Mechaniniai sandarikliaivaidina labai svarbų vaidmenį siekiant išvengti nuotėkio daugelyje skirtingų pramonės šakų.Jūrų pramonėje yrasiurblio mechaniniai sandarikliai, besisukančio veleno mechaniniai sandarikliai.O naftos ir dujų pramonėje yrakasetiniai mechaniniai sandarikliai,suskaidyti 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, tam reikia mechaninio sandarinimo tirpalo su skirtinga medžiaga.Joje naudojama daugybė medžiagųmechaniniai 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 svarbios sudedamosios dalys įvairiose pramonės srityse, skirtos užkirsti kelią skysčių nutekėjimui tarp dviejų paviršių, tokių kaip besisukantis velenas ir stacionarus korpusas.Šie sandarikliai itin vertinami dėl išskirtinio atsparumo dilimui, atsparumo 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 naftą ir dujas, cheminį apdorojimą, vandens valymą, farmaciją ir maisto perdirbimą.Plačiai paplitęs šių sandariklių naudojimas gali būti siejamas su jų patvaria konstrukcija;Jie pagaminti iš pažangių keraminių medžiagų, kurios pasižymi geresnėmis eksploatacinėmis savybėmis, palyginti su kitomis sandarinimo medžiagomis.
Keraminius mechaninius sandariklius sudaro du pagrindiniai komponentai: vienas yra mechaninis stacionarus paviršius (paprastai pagamintas iš keraminės medžiagos), o kitas yra mechaninis sukamasis paviršius (paprastai pagamintas iš anglies grafito).Sandarinimo veiksmas įvyksta, kai abu paviršiai suspaudžiami naudojant spyruoklės jėgą, sukuriant veiksmingą barjerą nuo skysčio nutekėjimo.Įrenginiams veikiant, tarp sandarinimo paviršių esanti tepimo plėvelė sumažina trintį ir susidėvėjimą, išlaikant sandarų sandarumą.
Vienas iš esminių veiksnių, išskiriančių keraminius mechaninius sandariklius nuo kitų tipų, yra jų išskirtinis atsparumas dilimui.Keraminės medžiagos pasižymi puikiomis kietumo savybėmis, kurios leidžia joms ištverti abrazyvines sąlygas nepažeidžiant didelės žalos.Dėl to sandarikliai tarnauja ilgiau, juos reikia keisti ar prižiūrėti rečiau nei pagamintus iš minkštesnių medžiagų.
Be atsparumo dilimui, keramika taip pat pasižymi išskirtiniu šiluminiu stabilumu.Jie gali atlaikyti aukštą temperatūrą, nesuyra ir nepraranda sandarinimo efektyvumo.Dėl to jie tinkami naudoti aukštoje temperatūroje, kur kitos sandarinimo medžiagos gali sugesti anksčiau laiko.
Galiausiai, keraminiai mechaniniai sandarikliai pasižymi puikiu cheminiu suderinamumu ir atsparumu įvairioms korozinėms medžiagoms.Tai daro juos patraukliu pasirinkimu pramonės šakoms, kurios reguliariai susiduria su stipriomis cheminėmis medžiagomis ir agresyviais skysčiais.
Keraminiai mechaniniai sandarikliai yra būtinikomponentų sandarikliaiskirtas apsaugoti nuo skysčių nutekėjimo pramoninėje įrangoje.Dėl unikalių savybių, tokių kaip atsparumas dilimui, terminis stabilumas ir cheminis suderinamumas, jie yra tinkamiausias pasirinkimas įvairioms reikmėms įvairiose pramonės šakose.
| keraminės fizinės savybės | ||||
| Techninis parametras | vienetas | 95 % | 99 % | 99,50 % |
| Tankis | g/cm3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Kietumas | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Poringumo koeficientas | % | 0.4 | 0.2 | 0.15 |
| Lūžio stiprumas | 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
Mechaninis anglies sandariklis turi ilgą istoriją.Grafitas yra anglies elemento izoforma.1971 m. JAV ištyrė sėkmingą lanksčią grafito mechaninę sandarinimo medžiagą, kuri išsprendė atominės energijos vožtuvo nuotėkį.Po giluminio apdorojimo lankstus grafitas tampa puikia sandarinimo medžiaga, iš kurios gaminami įvairūs anglies mechaniniai sandarikliai, turintys sandarinimo komponentų poveikį.Šie anglies mechaniniai sandarikliai naudojami chemijos, naftos ir elektros energijos pramonėje, pavyzdžiui, aukštos temperatūros skysčių sandarikliai.
Kadangi lankstus grafitas susidaro plečiantis išsiplėtusiam grafitui po aukštos temperatūros, lanksčiame grafite lieka labai mažas interkaliuojančios medžiagos kiekis, bet ne visiškai, todėl interkaliacinės medžiagos buvimas ir sudėtis turi didelę įtaką kokybei. ir gaminio veikimas.
Anglies sandariklio paviršiaus medžiagos pasirinkimas
Pirminis išradėjas naudojo koncentruotą sieros rūgštį kaip oksidantą ir interkalavimo agentą.Tačiau, užtepus metalinio komponento sandariklį, nedidelis lanksčiame grafite likusios sieros kiekis po ilgalaikio naudojimo korozuoja kontaktinį metalą.Atsižvelgdami į tai, kai kurie vietiniai mokslininkai bandė jį patobulinti, pavyzdžiui, Song Kemin, kuris vietoj sieros rūgšties pasirinko acto rūgštį ir organinę rūgštį.rūgštis, lėta azoto rūgštyje ir sumažinta temperatūrą iki kambario temperatūros, pagaminta iš azoto rūgšties ir acto rūgšties mišinio.Kaip įterpimo agentą naudojant azoto rūgšties ir acto rūgšties mišinį, besieris išsiplėtęs grafitas buvo paruoštas naudojant kalio permanganatą kaip oksidantą, o acto rūgštis lėtai pridedama į azoto rūgštį.Temperatūra sumažinama iki kambario temperatūros ir gaminamas azoto rūgšties ir acto rūgšties mišinys.Tada į šį mišinį pridedamas natūralus dribsnių grafitas ir kalio permanganatas.Nuolat maišant temperatūra yra 30 C. Po reakcijos 40 min., vanduo nuplaunamas iki neutralaus ir džiovinamas 50-60 C temperatūroje, o išsiplėtęs grafitas gaminamas išplėtus aukštoje temperatūroje.Šiuo metodu nevyksta vulkanizacija su sąlyga, kad gaminys gali pasiekti tam tikrą plėtimosi tūrį, kad būtų pasiektas santykinai stabilus sandarinimo medžiagos pobūdis.
| 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 |
| Suspaudimo stiprumas | 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 |
| Temperatūros | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Silicio karbido mechaniniai sandarikliai
Silicio karbidas (SiC) taip pat žinomas kaip karborundas, pagamintas iš kvarcinio smėlio, naftos kokso (arba anglies kokso), medžio drožlių (kurių reikia dėti gaminant žalią silicio karbidą) ir pan.Silicio karbidas taip pat turi reto gamtoje mineralo – šilkmedžio.Šiuolaikinėse C, N, B ir kitose aukštųjų technologijų ugniai atspariose žaliavose silicio karbidas yra viena iš plačiausiai naudojamų ir ekonomiškiausių medžiagų, kurią galima pavadinti auksiniu plieno smėliu arba ugniai atspariu smėliu.Šiuo metu Kinijos pramoninė silicio karbido gamyba yra padalinta į juodą silicio karbidą ir žalią 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 daugybę rūšių pagal skirtingą taikymo aplinką.Paprastai jis naudojamas daugiau mechaniškai.Pavyzdžiui, silicio karbidas yra ideali medžiaga silicio karbido mechaniniam sandarikliui dėl gero atsparumo cheminei korozijai, didelio stiprumo, didelio kietumo, gero atsparumo dilimui, mažo trinties koeficiento ir atsparumo aukštai temperatūrai.
SIC sandarinimo žiedus galima suskirstyti į statinį žiedą, judantį žiedą, plokščią žiedą ir pan.Iš SiC silicio galima pagaminti įvairius karbido gaminius, tokius kaip sukamasis silicio karbido žiedas, silicio karbido stacionari sėdynė, silicio karbido įvorė ir tt, 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 kietojo lydinio, todėl jis gali būti naudojamas esant aukštai PV vertei, ypač esant stipriai rūgščiai ir stipriam šarmui.
Sumažinta SIC trintis yra vienas iš pagrindinių privalumų naudojant jį mechaniniuose sandarikliuose.Todėl SIC gali atlaikyti nusidėvėjimą geriau nei kitos medžiagos, todėl pailgėja sandariklio tarnavimo laikas.Be to, sumažinta 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, nesugesdamas ir nesulūžęs.Dėl to tai puiki medžiaga tiems tikslams, kuriems reikalingas didelis patikimumas ir ilgaamžiškumas.
Jį taip pat galima iš naujo uždengti ir poliruoti, kad per visą tarnavimo laiką sandariklį būtų galima atnaujinti kelis kartus.Paprastai jis naudojamas daugiau mechaniškai, pavyzdžiui, mechaniniuose sandarikliuose dėl gero atsparumo cheminei korozijai, didelio stiprumo, didelio kietumo, gero atsparumo dilimui, mažo trinties koeficiento ir atsparumo aukštai temperatūrai.
Naudojant mechaniniams sandariklių paviršiams, silicio karbidas pagerina našumą, padidina sandariklio tarnavimo laiką, sumažina priežiūros išlaidas ir sumažina besisukančios įrangos, pvz., turbinų, kompresorių ir išcentrinių siurblių, eksploatavimo išlaidas.Silicio karbidas gali turėti skirtingas savybes, priklausomai nuo to, kaip jis buvo pagamintas.Reakcijoje surištas silicio karbidas susidaro sujungiant silicio karbido daleles viena su kita reakcijos procese.
Šis procesas didelės įtakos daugumos fizinių ir šiluminių medžiagos savybių neturi, tačiau apriboja medžiagos cheminį atsparumą.Dažniausios cheminės medžiagos, dėl kurių kyla problemų, yra šarmai (ir kitos aukšto pH cheminės medžiagos) ir stiprios rūgštys, todėl su reakcijomis susieto silicio karbido neturėtų būti naudojamas šiems tikslams.
Reakcinis sukepintas infiltruotassilicio karbidas.Tokioje medžiagoje originalios SIC medžiagos poros užpildomos prasiskverbimo procese išdeginant metalinį silicį, taip atsiranda antrinis SiC ir medžiaga įgauna išskirtines mechanines savybes, tampa atspari dilimui.Dėl minimalaus susitraukimo jis gali būti naudojamas didelių ir sudėtingų dalių gamyboje su nedideliais leistinais nuokrypiais.Tačiau silicio kiekis riboja maksimalią darbinę temperatūrą iki 1350 °C, cheminis atsparumas taip pat ribojamas iki maždaug pH 10. Medžiaga nerekomenduojama naudoti agresyvioje šarminėje aplinkoje.
Sukepintassilicio karbidas gaunamas sukepinant iš anksto suspaustą labai smulkią SIC granulę 2000 °C temperatūroje, kad susidarytų tvirti ryšiai tarp medžiagos grūdelių.
Pirmiausia sustorėja gardelė, vėliau sumažėja poringumas, galiausiai sukepa ryšiai tarp grūdelių.Tokio apdorojimo procese pastebimas produkto susitraukimas – apie 20%.
SSIC sandarinimo žiedas yra atsparus visoms cheminėms medžiagoms.Kadangi jo struktūroje nėra metalinio silicio, jis gali būti naudojamas iki 1600C temperatūroje, nepakenkiant jo stiprumui.
| savybių | 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) |
| Elastinis modulis (Gpa) | ≥ 400 | ≥ 410 |
| SiC kiekis (%) | ≥ 85 % | ≥ 99 % |
| Si kiekis (%) | ≤15 % | 0,10 % |
| Lenkimo stiprumas (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Atsparumas gniuždymui (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 atsparumu korozijai.Jis žinomas kaip „pramoninis dantis“.Dėl savo puikių eksploatacinių savybių jis buvo plačiai naudojamas karinėje pramonėje, aviacijos, mechaninio apdirbimo, metalurgijos, naftos gręžimo, elektroninių ryšių, architektūros ir kitose srityse.Pavyzdžiui, siurbliuose, kompresoriuose ir maišytuvuose volframo karbido žiedas naudojamas kaip mechaniniai sandarikliai.Dėl gero atsparumo dilimui ir didelio kietumo jis tinkamas gaminti atsparias dilimui detales, turinčias aukštą temperatūrą, trintį ir koroziją.
Pagal cheminę sudėtį ir naudojimo ypatybes 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 trapioms medžiagoms, tokioms kaip ketus, spalvotieji metalai ir nemetalinės medžiagos, apdoroti.
Stellite (YT) sudarytas iš WC, TiC ir Co. Į lydinį pridėjus TiC, jo atsparumas dilimui pagerėjo, tačiau sumažėjo atsparumas lenkimui, šlifavimo charakteristikos ir šilumos laidumas.Dėl savo trapumo esant žemai temperatūrai, jis tinkamas tik greitam bendrų medžiagų pjovimui, o ne trapių medžiagų apdirbimui.
Į lydinį pridedamas volframo titano tantalo (niobio) kobaltas (YW), kad padidintų kietumą aukštoje temperatūroje, stiprumą ir atsparumą dilimui naudojant atitinkamą tantalo karbido arba niobio karbido kiekį.Tuo pačiu metu kietumas taip pat pagerinamas dėl geresnio visapusiško pjovimo.Jis daugiausia naudojamas kietoms medžiagoms pjauti ir pertraukiamam pjovimui.
Karbonizuoto titano bazinė klasė (YN) yra kietas lydinys, kurio kieta fazė yra TiC, nikelis ir molibdenas.Jo pranašumai yra didelis kietumas, atsparumas sukibimui, apsauga nuo pusmėnulio nusidėvėjimo ir antioksidacijos.Esant aukštesnei nei 1000 laipsnių temperatūrai, jis vis tiek gali būti apdirbamas.Jis taikomas nepertraukiamai legiruotojo plieno ir grūdinamojo plieno apdailai.
| modelis | nikelio kiekis (masės proc.) | 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 proc.) | 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 |