Memilih material untuk segel Anda sangat penting karena akan berperan dalam menentukan kualitas, umur pakai, dan kinerja suatu aplikasi, serta mengurangi masalah di masa mendatang. Di sini, kita akan melihat bagaimana lingkungan akan memengaruhi pemilihan material segel, serta beberapa material yang paling umum dan aplikasi mana yang paling cocok untuknya.
Faktor lingkungan
Lingkungan tempat segel akan terpapar sangat penting dalam pemilihan desain dan material. Ada sejumlah sifat utama yang dibutuhkan material segel untuk semua lingkungan, termasuk menciptakan permukaan segel yang stabil, mampu menghantarkan panas, tahan terhadap bahan kimia, dan memiliki ketahanan aus yang baik.
Di beberapa lingkungan, sifat-sifat ini perlu lebih kuat daripada di lingkungan lainnya. Sifat material lain yang perlu diperhatikan saat mempertimbangkan lingkungan meliputi kekerasan, kekakuan, ekspansi termal, ketahanan aus, dan ketahanan kimia. Dengan mengingat hal-hal ini, Anda dapat menemukan material yang ideal untuk segel Anda.
Lingkungan juga dapat menentukan apakah biaya atau kualitas segel dapat diprioritaskan. Untuk lingkungan yang abrasif dan keras, segel mungkin lebih mahal karena material yang digunakan harus cukup kuat untuk menahan kondisi tersebut.
Untuk lingkungan seperti itu, mengeluarkan uang untuk segel berkualitas tinggi akan terbayar dalam jangka panjang karena akan membantu mencegah penghentian operasional, perbaikan, dan pemugaran atau penggantian segel yang mahal yang akan diakibatkan oleh segel berkualitas rendah. Namun, dalam aplikasi pemompaan dengan cairan yang sangat bersih dan memiliki sifat pelumas, segel yang lebih murah dapat dibeli sebagai pengganti bantalan berkualitas lebih tinggi.
Bahan segel umum
Karbon
Karbon yang digunakan pada permukaan segel merupakan campuran karbon amorf dan grafit, dengan persentase masing-masing menentukan sifat fisik pada jenis karbon akhir. Ini adalah material inert dan stabil yang dapat melumasi sendiri.
Bahan ini banyak digunakan sebagai salah satu dari pasangan permukaan ujung pada segel mekanis, dan juga merupakan material populer untuk segel melingkar tersegmentasi dan ring piston dalam kondisi kering atau dengan sedikit pelumasan. Campuran karbon/grafit ini juga dapat diresapi dengan material lain untuk memberikan karakteristik yang berbeda seperti pengurangan porositas, peningkatan kinerja keausan, atau peningkatan kekuatan.
Segel karbon yang diresapi resin termoset adalah yang paling umum digunakan untuk segel mekanis, dengan sebagian besar karbon yang diresapi resin mampu beroperasi dalam berbagai macam bahan kimia mulai dari basa kuat hingga asam kuat. Segel ini juga memiliki sifat gesekan yang baik dan modulus yang memadai untuk membantu mengendalikan distorsi tekanan. Material ini cocok untuk penggunaan umum hingga suhu 260°C (500°F) dalam air, cairan pendingin, bahan bakar, minyak, larutan kimia ringan, serta aplikasi makanan dan obat-obatan.
Segel karbon yang diresapi antimon juga terbukti berhasil karena kekuatan dan modulus antimon, sehingga cocok untuk aplikasi bertekanan tinggi ketika dibutuhkan material yang lebih kuat dan kaku. Segel ini juga lebih tahan terhadap penggelembunggan pada aplikasi dengan cairan viskositas tinggi atau hidrokarbon ringan, menjadikannya standar untuk banyak aplikasi kilang minyak.
Karbon juga dapat diresapi dengan pembentuk lapisan film seperti fluorida untuk aplikasi pengoperasian kering, kriogenik, dan vakum, atau penghambat oksidasi seperti fosfat untuk aplikasi suhu tinggi, kecepatan tinggi, dan turbin hingga 800 kaki/detik dan sekitar 537°C (1.000°F).
Keramik
Keramik adalah material anorganik non-logam yang terbuat dari senyawa alami atau sintetis, yang paling umum adalah alumina oksida atau alumina. Keramik memiliki titik leleh tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus dan ketahanan oksidasi yang tinggi, sehingga banyak digunakan dalam industri seperti permesinan, kimia, perminyakan, farmasi, dan otomotif.
Alumina juga memiliki sifat dielektrik yang sangat baik dan umumnya digunakan untuk isolator listrik, komponen tahan aus, media penggilingan, dan komponen suhu tinggi. Dalam kemurnian tinggi, alumina memiliki ketahanan kimia yang sangat baik terhadap sebagian besar cairan proses selain beberapa asam kuat, sehingga banyak digunakan dalam aplikasi penyegelan mekanis. Namun, alumina mudah retak akibat guncangan termal, yang membatasi penggunaannya dalam beberapa aplikasi di mana hal ini dapat menjadi masalah.
Silikon karbida dibuat dengan melebur silika dan kokas. Secara kimia, ia mirip dengan keramik, tetapi memiliki kualitas pelumasan yang lebih baik dan lebih keras, menjadikannya solusi tahan aus yang baik untuk lingkungan yang keras.
Bahan ini juga dapat diasah dan dipoles ulang sehingga segel dapat diperbarui beberapa kali selama masa pakainya. Umumnya digunakan secara mekanis, seperti pada segel mekanis karena ketahanan korosi kimianya yang baik, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, koefisien gesekan yang kecil, dan ketahanan suhu tinggi.
Saat digunakan untuk permukaan segel mekanis, silikon karbida menghasilkan peningkatan kinerja, peningkatan masa pakai 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 memengaruhi sebagian besar sifat fisik dan termal material, namun membatasi ketahanan kimia material tersebut. Bahan kimia yang paling umum menjadi masalah adalah kaustik (dan bahan kimia pH tinggi lainnya) dan asam kuat, oleh karena itu silikon karbida yang diikat dengan reaksi tidak boleh digunakan untuk aplikasi ini.
Silikon karbida yang disinter sendiri dibuat dengan menyinter partikel silikon karbida secara langsung menggunakan bahan bantu sinter non-oksida dalam lingkungan inert pada suhu di atas 2.000°C. Karena tidak adanya material sekunder (seperti silikon), material yang disinter langsung ini tahan secara kimia terhadap hampir semua cairan dan kondisi proses yang mungkin terjadi pada pompa sentrifugal.
Karbida tungsten adalah material yang sangat serbaguna seperti karbida silikon, tetapi lebih cocok untuk aplikasi bertekanan tinggi karena memiliki elastisitas yang lebih tinggi yang memungkinkannya sedikit melentur dan mencegah distorsi permukaan. Seperti karbida silikon, material ini dapat diasah ulang dan dipoles.
Karbida tungsten paling sering diproduksi sebagai karbida semen sehingga tidak ada upaya untuk mengikat karbida tungsten dengan dirinya sendiri. Logam sekunder ditambahkan untuk mengikat atau merekatkan partikel karbida tungsten bersama-sama, menghasilkan material yang memiliki sifat gabungan dari karbida tungsten dan pengikat logam.
Hal ini telah dimanfaatkan untuk memberikan ketangguhan dan kekuatan benturan yang lebih besar daripada yang mungkin dicapai dengan tungsten karbida saja. Salah satu kelemahan tungsten karbida yang disemen adalah kepadatannya yang tinggi. Di masa lalu, tungsten karbida yang diikat kobalt digunakan, namun secara bertahap digantikan oleh tungsten karbida yang diikat nikel karena kurangnya rentang kompatibilitas kimia yang dibutuhkan untuk industri.
Tungsten karbida yang diikat nikel banyak digunakan untuk permukaan segel di mana sifat kekuatan dan ketangguhan tinggi diinginkan, dan memiliki kompatibilitas kimia yang baik yang umumnya dibatasi oleh nikel bebas.
GFPTFE
GFPTFE memiliki ketahanan kimia yang baik, dan penambahan kaca mengurangi gesekan pada permukaan penyegelan. Bahan ini ideal untuk aplikasi yang relatif bersih dan lebih murah daripada bahan lain. Tersedia sub-varian untuk menyesuaikan segel dengan lebih baik terhadap kebutuhan dan lingkungan, sehingga meningkatkan kinerja keseluruhannya.
Buna
Buna (juga dikenal sebagai karet nitril) adalah elastomer yang hemat biaya untuk cincin-O, bahan perekat, dan produk cetakan. Bahan ini terkenal karena kinerja mekaniknya dan berkinerja baik dalam aplikasi berbasis minyak, petrokimia, dan kimia. Karena sifatnya yang tidak fleksibel, buna juga banyak digunakan untuk aplikasi minyak mentah, air, berbagai alkohol, gemuk silikon, dan cairan hidrolik.
Karena Buna adalah kopolimer karet sintetis, ia berkinerja baik dalam aplikasi yang membutuhkan daya rekat logam dan material tahan abrasi, dan latar belakang kimia ini juga menjadikannya ideal untuk aplikasi penyegelan. Selain itu, ia dapat tahan terhadap suhu rendah karena dirancang dengan ketahanan asam yang rendah dan alkali ringan.
Buna terbatas dalam aplikasi dengan faktor ekstrem seperti suhu tinggi, cuaca, sinar matahari, dan aplikasi tahan uap, serta tidak cocok dengan bahan sanitasi pembersihan di tempat (CIP) yang mengandung asam dan peroksida.
EPDM
EPDM adalah karet sintetis yang umum digunakan dalam aplikasi otomotif, konstruksi, dan mekanik untuk segel dan cincin-O, pipa, dan ring. Harganya lebih mahal daripada Buna, tetapi dapat menahan berbagai sifat termal, cuaca, dan mekanik karena kekuatan tariknya yang tinggi dan tahan lama. Karet ini serbaguna dan ideal untuk aplikasi yang melibatkan air, klorin, pemutih, dan bahan alkali lainnya.
Karena sifat elastis dan perekatnya, setelah diregangkan, EPDM akan kembali ke bentuk aslinya tanpaTergantung suhu. EPDM tidak direkomendasikan untuk aplikasi minyak bumi, cairan, hidrokarbon terklorinasi, atau pelarut hidrokarbon.
Viton
Viton adalah produk karet hidrokarbon berfluorinasi yang tahan lama dan berkinerja tinggi, yang paling umum digunakan pada O-ring dan segel. Harganya lebih mahal daripada bahan karet lainnya, tetapi merupakan pilihan utama untuk kebutuhan penyegelan yang paling menantang dan menuntut.
Tahan terhadap ozon, oksidasi, dan kondisi cuaca ekstrem, termasuk material seperti hidrokarbon alifatik dan aromatik, cairan terhalogenasi, dan material asam kuat, ini adalah salah satu fluoroelastomer yang paling tangguh.
Memilih material yang tepat untuk penyegelan sangat penting untuk keberhasilan suatu aplikasi. Meskipun banyak material penyegelan yang serupa, masing-masing memiliki berbagai fungsi untuk memenuhi kebutuhan spesifik apa pun.
Waktu posting: 12 Juli 2023