Pemilihan material untuk seal penting karena akan menentukan kualitas, masa pakai, dan kinerja aplikasi, serta mengurangi masalah di masa mendatang. Di sini, kita akan membahas bagaimana lingkungan akan memengaruhi pemilihan material seal, serta beberapa material yang paling umum dan aplikasi mana yang paling cocok untuk material tersebut.
Faktor lingkungan
Lingkungan tempat segel akan dipasang sangat penting saat memilih 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 ketahanan aus yang baik.
Di beberapa lingkungan, sifat-sifat ini harus lebih kuat daripada di lingkungan lain. Sifat-sifat material lain yang harus dipertimbangkan saat mempertimbangkan lingkungan tersebut meliputi kekerasan, kekakuan, ekspansi termal, keausan, dan ketahanan kimia. Dengan mengingat hal-hal ini, Anda akan 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 bahannya harus cukup kuat untuk menahan kondisi ini.
Untuk lingkungan seperti itu, pengeluaran uang untuk segel berkualitas tinggi akan terbayar seiring waktu karena akan membantu mencegah penghentian, perbaikan, dan pembaruan atau penggantian segel yang mahal yang akan diakibatkan oleh segel berkualitas rendah. Namun, dalam aplikasi pemompaan dengan cairan yang sangat bersih yang memiliki sifat pelumas, segel yang lebih murah dapat dibeli demi bantalan berkualitas lebih tinggi.
Bahan segel umum
Karbon
Karbon yang digunakan pada permukaan segel adalah campuran karbon amorf dan grafit, dengan persentase masing-masing menentukan sifat fisik pada mutu akhir karbon. Karbon merupakan material inert, stabil yang dapat melumasi sendiri.
Karbon ini banyak digunakan sebagai salah satu dari sepasang permukaan ujung pada segel mekanis, dan juga merupakan material populer untuk segel melingkar tersegmentasi dan cincin piston di bawah pelumasan kering atau dalam jumlah sedikit. Campuran karbon/grafit ini juga dapat diresapi dengan material lain untuk memberikan karakteristik yang berbeda seperti porositas yang berkurang, kinerja keausan yang lebih baik, atau kekuatan yang lebih baik.
Segel karbon yang diresapi resin termoset adalah yang paling umum untuk segel mekanis, dengan sebagian besar karbon yang diresapi resin mampu beroperasi dalam berbagai macam bahan kimia mulai dari basa kuat hingga asam kuat. Karbon ini juga memiliki sifat gesekan yang baik dan modulus yang memadai untuk membantu mengendalikan distorsi tekanan. Bahan ini cocok untuk tugas umum hingga 260°C (500°F) dalam air, pendingin, bahan bakar, oli, 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 saat dibutuhkan material yang lebih kuat dan kaku. Segel ini juga lebih tahan terhadap gelembung pada aplikasi dengan cairan viskositas tinggi atau hidrokarbon ringan, sehingga menjadikannya mutu standar untuk banyak aplikasi kilang.
Karbon juga dapat diresapi dengan pembentuk film seperti fluorida untuk pengoperasian kering, kriogenik, dan aplikasi vakum, atau penghambat oksidasi seperti fosfat untuk suhu tinggi, kecepatan tinggi, dan aplikasi turbin hingga 800 kaki/detik dan sekitar 537°C (1.000°F).
Keramik
Keramik adalah material non-logam anorganik yang terbuat dari senyawa alami atau sintetis, yang paling umum adalah alumina oksida atau alumina. Keramik memiliki titik leleh yang tinggi, kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang tinggi, dan ketahanan terhadap oksidasi, sehingga banyak digunakan dalam industri seperti permesinan, kimia, minyak bumi, farmasi, dan otomotif.
Alumina juga memiliki sifat dielektrik yang sangat baik dan umumnya digunakan untuk isolator listrik, komponen tahan aus, media penggilingan, dan komponen bersuhu tinggi. Dalam kemurnian tinggi, alumina memiliki ketahanan kimia yang sangat baik terhadap sebagian besar cairan proses selain beberapa asam kuat, sehingga dapat digunakan dalam banyak aplikasi segel mekanis. Akan tetapi, alumina dapat mudah retak akibat guncangan termal, yang telah membatasi penggunaannya dalam beberapa aplikasi yang dapat menimbulkan masalah.
Karbida silikon dibuat dengan menggabungkan silika dan kokas. Secara kimiawi, karbida silikon mirip dengan keramik, tetapi memiliki kualitas pelumasan yang lebih baik dan lebih keras, sehingga menjadikannya solusi tahan lama yang baik untuk lingkungan yang keras.
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.
Karbida silikon yang disinter sendiri dibuat dengan cara menyinter partikel karbida silikon secara langsung menggunakan bahan pembantu sinter non-oksida dalam lingkungan inert pada suhu lebih dari 2.000°C. Karena tidak adanya bahan sekunder (seperti silikon), bahan yang disinter secara langsung ini tahan secara kimia terhadap hampir semua kondisi cairan dan proses yang mungkin terlihat 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, bahan ini dapat dilapisi ulang dan dipoles.
Karbida tungsten paling sering diproduksi sebagai karbida yang disemen 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 dengan baik dengan memberikan ketangguhan dan kekuatan impak yang lebih besar daripada yang mungkin dilakukan dengan tungsten karbida saja. Salah satu kelemahan tungsten karbida yang disemen adalah kepadatannya yang tinggi. Di masa lalu, tungsten karbida yang terikat kobalt digunakan, namun secara bertahap telah digantikan oleh tungsten karbida yang terikat nikel karena kurangnya rentang kompatibilitas kimia yang dibutuhkan untuk industri.
Karbida tungsten terikat nikel digunakan secara luas untuk permukaan segel yang menghendaki sifat kekuatan dan ketangguhan tinggi, dan memiliki kompatibilitas kimia baik yang umumnya dibatasi oleh nikel bebas.
GFPTFE
GFPTFE memiliki ketahanan kimia yang baik, dan kaca tambahan mengurangi gesekan pada permukaan penyegel. GFPTFE ideal untuk aplikasi yang relatif bersih dan lebih murah daripada bahan lainnya. Tersedia beberapa sub-varian untuk menyesuaikan penyegel dengan kebutuhan dan lingkungan, sehingga meningkatkan kinerjanya secara keseluruhan.
Buna
Buna (juga dikenal sebagai karet nitril) adalah elastomer hemat biaya untuk cincin-O, sealant, dan produk cetakan. Karet ini terkenal karena kinerja mekanisnya dan bekerja dengan baik dalam aplikasi berbasis minyak, petrokimia, dan kimia. Karet ini juga banyak digunakan untuk aplikasi minyak mentah, air, berbagai alkohol, gemuk silikon, dan cairan hidrolik karena sifatnya yang tidak fleksibel.
Karena Buna merupakan kopolimer karet sintetis, ia bekerja dengan baik dalam aplikasi yang memerlukan daya rekat logam dan material yang tahan abrasi, dan latar belakang kimia ini juga membuatnya ideal untuk aplikasi sealant. Lebih jauh, ia dapat menahan suhu rendah karena ia dirancang dengan ketahanan asam yang buruk dan ketahanan alkali yang ringan.
Buna terbatas dalam aplikasi dengan faktor ekstrem seperti suhu tinggi, cuaca, sinar matahari, dan aplikasi tahan uap, dan tidak cocok dengan agen sanitasi bersih di tempat (CIP) yang mengandung asam dan peroksida.
Plastik
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 tanpa mempedulikan suhu. EPDM tidak direkomendasikan untuk aplikasi minyak bumi, cairan, hidrokarbon terklorinasi, atau pelarut hidrokarbon.
Viton
Viton adalah produk karet hidrokarbon berfluorinasi, tahan lama, dan berkinerja tinggi yang paling umum digunakan dalam O-Ring dan seal. Harganya lebih mahal daripada bahan karet lainnya, tetapi merupakan pilihan yang lebih disukai untuk kebutuhan penyegelan yang paling menantang dan sulit.
Tahan terhadap ozon, oksidasi dan kondisi cuaca ekstrem, termasuk bahan seperti hidrokarbon alifatik dan aromatik, cairan terhalogenasi dan bahan asam kuat, ini adalah salah satu fluoroelastomer yang lebih kuat.
Pemilihan material yang tepat untuk penyegelan penting untuk keberhasilan aplikasi. Meskipun banyak material penyegel yang serupa, masing-masing memiliki berbagai fungsi untuk memenuhi kebutuhan spesifik.
Waktu posting: 12-Jul-2023