Memilih material untuk seal Anda sangatlah penting karena akan menentukan kualitas, masa pakai, dan kinerja aplikasi, serta mengurangi masalah di kemudian hari. Di sini, kita akan membahas bagaimana lingkungan akan memengaruhi pemilihan material seal, serta beberapa material yang paling umum dan aplikasi yang paling sesuai.
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 bahan kimia, dan ketahanan aus yang baik.
Di beberapa lingkungan, sifat-sifat ini perlu lebih kuat daripada di lingkungan lain. Sifat material lain yang perlu dipertimbangkan saat mempertimbangkan lingkungan tersebut meliputi kekerasan, kekakuan, ekspansi termal, keausan, dan ketahanan kimia. Dengan mempertimbangkan 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 materialnya harus cukup kuat untuk menahan kondisi tersebut.
Untuk lingkungan seperti itu, pengeluaran untuk seal berkualitas tinggi akan terbayar seiring waktu karena akan membantu mencegah penghentian, perbaikan, dan pembaruan atau penggantian seal yang mahal akibat seal berkualitas rendah. Namun, dalam aplikasi pemompaan dengan fluida yang sangat bersih dan memiliki sifat pelumas, seal yang lebih murah dapat dibeli daripada bearing berkualitas 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 kualitas akhir karbon. Karbon merupakan material inert, stabil, dan dapat melumasi sendiri.
Karbon/grafit ini banyak digunakan sebagai salah satu dari sepasang permukaan ujung pada segel mekanis, dan juga merupakan material populer untuk segel melingkar tersegmentasi dan ring piston dengan pelumasan kering atau sedikit. Campuran karbon/grafit ini juga dapat diimpregnasi dengan material lain untuk memberikan karakteristik yang berbeda seperti mengurangi porositas, meningkatkan kinerja keausan, atau meningkatkan kekuatan.
Segel karbon terimpregnasi resin termoset adalah yang paling umum untuk segel mekanis, dengan sebagian besar karbon terimpregnasi resin mampu beroperasi dalam berbagai macam bahan kimia, mulai dari basa kuat hingga asam kuat. Karbon terimpregnasi resin juga memiliki sifat gesek yang baik dan modulus yang memadai untuk membantu mengendalikan distorsi tekanan. Material ini cocok untuk penggunaan umum hingga 260°C (500°F) dalam air, pendingin, bahan bakar, oli, larutan kimia ringan, serta aplikasi makanan dan obat-obatan.
Segel karbon terimpregnasi antimon juga terbukti efektif 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 gelembung pada aplikasi dengan cairan viskositas tinggi atau hidrokarbon ringan, menjadikannya 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 aplikasi suhu tinggi, kecepatan tinggi, dan 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, kekerasan, 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 bersuhu tinggi. Dalam kemurnian tinggi, alumina memiliki ketahanan kimia yang sangat baik terhadap sebagian besar fluida proses kecuali beberapa asam kuat, sehingga digunakan dalam banyak aplikasi segel mekanis. Namun, alumina mudah retak akibat guncangan termal, sehingga penggunaannya terbatas pada beberapa aplikasi yang berpotensi menimbulkan masalah.
Silikon karbida dibuat dengan menggabungkan silika dan kokas. Secara kimiawi, silikon karbida mirip dengan keramik, tetapi memiliki kualitas pelumasan yang lebih baik dan lebih keras, sehingga menjadikannya solusi tahan lama yang baik untuk lingkungan yang keras.
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.
Silikon karbida sinter sendiri dibuat dengan menyinter partikel silikon karbida secara langsung menggunakan bahan pembantu sinter non-oksida dalam lingkungan inert pada suhu di atas 2.000°C. Karena tidak adanya material sekunder (seperti silikon), material sinter langsung ini tahan secara kimia terhadap hampir semua kondisi fluida dan proses yang mungkin terjadi pada pompa sentrifugal.
Karbida tungsten adalah material yang sangat serbaguna seperti silikon karbida, tetapi lebih cocok untuk aplikasi bertekanan tinggi karena elastisitasnya yang lebih tinggi sehingga sedikit lentur dan mencegah distorsi permukaan. Seperti silikon karbida, karbida tungsten dapat dilapis ulang dan dipoles.
Karbida tungsten paling sering diproduksi sebagai karbida semen, sehingga tidak ada upaya untuk mengikat karbida tungsten satu sama lain. Logam sekunder ditambahkan untuk mengikat atau merekatkan partikel karbida tungsten, menghasilkan material yang memiliki sifat gabungan karbida tungsten dan pengikat logam.
Hal ini telah dimanfaatkan secara menguntungkan dengan memberikan ketangguhan dan kekuatan impak yang lebih tinggi dibandingkan dengan tungsten karbida saja. Salah satu kelemahan tungsten karbida semen adalah densitasnya yang tinggi. Dahulu, tungsten karbida yang terikat kobalt digunakan, tetapi secara bertahap digantikan oleh tungsten karbida yang terikat nikel karena kurangnya kompatibilitas kimia yang dibutuhkan untuk industri.
Karbida tungsten terikat nikel banyak digunakan untuk permukaan segel yang membutuhkan sifat kekuatan dan ketangguhan tinggi, dan memiliki kompatibilitas kimia baik yang umumnya dibatasi oleh nikel bebas.
GFPTFE
GFPTFE memiliki ketahanan kimia yang baik, dan penambahan kaca mengurangi gesekan pada permukaan segel. GFPTFE ideal untuk aplikasi yang relatif bersih dan lebih murah daripada material lain. Tersedia sub-varian untuk menyesuaikan segel 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 berkinerja 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 berkinerja baik dalam aplikasi yang membutuhkan daya rekat logam dan material tahan abrasi, dan latar belakang kimianya juga membuatnya ideal untuk aplikasi sealant. Selain itu, Buna dapat menahan suhu rendah karena dirancang dengan ketahanan asam yang rendah dan ketahanan alkali yang rendah.
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.
EPDM
EPDM adalah karet sintetis yang umum digunakan dalam aplikasi otomotif, konstruksi, dan mekanik untuk seal dan cincin-O, pipa, dan ring. Harganya lebih mahal daripada Buna, tetapi dapat menahan berbagai sifat termal, cuaca, dan mekanik berkat kekuatan tariknya yang tinggi dan tahan lama. EPDM serbaguna dan ideal untuk aplikasi yang melibatkan air, klorin, pemutih, dan bahan alkali lainnya.
Berkat sifat elastis dan rekatnya, setelah diregangkan, EPDM akan kembali ke bentuk aslinya terlepas dari suhu. EPDM tidak direkomendasikan untuk aplikasi minyak bumi, cairan, hidrokarbon terklorinasi, atau pelarut hidrokarbon.
Viton
Viton adalah produk karet hidrokarbon terfluorinasi yang tahan lama dan berkinerja tinggi, paling umum digunakan dalam O-Ring dan seal. Harganya lebih mahal daripada material karet lainnya, tetapi merupakan pilihan yang lebih disukai untuk kebutuhan penyegelan yang paling menantang dan berat.
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.
Memilih material yang tepat untuk penyegelan sangat penting bagi keberhasilan suatu aplikasi. Meskipun banyak material penyegel serupa, masing-masing memiliki fungsi yang berbeda untuk memenuhi kebutuhan spesifik.
Waktu posting: 12-Jul-2023