abu paviršiai suspaudžiami spyruoklės jėga, sukuriant veiksmingą barjerą nuo skysčio nutekėjimo. Įrangai veikiant, tepalo plėvelė tarp sandarinimo paviršių sumažina trintį ir dilimą, kartu išlaikydama sandarumą.
Vienas esminis veiksnys, skiriantis keraminius mechaninius sandariklius nuo kitų tipų, yra jų išskirtinis atsparumas dilimui. Keraminės medžiagos pasižymi puikiomis kietumo savybėmis, kurios leidžia joms atlaikyti abrazyvines sąlygas be didelės žalos. Dėl to sandarikliai tarnauja ilgiau, todėl juos reikia rečiau keisti ar prižiūrėti nei pagamintus iš minkštesnių medžiagų.
Be atsparumo dilimui, keramika taip pat pasižymi išskirtiniu terminiu stabilumu. Ji gali atlaikyti aukštą temperatūrą nepatirdama degradacijos ar neprarasdama sandarinimo efektyvumo. Dėl to ji tinka naudoti aukštos temperatūros srityse, kur kitos sandarinimo medžiagos gali per anksti sugesti.
Galiausiai, keraminiai mechaniniai sandarikliai pasižymi puikiu cheminiu suderinamumu ir atsparumu įvairioms korozinėms medžiagoms. Todėl jie yra patrauklus pasirinkimas pramonės šakoms, kurios reguliariai dirba su agresyviomis cheminėmis medžiagomis ir skysčiais.
Keraminiai mechaniniai sandarikliai yra būtinikomponentų sandarikliaiSukurta siekiant išvengti skysčių nuotėkio pramoninėje įrangoje. Dėl unikalių savybių, tokių kaip atsparumas dilimui, terminis stabilumas ir cheminis suderinamumas, jie yra pageidaujamas pasirinkimas įvairioms reikmėms daugelyje pramonės šakų.
| keramikos fizinė savybė | ||||
| Techninis parametras | vienetas | 95% | 99% | 99,50% |
| Tankis | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Kietumas | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Poringumo rodiklis | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Lūžio stipris | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Šilumos plėtimosi koeficientas | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Šilumos laidumas | W/MK | 27,8 | 26,7 | 26 |
Anglies mechaniniai sandarikliai
Mechaniniai anglies sandarikliai turi ilgą istoriją. Grafitas yra elemento anglies izoforma. 1971 m. Jungtinėse Valstijose buvo sėkmingai ištirta lanksti grafito mechaninio sandarinimo medžiaga, kuri išsprendė atominės energijos vožtuvų nuotėkio problemą. Po gilaus apdorojimo lankstus grafitas tampa puikia sandarinimo medžiaga, iš kurios gaminami įvairūs anglies mechaniniai sandarikliai, atliekantys sandarinimo funkciją. Šie anglies mechaniniai sandarikliai naudojami chemijos, naftos, elektros energetikos pramonėje, pavyzdžiui, aukštos temperatūros skysčių sandarikliams.
Kadangi lankstus grafitas susidaro išsiplėtusiam grafitui išsiplėtus po aukštos temperatūros, lanksčiame grafite likusio interkaliacinio agento kiekis yra labai mažas, bet ne visas, todėl interkaliacinio agento buvimas ir sudėtis daro didelę įtaką produkto kokybei ir veikimui.
Anglies pluošto sandarinimo paviršiaus medžiagos pasirinkimas
Originalus išradėjas kaip oksidatorių ir tarpląstelinį agentą naudojo koncentruotą sieros rūgštį. Tačiau, užtepus ant metalinio komponento sandarinimo, pastebėta, kad nedidelis sieros kiekis, likęs lanksčiame grafite, po ilgalaikio naudojimo korozuoja kontaktinį metalą. Atsižvelgdami į tai, kai kurie vietiniai mokslininkai bandė jį patobulinti, pavyzdžiui, Song Keminas vietoj sieros rūgšties pasirinko acto rūgštį ir organinę rūgštį. Azoto ir acto rūgščių mišinys, lėtai tirpstantis azoto rūgštyje ir sumažinantis temperatūrą iki kambario temperatūros, buvo pagamintas iš azoto ir acto rūgščių mišinio. Naudojant azoto ir acto rūgščių mišinį kaip įterpimo agentą, buvo pagamintas be sieros išsiplėtęs grafitas su kalio permanganatu kaip oksidatoriumi, o acto rūgštis lėtai įpilama į azoto rūgštį. Temperatūra sumažinama iki kambario temperatūros ir gaunamas azoto ir acto rūgščių mišinys. Tada į šį mišinį įpilama natūralaus dribsnių pavidalo grafito ir kalio permanganato. Nuolat maišant, temperatūra yra 30 °C. Po 40 minučių reakcijos vanduo nuplaunamas iki neutralios būsenos ir džiovinamas 50–60 °C temperatūroje, o po aukštoje temperatūroje išsiplėtusio grafito gaunamas išsiplėtęs grafitas. Šis metodas nepasiekia vulkanizacijos, jei produktas gali pasiekti tam tikrą išsiplėtimo tūrį, kad sandarinimo medžiaga būtų santykinai stabili.
| Tipas | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Prekės ženklas | Impregnuotas | Impregnuotas | Impregnuotas fenolis | Stibio anglis (A) | |||||
| Tankis | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Lūžio stiprumas | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Gniuždymo stipris | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Kietumas | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Poringumas | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Temperatūra | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Silicio karbido mechaniniai sandarikliai
Silicio karbidas (SiC), dar žinomas kaip karborundas, gaminamas iš kvarcinio smėlio, naftos kokso (arba akmens anglies kokso), medžio drožlių (kurių reikia pridėti gaminant žaliąjį silicio karbidą) ir kt. Silicio karbido gamtoje taip pat yra retas mineralas – šilkmedis. Šiuolaikinėse C, N, B ir kitose neoksidinėse aukštųjų technologijų ugniai atspariose žaliavose silicio karbidas yra viena iš plačiausiai naudojamų ir ekonomiškiausių medžiagų, kurią galima vadinti auksiniu plieno smėliu arba ugniai atspariu smėliu. Šiuo metu Kinijos pramoninė silicio karbido gamyba skirstoma į juodąjį silicio karbidą ir žaliąjį silicio karbidą, kurie abu yra šešiakampiai kristalai, kurių santykis yra 3,20–3,25, o mikrokietumas – 2840–3320 kg/m².
Silicio karbido gaminiai skirstomi į įvairias rūšis pagal skirtingą taikymo aplinką. Paprastai jie naudojami labiau mechaniniam naudojimui. Pavyzdžiui, silicio karbidas yra ideali medžiaga silicio karbido mechaniniam sandarikliui dėl gero cheminio atsparumo korozijai, didelio stiprumo, didelio kietumo, gero atsparumo dilimui, mažo trinties koeficiento ir atsparumo aukštai temperatūrai.
SIC sandarinimo žiedus galima suskirstyti į statinius žiedus, judančius žiedus, plokščius žiedus ir pan. Iš SiC silicio galima pagaminti įvairius karbido gaminius, tokius kaip silicio karbido rotaciniai žiedai, stacionarūs silicio karbido lizdai, silicio karbido įvorės ir pan., atsižvelgiant į specialius klientų reikalavimus. Jis taip pat gali būti naudojamas kartu su grafito medžiaga, o jo trinties koeficientas yra mažesnis nei aliuminio oksido keramikos ir kietųjų lydinių, todėl jį galima naudoti esant didelei fotovoltinei vertei, ypač esant stiprioms rūgštims ir stipriems šarmams.
Sumažinta SIC trintis yra vienas iš pagrindinių jo naudojimo mechaniniuose sandarikliuose privalumų. Todėl SIC geriau nei kitos medžiagos atlaiko nusidėvėjimą, pailgindamas sandariklio tarnavimo laiką. Be to, sumažėjusi SIC trintis sumažina tepimo poreikį. Tepimo trūkumas sumažina užteršimo ir korozijos tikimybę, pagerina efektyvumą ir patikimumą.
SIC taip pat pasižymi dideliu atsparumu dilimui. Tai rodo, kad jis gali atlaikyti nuolatinį naudojimą nesuyrant ir nesulūždamas. Todėl tai puiki medžiaga tiems atvejams, kuriems reikalingas didelis patikimumas ir ilgaamžiškumas.
Jį taip pat galima peršlifuoti ir poliruoti, kad sandariklį būtų galima atnaujinti kelis kartus per jo eksploatavimo laiką. Paprastai jis naudojamas mechaniškiau, pavyzdžiui, mechaniniuose sandarikliuose, dėl gero atsparumo cheminei korozijai, didelio stiprumo, didelio kietumo, gero atsparumo dilimui, mažo trinties koeficiento ir atsparumo aukštai temperatūrai.
Kai silicio karbidas naudojamas mechaninių sandarinimo paviršių gamyboje, padidėja jo eksploatacinių savybių, sandarinimo tarnavimo laikas, sumažėja priežiūros išlaidos ir eksploatavimo išlaidos besisukantiems įrenginiams, pvz., turbinoms, kompresoriams ir išcentriniams siurbliams. Silicio karbidas gali turėti skirtingas savybes priklausomai nuo gamybos būdo. Reakciniu būdu sujungtas silicio karbidas susidaro reakcijos procese sujungiant silicio karbido daleles tarpusavyje.
Šis procesas reikšmingai nepaveikia daugumos medžiagos fizinių ir terminių savybių, tačiau riboja medžiagos cheminį atsparumą. Dažniausiai problemą keliančios cheminės medžiagos yra kaustinės medžiagos (ir kitos cheminės medžiagos, kurių pH yra aukštas) bei stiprios rūgštys, todėl reakcija surišto silicio karbido nereikėtų naudoti šiose srityse.
Reakcijos sukepinimo būdu infiltruotassilicio karbidas. Tokioje medžiagoje pradinės SIC medžiagos poros užpildomos infiltracijos procese išdeginant metalinį silicį, todėl atsiranda antrinis SiC ir medžiaga įgyja išskirtines mechanines savybes, tampa atspari dilimui. Dėl minimalaus susitraukimo ją galima naudoti didelių ir sudėtingų detalių gamyboje su nedideliais tolerancijos nuokrypiais. Tačiau silicio kiekis riboja maksimalią darbinę temperatūrą iki 1350 °C, cheminis atsparumas taip pat ribojamas iki maždaug pH 10. Medžiagos nerekomenduojama naudoti agresyvioje šarminėje aplinkoje.
SukepintasSilicio karbidas gaunamas sukepinant iš anksto suspaustą labai smulkų SIC granuliatą 2000 °C temperatūroje, kad tarp medžiagos grūdelių susidarytų tvirti ryšiai.
Pirma, gardelė sustorėja, tada sumažėja poringumas ir galiausiai susikepa ryšiai tarp grūdelių. Tokio apdorojimo metu produktas smarkiai susitraukia – apie 20 %.
SSIC sandarinimo žiedas yra atsparus visoms cheminėms medžiagoms. Kadangi jo struktūroje nėra metalinio silicio, jį galima naudoti iki 1600 °C temperatūroje, nepaveikiant jo stiprumo.
| savybės | R-SiC | S-SiC |
| Poringumas (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Tankis (g/cm3) | 3.05 | 3,1–3,15 |
| Kietumas | 110–125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Tamprumo modulis (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC kiekis (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si kiekis (%) | ≤15% | 0,10% |
| Lenkimo stipris (MPa) | ≥350 | 450 |
| Gniuždymo stipris (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Šilumos plėtimosi koeficientas (1/℃) | 4,5 × 10⁻⁶ | 4,3 × 10⁻⁶ |
| Atsparumas karščiui (atmosferoje) (℃) | 1300 | 1600 |
TC mechaninis sandariklis
TC medžiagos pasižymi dideliu kietumu, stiprumu, atsparumu dilimui ir korozijai. Jos vadinamos „pramoniniais dantimis“. Dėl puikių eksploatacinių savybių jos plačiai naudojamos karinėje pramonėje, aviacijos ir kosmoso, mechaninio apdirbimo, metalurgijos, naftos gręžimo, elektroninių ryšių, architektūros ir kitose srityse. Pavyzdžiui, siurbliuose, kompresoriuose ir maišytuvuose volframo karbido žiedai naudojami kaip mechaniniai sandarikliai. Geras atsparumas dilimui ir didelis kietumas leidžia gaminti detales, atsparias aukštai temperatūrai, trinčiai ir korozijai.
Pagal cheminę sudėtį ir naudojimo charakteristikas TC galima suskirstyti į keturias kategorijas: volframo kobaltą (YG), volframo titaną (YT), volframo titano tantalą (YW) ir titano karbidą (YN).
Volframo kobalto (YG) kietasis lydinys sudarytas iš WC ir Co. Jis tinka trapių medžiagų, tokių kaip ketaus, spalvotųjų metalų ir nemetalinių medžiagų, apdirbimui.
Stelitas (YT) sudarytas iš WC, TiC ir Co. Dėl TiC pridėjimo prie lydinio pagerėja jo atsparumas dilimui, tačiau sumažėja lenkimo stipris, šlifavimo savybės ir šilumos laidumas. Dėl trapumo žemoje temperatūroje jis tinka tik greitam bendrųjų medžiagų pjovimui, o ne trapių medžiagų apdirbimui.
Į lydinį pridedama volframo titano, tantalo (niobio) ir kobalto (YW), kad padidėtų jo kietumas aukštoje temperatūroje, stiprumas ir atsparumas dilimui, naudojant tinkamą tantalo karbido arba niobio karbido kiekį. Tuo pačiu metu pagerėja ir tvirtumas, o bendras pjovimo našumas. Jis daugiausia naudojamas kietoms medžiagoms pjaustyti ir pertraukiamam pjovimui.
Karbonizuoto titano bazinė klasė (YN) yra kietasis lydinys, kurio kietoji fazė sudaryta iš TiC, nikelio ir molibdeno. Jo privalumai yra didelis kietumas, atsparumas sukibimui, atsparumas dilimui ir antioksidacinis gebėjimas. Jį vis dar galima apdirbti aukštesnėje nei 1000 laipsnių temperatūroje. Jis taikomas legiruotojo plieno nuolatinei apdailai ir plieno grūdinimui.
| modelis | nikelio kiekis (masės%) | tankis (g/cm²) | kietumas (HRA) | lenkimo stipris (≥N/mm²) |
| YN6 | 5,7–6,2 | 14,5–14,9 | 88,5–91,0 | 1800 m. |
| YN8 | 7,7–8,2 | 14,4–14,8 | 87,5–90,0 | 2000 m. |
| modelis | kobalto kiekis (masės%) | tankis (g/cm²) | kietumas (HRA) | lenkimo stipris (≥N/mm²) |
| YG6 | 5,8–6,2 | 14,6–15,0 | 89,5–91,0 | 1800 m. |
| YG8 | 7,8–8,2 | 14,5–14,9 | 88,0–90,5 | 1980 m. |
| 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 |