Segel mekanismemainkan peran yang sangat penting dalam menghindari kebocoran bagi banyak industri yang berbeda.Di industri kelautan adasegel mekanis pompa, segel mekanis poros berputar.Dan di industri minyak dan gas adasegel mekanis kartrid,segel mekanis terpisah atau segel mekanis gas kering.Di industri mobil ada segel mekanis air.Dan pada industri kimia terdapat sil mekanis mixer (agitator Mechanical Seal) dan sil mekanis kompresor.
Tergantung 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 silikon karbida,Segel mekanis SSIC danSegel mekanis TC.
Segel mekanis keramik
Segel mekanis keramik adalah komponen penting dalam berbagai aplikasi industri, dirancang untuk mencegah kebocoran cairan antara dua permukaan, seperti poros berputar dan rumah stasioner.Segel ini sangat dihargai karena ketahanan ausnya yang luar biasa, ketahanan terhadap korosi, dan kemampuannya menahan suhu ekstrem.
Peran utama segel mekanis keramik adalah menjaga integritas peralatan dengan mencegah kehilangan atau kontaminasi cairan.Mereka digunakan di berbagai industri, termasuk minyak dan gas, pengolahan kimia, pengolahan air, farmasi, dan pengolahan makanan.Meluasnya penggunaan segel ini disebabkan oleh konstruksinya yang tahan lama;mereka terbuat dari bahan keramik canggih yang menawarkan karakteristik kinerja unggul dibandingkan 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 dibuat dari karbon grafit).Tindakan penyegelan terjadi ketika kedua permukaan ditekan bersama-sama menggunakan gaya pegas, sehingga menciptakan penghalang efektif terhadap kebocoran cairan.Saat peralatan beroperasi, lapisan pelumas di antara permukaan perapat 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.Bahan keramik memiliki sifat kekerasan yang sangat baik yang memungkinkannya bertahan dalam kondisi abrasif tanpa kerusakan berarti.Hal ini menghasilkan segel yang lebih tahan lama sehingga memerlukan penggantian atau perawatan yang lebih jarang dibandingkan segel yang terbuat dari bahan yang lebih lembut.
Selain ketahanan aus, keramik juga menunjukkan stabilitas termal yang luar biasa.Mereka dapat menahan suhu tinggi tanpa mengalami degradasi atau kehilangan efisiensi penyegelannya.Hal ini membuatnya cocok untuk digunakan dalam aplikasi suhu tinggi di mana bahan segel 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 uniknya, seperti ketahanan aus, stabilitas termal, dan kompatibilitas bahan kimia, menjadikannya pilihan utama 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 patah | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Koefisien muai panas | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Konduktivitas termal | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Segel mekanis karbon
Segel karbon mekanis memiliki sejarah panjang.Grafit adalah isoform unsur karbon.Pada tahun 1971, Amerika Serikat mempelajari bahan penyegel mekanis grafit fleksibel yang berhasil, yang memecahkan kebocoran katup energi atom.Setelah pemrosesan mendalam, grafit fleksibel menjadi bahan penyegel yang sangat baik, yang dibuat menjadi berbagai segel mekanis karbon dengan efek komponen penyegelan.Segel mekanis karbon ini digunakan dalam industri kimia, minyak bumi, dan tenaga listrik seperti segel cairan suhu tinggi.
Karena grafit fleksibel terbentuk dari pemuaian grafit yang mengembang setelah suhu tinggi, maka jumlah zat interkalasi yang tersisa pada grafit fleksibel sangat kecil, namun tidak seluruhnya, sehingga keberadaan dan komposisi zat interkalasi mempunyai pengaruh yang besar terhadap kualitas. dan kinerja produk.
Pemilihan Bahan Muka Segel Karbon
Penemu aslinya menggunakan asam sulfat pekat sebagai oksidan dan zat interkalasi.Namun, setelah diterapkan pada segel komponen logam, sejumlah kecil belerang yang tersisa dalam grafit fleksibel ditemukan menimbulkan korosi pada logam kontak setelah penggunaan jangka panjang.Melihat hal tersebut, beberapa sarjana dalam negeri telah mencoba memperbaikinya, seperti Song Kemin yang memilih asam asetat dan asam organik daripada asam sulfat.asam, lambat dalam asam nitrat, dan turunkan suhu ke suhu kamar, terbuat dari campuran asam nitrat dan asam asetat.Dengan menggunakan campuran asam nitrat dan asam asetat sebagai bahan penyisipan, grafit mengembang bebas belerang dibuat dengan kalium permanganat sebagai oksidan, dan asam asetat secara perlahan ditambahkan ke asam nitrat.Suhu diturunkan hingga 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, suhunya adalah 30 C. Setelah reaksi 40 menit, air dicuci hingga netral dan dikeringkan pada suhu 50~60 C, dan grafit yang diperluas 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 yang diresapi | Karbon Antimon(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 bahan baku tahan api berteknologi tinggi C, N, B dan non-oksida lainnya, silikon karbida adalah salah satu bahan yang paling banyak digunakan dan ekonomis, yang dapat disebut pasir baja emas atau pasir tahan api.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 menjadi banyak jenis sesuai dengan lingkungan aplikasi yang berbeda.Umumnya digunakan lebih mekanis.Misalnya, silikon karbida adalah bahan yang ideal untuk segel mekanis silikon karbida karena ketahanan korosi kimianya yang baik, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, koefisien gesekan kecil, dan ketahanan 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, semak silikon karbida, dan sebagainya, sesuai dengan kebutuhan khusus pelanggan.Dapat juga digunakan dalam kombinasi dengan bahan grafit, dan koefisien gesekannya lebih kecil dibandingkan keramik alumina dan paduan keras, sehingga dapat digunakan pada nilai PV tinggi, terutama pada kondisi asam kuat dan alkali kuat.
Pengurangan gesekan SIC adalah salah satu manfaat utama penggunaannya dalam segel mekanis.Oleh karena itu, SIC dapat menahan keausan lebih baik dibandingkan material lain, sehingga memperpanjang umur segel.Selain itu, berkurangnya gesekan SIC mengurangi kebutuhan pelumasan.Kurangnya pelumasan mengurangi kemungkinan kontaminasi dan korosi, sehingga meningkatkan efisiensi dan keandalan.
SIC juga memiliki ketahanan yang besar terhadap keausan.Hal ini menunjukkan bahwa produk ini dapat bertahan jika digunakan terus menerus tanpa mengalami kerusakan atau kerusakan.Hal ini menjadikannya bahan yang sempurna untuk penggunaan yang menuntut tingkat keandalan dan daya tahan yang tinggi.
Itu juga dapat dilapis ulang dan dipoles sehingga segel dapat diperbarui beberapa kali sepanjang masa pakainya.Umumnya digunakan lebih mekanis, seperti pada segel mekanis karena ketahanan korosi kimianya yang baik, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, koefisien gesekan kecil, dan ketahanan suhu tinggi.
Ketika digunakan untuk permukaan segel mekanis, silikon karbida menghasilkan peningkatan kinerja, peningkatan umur segel, biaya perawatan yang lebih rendah, dan biaya operasional 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 terikat reaksi dibentuk dengan mengikat partikel silikon karbida satu sama lain dalam proses reaksi.
Proses ini tidak secara signifikan mempengaruhi sebagian besar sifat fisik dan termal material, namun membatasi ketahanan kimia material.Bahan kimia paling umum yang menjadi masalah adalah kaustik (dan bahan kimia dengan pH tinggi lainnya) dan asam kuat, oleh karena itu silikon karbida yang terikat reaksi tidak boleh digunakan dalam aplikasi ini.
Disusupi sinter reaksisilikon karbida.Dalam material tersebut, pori-pori material SIC asli terisi dalam proses infiltrasi dengan membakar silikon logam, sehingga SiC sekunder muncul dan material memperoleh sifat mekanik yang luar biasa, sehingga menjadi tahan aus.Karena penyusutannya yang minimal, ia dapat digunakan dalam produksi suku cadang yang besar dan kompleks dengan toleransi yang ketat.Namun, kandungan silikon membatasi suhu pengoperasian maksimum hingga 1.350 °C, ketahanan terhadap bahan kimia juga dibatasi hingga sekitar pH 10. Bahan ini tidak direkomendasikan untuk digunakan di lingkungan basa yang agresif.
disintersilikon karbida diperoleh dengan menyinter butiran SIC yang sangat halus yang telah dikompresi sebelumnya pada suhu 2000 °C untuk membentuk ikatan yang kuat antar butiran material.
Pertama, kisi menebal, kemudian porositas menurun, dan akhirnya ikatan antar butiran sinter.Dalam proses pemrosesan tersebut, terjadi penyusutan produk yang signifikan – sekitar 20%.
Cincin segel SSIC tahan terhadap semua bahan kimia.Karena tidak ada silikon metalik dalam strukturnya, silikon ini 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 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Modulus Elastis (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Konten SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si Konten (%) | ≤15% | 0,10% |
| Kekuatan Tekuk (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Kuat Tekan (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Koefisien muai panas (1/℃) | 4,5×10-6 | 4.3×10-6 |
| Tahan panas (di atmosfer) (℃) | 1300 | 1600 |
Segel mekanis TC
Bahan TC memiliki ciri kekerasan, kekuatan, ketahanan abrasi dan ketahanan korosi yang tinggi.Ini dikenal sebagai “Gigi Industri”.Karena kinerjanya yang unggul, ia telah banyak digunakan dalam industri militer, dirgantara, pemrosesan mekanis, metalurgi, pengeboran minyak, komunikasi elektronik, arsitektur, dan bidang lainnya.Misalnya, pada pompa, kompresor, dan agitator, cincin Tungsten karbida digunakan sebagai segel mekanis.Ketahanan abrasi yang baik dan kekerasan yang tinggi membuatnya cocok untuk pembuatan suku cadang tahan aus dengan suhu tinggi, gesekan dan korosi.
Menurut komposisi kimia dan karakteristik penggunaannya, TC dapat dibagi menjadi empat kategori: tungsten cobalt (YG), tungsten-titanium (YT), tungsten titanium tantalum (YW), dan titanium karbida (YN).
Paduan keras tungsten kobalt (YG) terdiri dari WC dan Co. Sangat cocok untuk memproses bahan rapuh seperti besi tuang, logam nonferrous, dan bahan non-logam.
Stellite (YT) terdiri dari WC, TiC dan Co. Karena penambahan TiC ke dalam paduan, ketahanan ausnya meningkat, namun kekuatan lentur, kinerja penggilingan dan konduktivitas termal mengalami penurunan.Karena kerapuhannya pada suhu rendah, ini hanya cocok untuk pemotongan bahan umum berkecepatan tinggi dan tidak untuk pemrosesan bahan rapuh.
Tungsten titanium tantalum (niobium) cobalt (YW) ditambahkan ke paduan untuk meningkatkan kekerasan suhu tinggi, kekuatan dan ketahanan abrasi melalui tantalum karbida atau niobium karbida dalam jumlah yang sesuai.Pada saat yang sama, ketangguhan juga ditingkatkan dengan kinerja pemotongan komprehensif yang lebih baik.Hal ini terutama digunakan untuk bahan pemotongan keras dan pemotongan terputus-putus.
Kelas dasar titanium berkarbonisasi (YN) adalah 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 bisa dikerjakan.Hal ini berlaku untuk finishing kontinu baja paduan dan baja pendinginan.
| model | kandungan nikel（% berat） | kepadatan (g/cm²) | kekerasan (HRA) | kekuatan lentur (≥N/mm²) |
| 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 |
| model | kandungan kobalt（% berat） | kepadatan (g/cm²) | kekerasan (HRA) | kekuatan lentur (≥N/mm²) |
| 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 |