Механикалық тығыздағыштаркөптеген әртүрлі салалар үшін ағып кетуді болдырмауда өте маңызды рөл атқарады. Теңіз өнеркәсібінде барсорғының механикалық тығыздағыштары, айналмалы білік механикалық тығыздағыштар. Ал мұнай-газ саласында баркартриджді механикалық тығыздағыштар,бөлінген механикалық тығыздағыштар немесе құрғақ газ механикалық тығыздағыштар. Автокөлік өнеркәсібінде су механикалық тығыздағыштар бар. Ал химия өнеркәсібінде араластырғыш механикалық тығыздағыштар (араластырғыш механикалық тығыздағыштар) және компрессорлық механикалық тығыздағыштар бар.
Әртүрлі пайдалану жағдайына байланысты ол әртүрлі материалмен механикалық тығыздау ерітіндісін қажет етеді. Ол үшін материалдың көптеген түрлері қолданыладымеханикалық білік тығыздағыштар керамикалық механикалық тығыздағыштар, көміртекті механикалық тығыздағыштар, силикон карбидті механикалық тығыздағыштар сияқты,SSIC механикалық тығыздағыштар жәнеTC механикалық тығыздағыштар.
Керамикалық механикалық тығыздағыштар
Керамикалық механикалық тығыздағыштар айналмалы білік пен тұрақты корпус сияқты екі бет арасындағы сұйықтықтардың ағып кетуіне жол бермеуге арналған әртүрлі өнеркәсіптік қолданбаларда маңызды құрамдас бөліктер болып табылады. Бұл тығыздағыштар ерекше тозуға төзімділігі, коррозияға төзімділігі және төтенше температураға төтеп беру қабілеті үшін жоғары бағаланады.
Керамикалық механикалық тығыздағыштардың негізгі рөлі сұйықтықтың жоғалуын немесе ластануын болдырмау арқылы жабдықтың тұтастығын сақтау болып табылады. Олар мұнай мен газды, химиялық өңдеуді, суды тазартуды, фармацевтиканы және тамақ өңдеуді қоса алғанда көптеген салаларда қолданылады. Бұл тығыздағыштардың кеңінен қолданылуы олардың берік құрылысына жатқызылуы мүмкін; олар басқа тығыздағыш материалдармен салыстырғанда жоғары өнімділік сипаттамаларын ұсынатын жетілдірілген керамикалық материалдардан жасалған.
Керамикалық механикалық тығыздағыштар екі негізгі компоненттен тұрады: бірі механикалық стационарлық бет (әдетте керамикалық материалдан жасалған), екіншісі механикалық айналмалы бет (әдетте көміртекті графиттен жасалған). Тығыздау әрекеті екі бетті серіппе күшін пайдаланып, сұйықтықтың ағып кетуіне қарсы тиімді тосқауыл жасау арқылы бір-біріне басылғанда орын алады. Жабдық жұмыс істеп тұрған кезде, тығыздағыш беттер арасындағы майлау пленкасы тығыз тығыздағышты сақтай отырып, үйкеліс пен тозуды азайтады.
Керамикалық механикалық тығыздағыштарды басқа түрлерден ерекшелендіретін маңызды фактордың бірі олардың тозуға тамаша төзімділігі болып табылады. Керамикалық материалдар абразивті жағдайларға айтарлықтай зақым келтірместен төтеп беруге мүмкіндік беретін тамаша қаттылық қасиеттеріне ие. Бұл жұмсақ материалдардан жасалғандарға қарағанда жиі ауыстыруды немесе техникалық қызмет көрсетуді қажет ететін ұзақ мерзімді тығыздағыштарға әкеледі.
Тозуға төзімділіктен басқа, керамика ерекше термиялық тұрақтылықты көрсетеді. Олар тозуға ұшырамай немесе тығыздау тиімділігін жоғалтпай жоғары температураға төтеп бере алады. Бұл оларды басқа тығыздағыш материалдар мерзімінен бұрын істен шығуы мүмкін жоғары температуралық қолданбаларда пайдалануға жарамды етеді.
Соңында, керамикалық механикалық тығыздағыштар әртүрлі коррозиялық заттарға төзімділікпен тамаша химиялық үйлесімділікті ұсынады. Бұл оларды қатты химиялық заттармен және агрессивті сұйықтықтармен үнемі айналысатын салалар үшін тартымды таңдау жасайды.
Керамикалық механикалық тығыздағыштар өте маңыздықұрамдас тығыздағыштарөнеркәсіптік жабдықта сұйықтықтың ағып кетуін болдырмауға арналған. Олардың тозуға төзімділік, термиялық тұрақтылық және химиялық үйлесімділік сияқты бірегей қасиеттері оларды көптеген салалардағы әртүрлі қолданбалар үшін таңдаулы таңдау жасайды.
| керамикалық физикалық қасиеті | ||||
| Техникалық параметр | бірлік | 95% | 99% | 99,50% |
| Тығыздығы | г/см3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Қаттылық | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Кеуектілік деңгейі | % | 0.4 | 0.2 | 0,15 |
| Сыну күші | МПа | 250 | 310 | 350 |
| Жылудың кеңею коэффициенті | 10(-6)/К | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Жылу өткізгіштік | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Көміртекті механикалық тығыздағыштар
Механикалық көміртекті тығыздағыштың ұзақ тарихы бар. Графит – көміртегі элементінің изоформасы. 1971 жылы Америка Құрама Штаттары атом энергиясы клапанының ағып кетуін шешетін сәтті икемді графитті механикалық тығыздағыш материалды зерттеді. Терең өңдеуден кейін иілгіш графит тығыздағыш компоненттердің әсерімен әртүрлі көміртекті механикалық тығыздағыштар жасалатын тамаша тығыздағыш материалға айналады. Бұл көміртекті механикалық тығыздағыштар химия, мұнай, электр энергетикасы салаларында, мысалы, жоғары температуралы сұйықтық тығыздағыштарында қолданылады.
Иілгіш графит жоғары температурадан кейін кеңейтілген графиттің кеңеюінен түзілетіндіктен, иілгіш графитте қалған интеркализатордың мөлшері өте аз, бірақ толық емес, сондықтан интеркалация агентінің болуы мен құрамы оның сапасына үлкен әсер етеді. және өнімнің өнімділігі.
Көміртекті тығыздағыш материалды таңдау
Бастапқы өнертапқыш тотықтырғыш және интеркализатор ретінде концентрлі күкірт қышқылын пайдаланды. Дегенмен, металл құрамдас бөлігінің тығыздағышына жағылғаннан кейін, икемді графитте қалған күкірттің аз мөлшері ұзақ уақыт пайдаланудан кейін жанасатын металды коррозияға ұшыратады. Осы жағдайды ескере отырып, кейбір отандық ғалымдар оны жақсартуға тырысты, мысалы, Сүн Кемин күкірт қышқылының орнына сірке қышқылы мен органикалық қышқылды таңдады. қышқыл, азот қышқылында баяу және температураны бөлме температурасына дейін төмендетеді, азот қышқылы мен сірке қышқылының қоспасынан жасалған. Енгізу агенті ретінде азот қышқылы мен сірке қышқылының қоспасын пайдалану арқылы күкіртсіз кеңейтілген графит тотықтырғыш ретінде калий перманганатымен дайындалды, ал сірке қышқылы азот қышқылына баяу қосылды. Температура бөлме температурасына дейін төмендетіліп, азот қышқылы мен сірке қышқылының қоспасы жасалады. Содан кейін бұл қоспаға табиғи үлпек графиті мен калий перманганаты қосылады. Тұрақты араластыру кезінде температура 30 C. Реакциядан 40 минут өткеннен кейін су бейтарапқа дейін жуылады және 50 ~ 60 C температурада кептіріледі, ал кеңейтілген графит жоғары температурада кеңеюден кейін жасалады. Бұл әдіс герметикалық материалдың салыстырмалы тұрақты сипатына қол жеткізу үшін өнімнің белгілі бір кеңею көлеміне жетуі шартында вулканизацияға қол жеткізе алмайды.
| Түр | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Бренд | Сіңдірілген | Сіңдірілген | Сіңдірілген фенол | Сурьма көміртегі(А) | |||||
| Тығыздығы | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Сынық күші | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Қысу күші | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Қаттылық | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Кеуектілік | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Температуралар | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Кремний карбиді механикалық тығыздағыштар
Кремний карбиді (SiC) карборунд ретінде де белгілі, ол кварц құмынан, мұнай коксынан (немесе көмір коксынан), ағаш жоңқаларынан (жасыл кремний карбидін өндіру кезінде қосу қажет) және т.б. Кремний карбидінің табиғатта сирек кездесетін минералы тұт бар. Қазіргі заманғы C, N, B және басқа тотықсыз жоғары технологиялық отқа төзімді шикізатта кремний карбиді ең көп қолданылатын және үнемді материалдардың бірі болып табылады, оны алтын болат құм немесе отқа төзімді құм деп атауға болады. Қазіргі уақытта Қытайдың кремний карбидінің өнеркәсіптік өндірісі қара кремний карбиді және жасыл кремний карбиді болып бөлінеді, олардың екеуі де 3,20 ~ 3,25 пропорциясы және микроқаттылығы 2840 ~ 3320 кг/м² болатын алтыбұрышты кристалдар болып табылады.
Кремний карбиді өнімдері әртүрлі қолдану ортасына сәйкес көптеген түрлерге жіктеледі. Ол әдетте механикалық түрде қолданылады. Мысалы, кремний карбиді жақсы химиялық коррозияға төзімділігі, жоғары беріктігі, жоғары қаттылығы, жақсы тозуға төзімділігі, шағын үйкеліс коэффициенті және жоғары температураға төзімділігі арқасында кремний карбиді механикалық тығыздағыш үшін тамаша материал болып табылады.
SIC тығыздағыш сақиналарын статикалық сақина, қозғалатын сақина, жалпақ сақина және т.б. бөлуге болады. SiC кремнийін тұтынушылардың арнайы талаптарына сәйкес кремний карбиді айналмалы сақина, кремний карбиді стационарлық орындық, кремний карбиді бұта және т.б. сияқты әртүрлі карбидті өнімдерге жасауға болады. Ол сондай-ақ графит материалымен бірге қолданылуы мүмкін және оның үйкеліс коэффициенті алюминий тотығы керамикасынан және қатты қорытпадан аз, сондықтан оны жоғары PV мәнінде, әсіресе күшті қышқыл мен күшті сілті жағдайында қолдануға болады.
SIC үйкелісінің төмендеуі оны механикалық тығыздағыштарда қолданудың негізгі артықшылықтарының бірі болып табылады. Сондықтан SIC басқа материалдарға қарағанда тозуға төтеп бере алады, бұл тығыздағыштың қызмет ету мерзімін ұзартады. Сонымен қатар, SIC үйкелісінің төмендеуі майлау қажеттілігін азайтады. Майлаудың болмауы ластану мен коррозия мүмкіндігін азайтады, тиімділік пен сенімділікті арттырады.
SIC сонымен қатар тозуға үлкен төзімділікке ие. Бұл оның бұзылмай немесе бұзылмай үздіксіз пайдалануға төтеп бере алатынын көрсетеді. Бұл оны сенімділік пен ұзақ мерзімділіктің жоғары деңгейін талап ететін пайдалану үшін тамаша материал етеді.
Сондай-ақ, оны қайта төсеуге және жылтыратуға болады, сондықтан тығыздағышты пайдалану мерзімі ішінде бірнеше рет жөндеуге болады. Ол әдетте жақсы химиялық коррозияға төзімділігі, жоғары беріктігі, жоғары қаттылығы, жақсы тозуға төзімділігі, шағын үйкеліс коэффициенті және жоғары температураға төзімділігі үшін механикалық тығыздағыштар сияқты механикалық түрде қолданылады.
Механикалық тығыздағыш беттер үшін пайдаланылған кезде кремний карбиді өнімділікті арттырады, тығыздағыштың қызмет ету мерзімін ұзартады, техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады және турбиналар, компрессорлар және орталықтан тепкіш сорғылар сияқты айналмалы жабдықтың жұмыс құнын төмендетеді. Кремний карбидінің қалай жасалғанына байланысты әртүрлі қасиеттер болуы мүмкін. Реакциялық байланысқан кремний карбиді реакция процесінде кремний карбиді бөлшектерін бір-бірімен байланыстыру арқылы түзіледі.
Бұл процесс материалдың физикалық және жылулық қасиеттерінің көпшілігіне айтарлықтай әсер етпейді, бірақ ол материалдың химиялық төзімділігін шектейді. Мәселе болып табылатын ең көп таралған химиялық заттар каустиктер (және басқа да жоғары рН химиялық заттар) және күшті қышқылдар болып табылады, сондықтан реакциямен байланысқан кремний карбиді осы қолданбаларда пайдаланылмауы керек.
Реакциялық инфильтрацияланғанкремний карбиді. Мұндай материалда бастапқы SIC материалының тесіктері инфильтрация процесінде металл кремнийді жағу арқылы толтырылады, осылайша екіншілік SiC пайда болады және материал тозуға төзімді бола отырып, ерекше механикалық қасиеттерге ие болады. Ең аз шөгуінің арқасында оны төзімділіктері жақын үлкен және күрделі бөлшектерді өндіруде қолдануға болады. Дегенмен, кремний құрамы максималды жұмыс температурасын 1350 °C дейін шектейді, химиялық төзімділік те шамамен рН 10-мен шектеледі. Материалды агрессивті сілтілі орталарда пайдалану ұсынылмайды.
Агломерленгенкремний карбиді материал түйіршіктері арасында берік байланыстар құру үшін алдын ала сығылған өте жұқа SIC түйіршіктерін 2000 °C температурада агломерациялау арқылы алынады.
Алдымен тор қалыңдайды, содан кейін кеуектілік азаяды, ең соңында дәндер арасындағы байланыстар агломерацияланады. Мұндай өңдеу процесінде өнімнің айтарлықтай шөгуі орын алады - шамамен 20%.
SSIC тығыздағыш сақинасы барлық химиялық заттарға төзімді. Құрылымында металл кремний болмағандықтан, оны 1600С-қа дейінгі температурада оның беріктігіне әсер етпей пайдалануға болады.
| қасиеттері | R-SiC | S-SiC |
| Кеуектілік (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Тығыздығы (г/см3) | 3.05 | 3,1~3,15 |
| Қаттылық | 110~125 (HS) | 2800 (кг/мм2) |
| Серпімді модуль (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC мазмұны (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si мазмұны (%) | ≤15% | 0,10% |
| Иілу күші (Мпа) | ≥350 | 450 |
| Қысу күші (кг/мм2) | ≥2200 | 3900 |
| Жылулық кеңею коэффициенті (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Ыстыққа төзімділік (атмосферада) (℃) | 1300 | 1600 |
TC механикалық тығыздағыш
ТК материалдары жоғары қаттылық, беріктік, тозуға төзімділік және коррозияға төзімділік ерекшеліктеріне ие. Ол «өндірістік тіс» ретінде белгілі. Өзінің жоғары өнімділігіне байланысты ол әскери өнеркәсіпте, аэроғарыш өнеркәсібінде, механикалық өңдеуде, металлургияда, мұнай бұрғылауда, электронды байланыста, сәулетте және басқа салаларда кеңінен қолданылды. Мысалы, сорғыларда, компрессорларда және араластырғыштарда механикалық тығыздағыштар ретінде вольфрам карбиді сақинасы қолданылады. Жақсы тозуға төзімділік және жоғары қаттылық оны жоғары температураға, үйкеліске және коррозияға төзімді тозуға төзімді бөлшектерді жасауға жарамды етеді.
Химиялық құрамы мен қолдану сипаттамалары бойынша ТК төрт санатқа бөлуге болады: вольфрам кобальт (YG), вольфрам-титан (YT), вольфрам титан тантал (YW) және титан карбиді (YN).
Вольфрам кобальт (YG) қатты қорытпасы WC және Co-дан тұрады. Ол шойын, түсті металдар және металл емес материалдар сияқты сынғыш материалдарды өңдеуге жарамды.
Стеллит (YT) WC, TiC және Co тұрады. Қорытпаға TiC қосудың арқасында оның тозуға төзімділігі жақсарады, бірақ иілу беріктігі, тегістеу өнімділігі және жылу өткізгіштігі төмендеді. Төмен температурада сынғыш болғандықтан, ол сынғыш материалдарды өңдеуге емес, жалпы материалдарды жоғары жылдамдықпен кесуге ғана жарамды.
Вольфрам титан тантал (ниобий) кобальт (YW) қорытпаға тантал карбиді немесе ниобий карбидінің тиісті мөлшері арқылы жоғары температурадағы қаттылықты, беріктікті және тозуға төзімділікті арттыру үшін қосылады. Сонымен қатар, жақсырақ кесу өнімділігінің арқасында қаттылық жақсарады. Ол негізінен қатты кесетін материалдар мен үзік-үзік кесу үшін қолданылады.
Көмірленген титанның негізгі класы (YN) - бұл TiC, никель және молибденнің қатты фазасы бар қатты қорытпа. Оның артықшылығы жоғары қаттылық, байланыстыруға қарсы қабілет, жарты ай тозуға қарсы және тотығуға қарсы қабілет. 1000 градустан жоғары температурада оны әлі де өңдеуге болады. Ол легирленген болат пен сөндіргіш болатты үздіксіз өңдеуге қолданылады.
| үлгі | никель мөлшері (салмағы%) | тығыздық (г/см²) | қаттылық (HRA) | иілу күші (≥N/мм²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14,5-14,9 | 88,5-91,0 | 1800 |
| YN8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87,5-90,0 | 2000 |
| үлгі | кобальт мөлшері (масса%) | тығыздық (г/см²) | қаттылық (HRA) | иілу күші (≥N/мм²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14,6-15,0 | 89,5-91,0 | 1800 |
| YG8 | 7.8-8.2 | 14,5-14,9 | 88,0-90,5 | 1980 |
| 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 |