نحوه انتخاب ماده مناسب برای مهر و موم شفت مکانیکی

انتخاب ماده برای مهر و موم شما مهم است زیرا در تعیین کیفیت، طول عمر و عملکرد یک برنامه کاربردی و کاهش مشکلات در آینده نقش دارد. در اینجا، ما نگاهی می اندازیم به اینکه چگونه محیط بر انتخاب مواد مهر و موم تأثیر می گذارد، و همچنین برخی از رایج ترین مواد و کاربردهایی که برای آنها مناسب است.

عوامل محیطی

محیطی که مهر و موم در معرض آن قرار می گیرد هنگام انتخاب طرح و مواد بسیار مهم است. تعدادی ویژگی کلیدی وجود دارد که مواد آب بند برای همه محیط ها به آن نیاز دارند، از جمله ایجاد یک صفحه آب بندی پایدار، قادر به انتقال گرما، مقاوم در برابر مواد شیمیایی و مقاومت در برابر سایش خوب.

در برخی از محیط‌ها، این ویژگی‌ها باید قوی‌تر از محیط‌های دیگر باشند. سایر خواص مواد که باید هنگام در نظر گرفتن محیط مورد توجه قرار گیرند عبارتند از سختی، سفتی، انبساط حرارتی، سایش و مقاومت شیمیایی. در نظر گرفتن این موارد به شما کمک می کند تا مواد ایده آل برای مهر و موم خود را پیدا کنید.

محیط همچنین می تواند تعیین کند که آیا هزینه یا کیفیت مهر و موم می تواند اولویت بندی شود. برای محیط‌های ساینده و خشن، آب‌بندی‌ها ممکن است گران‌تر باشند زیرا مواد باید به اندازه کافی قوی باشند تا بتوانند در این شرایط مقاومت کنند.

برای چنین محیط‌هایی، صرف هزینه برای آب‌بندی باکیفیت به مرور زمان بازپرداخت می‌شود، زیرا به جلوگیری از خاموش شدن، تعمیرات، و نوسازی یا جایگزینی آب‌بند پرهزینه که منجر به آب‌بندی با کیفیت پایین‌تر می‌شود، کمک می‌کند. با این حال، در کاربردهای پمپاژ با سیال بسیار تمیزی که خاصیت روان کنندگی دارد، می توان آب بندی ارزان تری را به نفع بلبرینگ های با کیفیت بالاتر خریداری کرد.

مواد مهر و موم رایج

کربن

کربن مورد استفاده در وجوه مهر و موم مخلوطی از کربن آمورف و گرافیت است که درصد هر کدام مشخص کننده خواص فیزیکی در درجه نهایی کربن است. این ماده ای بی اثر و پایدار است که می تواند خود روان کننده باشد.

این به طور گسترده ای به عنوان یکی از جفت وجه های انتهایی در مهر و موم های مکانیکی استفاده می شود، و همچنین یک ماده محبوب برای مهر و موم های محیطی و رینگ های پیستون تحت مقادیر خشک یا کمی روغن کاری است. این مخلوط کربن/گرافیت همچنین می تواند با مواد دیگر آغشته شود تا ویژگی های متفاوتی مانند کاهش تخلخل، بهبود عملکرد سایش یا استحکام بهتر به آن بدهد.

مهر و موم کربن آغشته به رزین ترموست رایج‌ترین نوع آب‌بند مکانیکی است، که بیشتر کربن‌های آغشته به رزین می‌توانند در طیف وسیعی از مواد شیمیایی از بازهای قوی تا اسیدهای قوی عمل کنند. آنها همچنین دارای خواص اصطکاک خوبی و مدول کافی برای کمک به کنترل اعوجاج فشار هستند. این ماده برای کارکرد عمومی تا 260 درجه سانتیگراد (500 درجه فارنهایت) در آب، خنک کننده ها، سوخت، روغن، محلول های شیمیایی سبک و کاربردهای غذایی و دارویی مناسب است.

مهر و موم های کربن آغشته به آنتیموان نیز به دلیل استحکام و مدول آنتیموان موفقیت آمیز بوده و برای کاربردهای فشار بالا در مواقعی که به مواد قوی تر و سفت تر نیاز است، مناسب است. این مهر و موم ها همچنین در کاربردهایی با سیالات با ویسکوزیته بالا یا هیدروکربن های سبک در برابر تاول زدن مقاوم تر هستند، که آن را به درجه استاندارد برای بسیاری از کاربردهای پالایشگاهی تبدیل می کند.

کربن همچنین می‌تواند با عوامل سازنده فیلم مانند فلوراید برای اجرای خشک، کاربردهای برودتی و خلاء، یا بازدارنده‌های اکسیداسیون مانند فسفات‌ها برای دمای بالا، سرعت بالا و کاربردهای توربین تا 800 فوت در ثانیه و حدود 537 درجه سانتی‌گراد (1000 درجه فارنهایت) آغشته شود.

سرامیک

سرامیک ها مواد غیرآلی غیر فلزی هستند که از ترکیبات طبیعی یا مصنوعی، معمولاً اکسید آلومینا یا آلومینا ساخته می شوند. این دارای نقطه ذوب بالا، سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر اکسیداسیون است، بنابراین به طور گسترده در صنایعی مانند ماشین آلات، مواد شیمیایی، نفت، داروسازی و خودرو استفاده می شود.

همچنین دارای خواص دی الکتریک عالی است و معمولا برای عایق های الکتریکی، اجزای مقاوم در برابر سایش، رسانه های سنگ زنی و اجزای دمای بالا استفاده می شود. در خلوص بالا، آلومینا مقاومت شیمیایی بسیار خوبی در برابر بیشتر سیالات فرآیندی به غیر از برخی اسیدهای قوی دارد که منجر به استفاده از آن در بسیاری از کاربردهای آب بندی مکانیکی می شود. با این حال، آلومینا می تواند به راحتی تحت شوک حرارتی شکسته شود، که استفاده از آن را در برخی از کاربردهایی که ممکن است مشکل ساز باشد، محدود کرده است.

کاربید سیلیکون

کاربید سیلیکون از ترکیب سیلیس و کک ساخته می شود. از نظر شیمیایی شبیه به سرامیک است، اما کیفیت روغن کاری بهتری دارد و سخت‌تر است، که آن را به یک راه‌حل مقاوم برای محیط‌های سخت تبدیل می‌کند.

همچنین می‌توان آن را دوباره وصل کرد و صیقل داد تا یک مهر و موم را بتوان چندین بار در طول عمر خود بازسازی کرد. به طور کلی بیشتر به صورت مکانیکی استفاده می شود، مانند مهر و موم های مکانیکی به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی شیمیایی، استحکام بالا، سختی بالا، مقاومت در برابر سایش خوب، ضریب اصطکاک کوچک و مقاومت در برابر دمای بالا.

هنگامی که کاربید سیلیکون برای سطوح آب بندی مکانیکی استفاده می شود، باعث بهبود عملکرد، افزایش عمر آب بندی، هزینه های تعمیر و نگهداری کمتر و هزینه های جاری کمتر برای تجهیزات دوار مانند توربین ها، کمپرسورها و پمپ های گریز از مرکز می شود. کاربید سیلیکون بسته به نحوه تولید می تواند خواص متفاوتی داشته باشد. کاربید سیلیکون پیوند شده با واکنش از پیوند ذرات کاربید سیلیکون به یکدیگر در یک فرآیند واکنش تشکیل می شود.

این فرآیند به طور قابل توجهی بر بسیاری از خواص فیزیکی و حرارتی مواد تأثیر نمی گذارد، اما مقاومت شیمیایی مواد را محدود می کند. رایج ترین مواد شیمیایی که مشکل ساز هستند، مواد سوزاننده (و سایر مواد شیمیایی با pH بالا) و اسیدهای قوی هستند، بنابراین کاربید سیلیکون پیونددار واکنش نباید با این کاربردها استفاده شود.

کاربید سیلیکون خود پخته شده با پخت ذرات کاربید سیلیکون به طور مستقیم با یکدیگر با استفاده از مواد کمکی تف جوشی غیر اکسیدی در یک محیط بی اثر در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد ساخته می شود. به دلیل فقدان ماده ثانویه (مانند سیلیکون)، مواد متخلخل مستقیم از نظر شیمیایی تقریباً در برابر هر سیال و شرایط فرآیندی که احتمالاً در یک پمپ گریز از مرکز دیده می شود، مقاوم است.

کاربید تنگستن

کاربید تنگستن یک ماده بسیار متنوع مانند کاربید سیلیکون است، اما برای کاربردهای فشار بالا مناسب‌تر است، زیرا خاصیت ارتجاعی بالاتری دارد که به آن اجازه می‌دهد خیلی کمی خم شود و از اعوجاج صورت جلوگیری کند. مانند کاربید سیلیکون، می توان آن را دوباره بچرخانید و جلا داد.

کاربیدهای تنگستن اغلب به صورت کاربیدهای سیمانی تولید می‌شوند، بنابراین هیچ تلاشی برای چسباندن کاربید تنگستن به خود وجود ندارد. یک فلز ثانویه برای اتصال یا سیمان کردن ذرات کاربید تنگستن به یکدیگر اضافه می شود و در نتیجه ماده ای به وجود می آید که خواص ترکیبی کاربید تنگستن و چسب فلزی را دارد.

این امر با ارائه چقرمگی و استحکام ضربه ای بیشتر نسبت به کاربید تنگستن به تنهایی به نفع خود استفاده شده است. یکی از نقاط ضعف کاربید تنگستن سیمانی، چگالی بالای آن است. در گذشته، کاربید تنگستن متصل به کبالت مورد استفاده قرار می گرفت، اما به تدریج با کاربید تنگستن متصل به نیکل جایگزین شد زیرا طیف وسیعی از سازگاری شیمیایی مورد نیاز برای صنعت را نداشت.

کاربید تنگستن متصل به نیکل به طور گسترده برای سطوح آب بندی که در آن خواص استحکام و چقرمگی بالا مورد نظر است استفاده می شود و سازگاری شیمیایی خوبی دارد که عموماً توسط نیکل آزاد محدود می شود.

GFPTFE

GFPTFE مقاومت شیمیایی خوبی دارد و شیشه اضافه شده اصطکاک وجه های آب بندی را کاهش می دهد. برای کاربردهای نسبتاً تمیز ایده آل است و نسبت به سایر مواد ارزان تر است. انواع فرعی برای تطبیق بهتر مهر و موم با الزامات و محیط وجود دارد و عملکرد کلی آن را بهبود می بخشد.

بونا

Buna (همچنین به عنوان لاستیک نیتریل شناخته می شود) یک الاستومر مقرون به صرفه برای حلقه های O، درزگیرها و محصولات قالب گیری است. این به دلیل عملکرد مکانیکی خود شناخته شده است و در کاربردهای نفتی، پتروشیمی و شیمیایی عملکرد خوبی دارد. همچنین به دلیل انعطاف ناپذیری که دارد به طور گسترده برای نفت خام، آب، الکل های مختلف، گریس سیلیکون و مایعات هیدرولیک استفاده می شود.

از آنجایی که Buna یک کوپلیمر لاستیک مصنوعی است، در کاربردهایی که نیاز به چسبندگی فلز و مواد مقاوم در برابر سایش دارند، به خوبی عمل می‌کند و این زمینه شیمیایی نیز آن را برای کاربردهای درزگیر ایده‌آل می‌کند. علاوه بر این، می تواند دمای پایین را تحمل کند زیرا با مقاومت اسیدی ضعیف و قلیایی ملایم طراحی شده است.

Buna در کاربردهایی با عوامل شدید مانند دماهای بالا، آب و هوا، نور خورشید و کاربردهای مقاومت در برابر بخار محدود است و با مواد ضدعفونی کننده تمیز در محل (CIP) حاوی اسیدها و پراکسیدها مناسب نیست.

EPDM

EPDM یک لاستیک مصنوعی است که معمولاً در مصارف خودروسازی، ساختمانی و مکانیکی برای مهر و موم و حلقه های O، لوله و واشر استفاده می شود. گرانتر از Buna است، اما به دلیل استحکام کششی بالا و طولانی مدت، می تواند انواع مختلفی از خواص حرارتی، آب و هوایی و مکانیکی را تحمل کند. همه کاره و ایده آل برای کاربردهای آب، کلر، سفید کننده و سایر مواد قلیایی است.

به دلیل خاصیت کشسانی و چسبندگی، پس از کشش، EPDM بدون توجه به دما به شکل اولیه خود باز می گردد. EPDM برای روغن های نفتی، سیالات، هیدروکربن های کلردار یا حلال های هیدروکربنی توصیه نمی شود.

ویتون

Viton یک محصول لاستیکی هیدروکربنی فلوئوردار و با کارایی بالا با ماندگاری بالا است که بیشتر در O-Ring ها و مهر و موم ها استفاده می شود. این گرانتر از سایر مواد لاستیکی است اما برای چالش برانگیزترین و سخت ترین نیازهای آب بندی گزینه ارجح است.

مقاوم در برابر ازن، اکسیداسیون و شرایط آب و هوایی شدید، از جمله موادی مانند هیدروکربن های آلیفاتیک و آروماتیک، مایعات هالوژنه و مواد اسیدی قوی، یکی از قوی ترین فلورالاستومرها است.

انتخاب مواد مناسب برای آب بندی برای موفقیت یک برنامه مهم است. در حالی که بسیاری از مواد مهر و موم مشابه هستند، هر کدام اهداف مختلفی را برای رفع هر نیاز خاصی انجام می دهند.