Segel mekanismemainkan peran yang sangat penting dalam menghindari kebocoran untuk banyak industri yang berbeda. Dalam industri kelautan adasegel mekanis pompa, segel mekanis poros berputar. Dan di industri minyak dan gas adasegel mekanis kartrid,Segel mekanis split atau segel mekanis gas kering. Dalam industri otomotif, terdapat segel mekanis air. Dan dalam industri kimia, terdapat segel mekanis mixer (segel mekanis agitator) dan segel mekanis kompresor.
Tergantung pada kondisi penggunaan yang berbeda, diperlukan solusi penyegelan mekanis dengan material yang berbeda. Ada banyak jenis material yang digunakan dalamsegel poros mekanis seperti segel mekanis keramik, segel mekanis karbon, segel mekanis karbida silikon,Segel mekanis SSIC danSegel mekanis TC.
Segel mekanis keramik
Segel mekanis keramik merupakan komponen penting dalam berbagai aplikasi industri, yang dirancang untuk mencegah kebocoran fluida di antara dua permukaan, seperti poros yang berputar dan rumah yang diam. Segel ini sangat dihargai karena ketahanan aus, ketahanan korosi, dan kemampuannya yang luar biasa untuk menahan suhu ekstrem.
Fungsi utama segel mekanis keramik adalah menjaga integritas peralatan dengan mencegah kehilangan atau kontaminasi cairan. Segel ini digunakan di berbagai industri, termasuk minyak dan gas, pengolahan kimia, pengolahan air, farmasi, dan pengolahan makanan. Penggunaan segel ini secara luas dapat dikaitkan dengan konstruksinya yang tahan lama; terbuat dari material keramik canggih yang menawarkan karakteristik kinerja superior dibandingkan material segel lainnya.
Segel mekanis keramik terdiri dari dua komponen utama: satu permukaan stasioner mekanis (biasanya terbuat dari bahan keramik), dan yang lainnya adalah permukaan putar mekanis (umumnya terbuat dari grafit karbon). Aksi penyegelan terjadi ketika kedua permukaan ditekan bersama-sama menggunakan gaya pegas, menciptakan penghalang yang efektif terhadap kebocoran fluida. Saat peralatan beroperasi, lapisan pelumas di antara permukaan penyegel mengurangi gesekan dan keausan sekaligus menjaga segel tetap rapat.
Salah satu faktor krusial yang membedakan segel mekanis keramik dari jenis lainnya adalah ketahanannya yang luar biasa terhadap keausan. Material keramik memiliki sifat kekerasan yang sangat baik sehingga mampu bertahan dalam kondisi abrasif tanpa kerusakan yang berarti. Hal ini menghasilkan segel yang lebih tahan lama dan lebih jarang memerlukan penggantian atau perawatan dibandingkan segel yang terbuat dari material yang lebih lunak.
Selain ketahanan aus, keramik juga menunjukkan stabilitas termal yang luar biasa. Keramik dapat menahan suhu tinggi tanpa mengalami degradasi atau kehilangan efisiensi penyegelannya. Hal ini membuatnya cocok untuk digunakan dalam aplikasi suhu tinggi di mana material penyegel lain mungkin rusak sebelum waktunya.
Terakhir, segel mekanis keramik menawarkan kompatibilitas kimia yang sangat baik dan ketahanan terhadap berbagai zat korosif. Hal ini menjadikannya pilihan yang menarik bagi industri yang rutin menangani bahan kimia keras dan cairan agresif.
Segel mekanis keramik sangat pentingsegel komponenDirancang untuk mencegah kebocoran cairan pada peralatan industri. Sifat-sifatnya yang unik, seperti ketahanan aus, stabilitas termal, dan kompatibilitas kimia, menjadikannya pilihan yang disukai untuk berbagai aplikasi di berbagai industri.
| sifat fisik keramik | ||||
| Parameter teknis | satuan | 95% | 99% | 99,50% |
| Kepadatan | gram/cm3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Kekerasan | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Tingkat porositas | % | 0.4 | 0.2 | 0,15 |
| Kekuatan patah | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Koefisien ekspansi panas | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Konduktivitas termal | Dengan MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Segel mekanis karbon
Segel karbon mekanis memiliki sejarah panjang. Grafit merupakan isoform dari unsur karbon. Pada tahun 1971, Amerika Serikat mempelajari material segel mekanis grafit fleksibel yang berhasil memecahkan masalah kebocoran katup energi atom. Setelah diproses secara mendalam, grafit fleksibel menjadi material segel yang sangat baik, yang kemudian diolah menjadi berbagai macam segel mekanis karbon dengan efek komponen penyegelan. Segel mekanis karbon ini digunakan dalam industri kimia, perminyakan, dan tenaga listrik, seperti segel fluida suhu tinggi.
Karena grafit fleksibel terbentuk dari pemuaian grafit yang mengembang setelah suhu tinggi, jumlah zat interkalasi yang tersisa dalam grafit fleksibel sangat kecil, tetapi tidak seluruhnya, sehingga keberadaan dan komposisi zat interkalasi memiliki pengaruh besar terhadap kualitas dan kinerja produk.
Pemilihan Material Permukaan Segel Karbon
Penemu aslinya menggunakan asam sulfat pekat sebagai oksidator dan agen interkalasi. Namun, setelah diaplikasikan pada segel komponen logam, sejumlah kecil sulfur yang tersisa dalam grafit fleksibel ditemukan dapat menimbulkan korosi pada logam kontak setelah penggunaan jangka panjang. Mengingat hal ini, beberapa sarjana dalam negeri telah mencoba untuk memperbaikinya, seperti Song Kemin yang memilih asam asetat dan asam organik sebagai pengganti asam sulfat. asam, lambat dalam asam nitrat, dan turunkan suhu ke suhu kamar, yang terbuat dari campuran asam nitrat dan asam asetat. Dengan menggunakan campuran asam nitrat dan asam asetat sebagai agen penyisipan, grafit yang mengembang bebas sulfur dibuat dengan kalium permanganat sebagai oksidator, dan asam asetat ditambahkan perlahan ke asam nitrat. Suhu diturunkan ke suhu kamar, dan campuran asam nitrat dan asam asetat dibuat. Kemudian grafit serpihan alami dan kalium permanganat ditambahkan ke dalam campuran ini. Dengan pengadukan konstan, suhu mencapai 30°C. Setelah reaksi berlangsung 40 menit, air dicuci hingga netral dan dikeringkan pada suhu 50~60°C, kemudian grafit yang mengembang dibuat setelah ekspansi suhu tinggi. Metode ini tidak mencapai vulkanisasi dengan syarat produk dapat mencapai volume ekspansi tertentu, sehingga mencapai sifat bahan penyegel yang relatif stabil.
| Jenis | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Merek | Diresapi | Diresapi | Fenol Terimpregnasi | Antimon Karbon(A) | |||||
| Kepadatan | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Kekuatan Fraktur | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Kekuatan Tekan | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Kekerasan | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porositas | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Suhu | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Segel mekanis silikon karbida
Silikon karbida (SiC) juga dikenal sebagai karborundum, yang terbuat dari pasir kuarsa, kokas minyak bumi (atau kokas batubara), serpihan kayu (yang perlu ditambahkan saat memproduksi silikon karbida hijau), dan sebagainya. Silikon karbida juga memiliki mineral langka di alam, yaitu murbei. Dalam C, N, B, dan bahan baku refraktori berteknologi tinggi non-oksida lainnya saat ini, silikon karbida merupakan salah satu material yang paling banyak digunakan dan ekonomis, yang dapat disebut pasir baja emas atau pasir refraktori. Saat ini, produksi industri silikon karbida di Tiongkok terbagi menjadi silikon karbida hitam dan silikon karbida hijau, keduanya berbentuk kristal heksagonal dengan proporsi 3,20 ~ 3,25 dan kekerasan mikro 2840 ~ 3320 kg/m².
Produk silikon karbida diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis berdasarkan lingkungan aplikasinya. Umumnya, silikon karbida lebih banyak digunakan secara mekanis. Sebagai contoh, silikon karbida merupakan material ideal untuk segel mekanis silikon karbida karena ketahanan korosi kimianya yang baik, kekuatannya yang tinggi, kekerasannya yang tinggi, ketahanan ausnya yang baik, koefisien geseknya yang rendah, dan ketahanannya terhadap suhu tinggi.
Cincin segel SIC dapat dibagi menjadi cincin statis, cincin bergerak, cincin datar, dan sebagainya. Silikon SiC dapat diolah menjadi berbagai produk karbida, seperti cincin putar silikon karbida, dudukan stasioner silikon karbida, bushing silikon karbida, dan sebagainya, sesuai dengan kebutuhan khusus pelanggan. Silikon SiC juga dapat dikombinasikan dengan material grafit, dan koefisien geseknya lebih kecil daripada keramik alumina dan paduan keras, sehingga dapat digunakan pada nilai PV tinggi, terutama dalam kondisi asam kuat dan alkali kuat.
Gesekan SIC yang berkurang merupakan salah satu manfaat utama penggunaannya dalam segel mekanis. Oleh karena itu, SIC dapat menahan keausan lebih baik daripada material lain, sehingga memperpanjang umur segel. Selain itu, gesekan SIC yang berkurang mengurangi kebutuhan pelumasan. Ketiadaan pelumasan mengurangi kemungkinan kontaminasi dan korosi, sehingga meningkatkan efisiensi dan keandalan.
SIC juga memiliki ketahanan aus yang tinggi. Ini menunjukkan bahwa material ini dapat digunakan terus-menerus tanpa mengalami kerusakan atau patah. Hal ini menjadikannya material yang sempurna untuk penggunaan yang menuntut keandalan dan daya tahan tinggi.
Lapisan ini juga dapat dilapis ulang dan dipoles sehingga segel dapat diperbarui beberapa kali selama masa pakainya. Lapisan ini umumnya digunakan secara lebih mekanis, seperti pada segel mekanis karena ketahanan korosi kimianya yang baik, kekuatannya yang tinggi, kekerasannya yang tinggi, ketahanan aus yang baik, koefisien gesek yang rendah, dan ketahanan suhu yang tinggi.
Ketika digunakan untuk permukaan segel mekanis, silikon karbida menghasilkan peningkatan kinerja, memperpanjang masa pakai segel, menurunkan biaya perawatan, dan menurunkan biaya operasional untuk peralatan berputar seperti turbin, kompresor, dan pompa sentrifugal. Silikon karbida dapat memiliki sifat yang berbeda-beda, tergantung pada proses pembuatannya. Silikon karbida ikatan reaksi dibentuk dengan mengikat partikel-partikel silikon karbida satu sama lain dalam suatu proses reaksi.
Proses ini tidak memengaruhi sebagian besar sifat fisik dan termal material secara signifikan, namun membatasi ketahanan kimianya. Bahan kimia yang paling umum menjadi masalah adalah kaustik (dan bahan kimia ber-pH tinggi lainnya) dan asam kuat, sehingga silikon karbida yang terikat reaksi tidak boleh digunakan untuk aplikasi ini.
Reaksi-sinter yang diinfiltrasiSilikon karbida. Pada material ini, pori-pori material SIC asli terisi dalam proses infiltrasi dengan membakar silikon metalik, sehingga terbentuk SiC sekunder dan material tersebut memperoleh sifat mekanik yang luar biasa, sehingga menjadi tahan aus. Karena penyusutannya yang minimal, material ini dapat digunakan dalam produksi komponen yang besar dan kompleks dengan toleransi yang ketat. Namun, kandungan silikonnya membatasi suhu operasi maksimum hingga 1.350 °C, dan ketahanan kimianya juga terbatas hingga sekitar pH 10. Material ini tidak direkomendasikan untuk digunakan di lingkungan alkali yang agresif.
Disintersilikon karbida diperoleh dengan menyinter butiran SIC yang sangat halus dan telah dikompresi sebelumnya pada suhu 2000 °C untuk membentuk ikatan yang kuat di antara butiran material.
Pertama, kisi menebal, kemudian porositas berkurang, dan akhirnya ikatan antar butiran mengalami sintering. Dalam proses pengolahan ini, terjadi penyusutan produk yang signifikan – sekitar 20%.
Cincin segel SSIC tahan terhadap semua bahan kimia. Karena tidak mengandung silikon logam dalam strukturnya, dapat digunakan pada suhu hingga 1600°C tanpa memengaruhi kekuatannya.
| properti | R-SiC | S-SiC |
| Porositas (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Kepadatan (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Kekerasan | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Modulus Elastisitas (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Kandungan SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Kandungan Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Kekuatan Tekuk (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Kekuatan Tekan (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Koefisien ekspansi panas (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Tahan panas (di atmosfer) (℃) | tahun 1300 | tahun 1600 |
Segel mekanis TC
Material TC memiliki karakteristik kekerasan, kekuatan, ketahanan abrasi, dan korosi yang tinggi. Material ini dikenal sebagai "Gigi Industri". Berkat kinerjanya yang unggul, material ini telah banyak digunakan dalam industri militer, kedirgantaraan, pemrosesan mekanik, metalurgi, pengeboran minyak, komunikasi elektronik, arsitektur, dan bidang lainnya. Misalnya, pada pompa, kompresor, dan agitator, cincin karbida tungsten digunakan sebagai segel mekanis. Ketahanan abrasi yang baik dan kekerasan yang tinggi membuatnya cocok untuk pembuatan komponen tahan aus yang rentan terhadap suhu tinggi, gesekan, dan korosi.
Menurut komposisi kimia dan karakteristik penggunaannya, TC dapat dibagi menjadi empat kategori: tungsten kobalt (YG), tungsten-titanium (YT), tungsten titanium tantalum (YW), dan titanium karbida (YN).
Paduan keras tungsten kobalt (YG) terdiri dari WC dan Co. Paduan ini cocok untuk memproses material rapuh seperti besi cor, logam non-ferrous, dan material non-logam.
Stellite (YT) terdiri dari WC, TiC, dan Co. Penambahan TiC pada paduan meningkatkan ketahanan ausnya, tetapi menurunkan kekuatan lentur, kinerja penggilingan, dan konduktivitas termal. Karena sifatnya yang getas pada suhu rendah, Stellite hanya cocok untuk pemotongan material umum berkecepatan tinggi dan tidak cocok untuk pemrosesan material getas.
Tungsten, titanium, tantalum (niobium), kobalt (YW) ditambahkan ke dalam paduan untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan, dan ketahanan abrasi pada suhu tinggi melalui penambahan tantalum karbida atau niobium karbida dalam jumlah yang tepat. Pada saat yang sama, ketangguhan juga ditingkatkan dengan kinerja pemotongan komprehensif yang lebih baik. Paduan ini terutama digunakan untuk pemotongan material keras dan pemotongan intermiten.
Titanium kelas dasar karbonisasi (YN) adalah paduan keras dengan fase keras TiC, nikel, dan molibdenum. Keunggulannya antara lain kekerasan tinggi, kemampuan anti-ikatan, anti-aus sabit, dan kemampuan anti-oksidasi. Pada suhu di atas 1000 derajat, titanium kelas dasar karbonisasi (YN) masih dapat dimesin. Paduan ini dapat diaplikasikan untuk proses finishing kontinyu baja paduan dan baja quenching.
| model | kandungan nikel (wt%) | kepadatan (g/cm²) | kekerasan (HRA) | kekuatan lentur (≥N/mm²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14.5-14.9 | 88,5-91,0 | tahun 1800 |
| YN8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87,5-90,0 | tahun 2000 |
| model | kandungan kobalt (wt%) | kepadatan (g/cm²) | kekerasan (HRA) | kekuatan lentur (≥N/mm²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14.6-15.0 | 89,5-91,0 | tahun 1800 |
| YG8 | 7.8-8.2 | 14.5-14.9 | 88,0-90,5 | tahun 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 |