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 mobil ada segel mekanis air. Dan dalam industri kimia ada segel mekanis mixer (segel mekanis agitator) dan segel mekanis kompresor.
Bergantung pada kondisi penggunaan yang berbeda, diperlukan solusi penyegelan mekanis dengan bahan yang berbeda. Ada banyak jenis bahan 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 cairan antara dua permukaan, seperti poros yang berputar dan rumah yang diam. Segel ini sangat dihargai karena ketahanan ausnya yang luar biasa, ketahanan terhadap korosi, dan kemampuannya untuk menahan suhu ekstrem.
Peran utama segel mekanis keramik adalah menjaga integritas peralatan dengan mencegah kehilangan atau kontaminasi cairan. Segel ini digunakan dalam berbagai industri, termasuk minyak dan gas, pemrosesan kimia, pengolahan air, farmasi, dan pemrosesan makanan. Penggunaan segel ini secara luas dapat dikaitkan dengan konstruksinya yang tahan lama; segel ini terbuat dari bahan keramik canggih yang menawarkan karakteristik kinerja yang unggul dibandingkan dengan bahan segel lainnya.
Segel mekanis keramik terdiri dari dua komponen utama: satu adalah permukaan stasioner mekanis (biasanya terbuat dari bahan keramik), dan yang lainnya adalah permukaan putar mekanis (biasanya terbuat dari grafit karbon). Aksi penyegelan terjadi ketika kedua permukaan ditekan bersama-sama menggunakan gaya pegas, sehingga menciptakan penghalang yang efektif terhadap kebocoran cairan. Saat peralatan beroperasi, lapisan pelumas di antara permukaan penyegel mengurangi gesekan dan keausan sekaligus menjaga segel tetap rapat.
Salah satu faktor penting yang membedakan segel mekanis keramik dari jenis lainnya adalah ketahanannya yang luar biasa terhadap keausan. Material keramik memiliki sifat kekerasan yang sangat baik yang memungkinkannya bertahan dalam kondisi abrasif tanpa kerusakan yang berarti. Hal ini menghasilkan segel yang lebih tahan lama yang memerlukan penggantian atau perawatan yang lebih jarang daripada yang terbuat dari material yang lebih lunak.
Selain tahan 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 bahan penyegel lainnya mungkin rusak sebelum waktunya.
Terakhir, segel mekanis keramik menawarkan kompatibilitas kimia yang sangat baik, dengan ketahanan terhadap berbagai zat korosif. Hal ini menjadikannya pilihan yang menarik bagi industri yang secara 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 lebih 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 | SDM | 85 | 88 | 90 |
| Tingkat porositas | % | 0.4 | 0.2 | 0,15 |
| Kekuatan patahan | 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 yang panjang. Grafit merupakan isoform dari unsur karbon. Pada tahun 1971, Amerika Serikat mempelajari bahan penyegel mekanis grafit fleksibel yang berhasil, yang memecahkan kebocoran katup energi atom. Setelah diproses secara mendalam, grafit fleksibel menjadi bahan penyegel yang sangat baik, yang dibuat menjadi berbagai segel mekanis karbon dengan efek komponen penyegel. Segel mekanis karbon ini digunakan dalam industri kimia, minyak bumi, 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 yang besar terhadap kualitas dan kinerja produk.
Pemilihan Bahan Permukaan Segel Karbon
Penemu asli menggunakan asam sulfat pekat sebagai oksidan dan agen interkalasi. Akan tetapi, setelah diaplikasikan pada segel komponen logam, sejumlah kecil sulfur yang tersisa dalam grafit fleksibel ditemukan dapat merusak 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, dibuat dari campuran asam nitrat dan asam asetat. Dengan menggunakan campuran asam nitrat dan asam asetat sebagai agen penyisipan, grafit yang mengembang bebas sulfur disiapkan dengan kalium permanganat sebagai oksidan, dan asam asetat perlahan-lahan ditambahkan 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 campuran ini. Dengan pengadukan konstan, suhunya 30 C. Setelah reaksi 40 menit, air dicuci hingga netral dan dikeringkan pada suhu 50~60 C, dan grafit yang mengembang dibuat setelah pemuaian suhu tinggi. Metode ini tidak menghasilkan vulkanisasi dengan syarat produk dapat mencapai volume pemuaian 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 Kompresi | 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 batu bara), serpihan kayu (yang perlu ditambahkan saat memproduksi silikon karbida hijau) dan sebagainya. Silikon karbida juga memiliki mineral langka di alam, mulberry. Dalam C, N, B kontemporer dan bahan baku refraktori berteknologi tinggi non-oksida lainnya, silikon karbida adalah salah satu bahan yang paling banyak digunakan dan ekonomis, yang dapat disebut pasir baja emas atau pasir refraktori. Saat ini, produksi industri silikon karbida Tiongkok dibagi menjadi silikon karbida hitam dan silikon karbida hijau, keduanya merupakan kristal heksagonal dengan proporsi 3,20 ~ 3,25 dan kekerasan mikro 2840 ~ 3320kg/m²
Produk silikon karbida diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis menurut lingkungan aplikasi yang berbeda. Umumnya lebih banyak digunakan secara mekanis. Misalnya, silikon karbida merupakan material yang ideal untuk segel mekanis silikon karbida karena ketahanannya terhadap korosi kimia yang baik, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, koefisien gesekan yang kecil, dan ketahanan terhadap suhu tinggi.
Cincin segel SIC dapat dibagi menjadi cincin statis, cincin bergerak, cincin datar, dan sebagainya. Silikon SiC dapat dibuat menjadi berbagai produk karbida, seperti cincin putar silikon karbida, dudukan stasioner silikon karbida, busing silikon karbida, dan sebagainya, sesuai dengan kebutuhan khusus pelanggan. Ia juga dapat digunakan dalam kombinasi dengan material grafit, dan koefisien gesekannya lebih kecil daripada keramik alumina dan paduan keras, sehingga dapat digunakan dalam 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 bahan lain, sehingga memperpanjang umur segel. Selain itu, gesekan SIC yang berkurang mengurangi kebutuhan akan pelumasan. Kurangnya pelumasan mengurangi kemungkinan kontaminasi dan korosi, sehingga meningkatkan efisiensi dan keandalan.
SIC juga memiliki ketahanan yang baik terhadap keausan. Ini menunjukkan bahwa SIC dapat bertahan dalam penggunaan terus-menerus tanpa mengalami kerusakan atau pecah. Ini menjadikannya material yang sempurna untuk penggunaan yang menuntut tingkat keandalan dan ketahanan yang tinggi.
Ia juga dapat dilapisi ulang dan dipoles sehingga segel dapat diperbarui beberapa kali selama masa pakainya. Ia umumnya digunakan secara lebih mekanis, seperti pada segel mekanis karena ketahanannya terhadap korosi kimia yang baik, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, koefisien gesekan yang kecil, dan ketahanan suhu tinggi.
Bila digunakan untuk permukaan segel mekanis, silikon karbida menghasilkan kinerja yang lebih baik, masa pakai segel yang lebih lama, biaya perawatan yang lebih rendah, dan biaya pengoperasian yang lebih rendah untuk peralatan berputar seperti turbin, kompresor, dan pompa sentrifugal. Silikon karbida dapat memiliki sifat yang berbeda tergantung pada cara pembuatannya. Silikon karbida yang terikat reaksi dibentuk dengan mengikat partikel silikon karbida satu sama lain dalam suatu proses reaksi.
Proses ini tidak secara signifikan memengaruhi sebagian besar sifat fisik dan termal material, namun membatasi ketahanan kimia material. Bahan kimia yang paling umum menjadi masalah adalah kaustik (dan bahan kimia pH tinggi lainnya) dan asam kuat, dan oleh karena itu silikon karbida yang terikat reaksi tidak boleh digunakan dengan aplikasi ini.
Reaksi sinter yang diinfiltrasisilikon karbida. Pada material tersebut, pori-pori material SIC asli diisi dalam proses infiltrasi dengan membakar silikon metalik, sehingga muncul SiC sekunder dan material tersebut memperoleh sifat mekanis yang luar biasa, menjadi tahan aus. Karena penyusutannya yang minimal, material ini dapat digunakan dalam produksi komponen yang besar dan rumit dengan toleransi yang ketat. Namun, kandungan silikon membatasi suhu operasi maksimum hingga 1.350 °C, ketahanan kimia juga terbatas hingga sekitar pH 10. Material tersebut tidak direkomendasikan untuk digunakan dalam lingkungan alkali yang agresif.
disintersilikon karbida diperoleh dengan cara menyinter butiran SIC yang sangat halus dan telah dikompresi terlebih dahulu pada suhu 2000 °C untuk membentuk ikatan yang kuat di antara butiran material.
Pertama, kisi menebal, kemudian porositas menurun, dan akhirnya ikatan antar butiran mengalami sintering. Dalam proses pemrosesan tersebut, terjadi penyusutan produk yang signifikan – sekitar 20%.
Cincin segel SSIC tahan terhadap semua bahan kimia. Karena tidak mengandung silikon logam dalam strukturnya, ia dapat digunakan pada suhu hingga 1600C tanpa mempengaruhi kekuatannya.
| properti | R-SiC | S-SiC |
| Porositas (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Kepadatan (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Kekerasan | 110~125 (SMA) | 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 fitur kekerasan, kekuatan, ketahanan abrasi, dan ketahanan korosi yang tinggi. Material ini dikenal sebagai "Gigi Industri". Berkat kinerjanya yang unggul, material ini telah banyak digunakan dalam industri militer, kedirgantaraan, pemrosesan mekanis, 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 dengan 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. Karena penambahan TiC ke dalam paduan, ketahanan ausnya meningkat, tetapi kekuatan tekuk, kinerja penggilingan, dan konduktivitas termalnya menurun. Karena sifatnya yang rapuh pada suhu rendah, ia hanya cocok untuk pemotongan material umum dengan kecepatan tinggi dan tidak untuk pemrosesan material rapuh.
Tungsten titanium tantalum (niobium) kobalt (YW) ditambahkan ke dalam paduan untuk meningkatkan kekerasan suhu tinggi, kekuatan, dan ketahanan abrasi melalui jumlah tantalum karbida atau niobium karbida yang sesuai. Pada saat yang sama, ketangguhan juga ditingkatkan dengan kinerja pemotongan komprehensif yang lebih baik. Ini terutama digunakan untuk bahan pemotongan keras dan pemotongan berselang.
Kelas dasar titanium karbonisasi (YN) merupakan paduan keras dengan fase keras TiC, nikel, dan molibdenum. Keunggulannya adalah kekerasan tinggi, kemampuan anti-ikatan, anti-keausan sabit, dan kemampuan anti-oksidasi. Pada suhu lebih dari 1000 derajat, masih dapat dikerjakan dengan mesin. Dapat diaplikasikan pada penyelesaian akhir baja paduan dan baja pendinginan secara terus-menerus.
| 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 | tahun 2400 |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87,5-89,0 | tahun 2480 |
| YG20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85,5-88,0 | tahun 2650 |
| YG25 | 24.5-25.2 | 12.9-13.2 | 84,5-87,5 | 2850 |