Selos mecânicosdesempenham um papel muito importante para evitar vazamentos em muitas indústrias diferentes.Na indústria naval existemselos mecânicos da bomba, selos mecânicos de eixo rotativo.E na indústria de petróleo e gás existemselos mecânicos de cartucho,selos mecânicos divididos ou selos mecânicos de gás seco.Na indústria automobilística existem selos mecânicos de água.E na indústria química existem selos mecânicos de misturadores (selos mecânicos de agitadores) e selos mecânicos de compressores.
Dependendo das diferentes condições de uso, requer a solução de vedação mecânica com material diferente.Existem muitos tipos de materiais utilizados naselos mecânicos do eixo como selos mecânicos de cerâmica, selos mecânicos de carbono, selos mecânicos de carboneto de silicone,Selos mecânicos SSIC eSelos mecânicos TC.
Selos mecânicos cerâmicos
Os selos mecânicos cerâmicos são componentes críticos em diversas aplicações industriais, projetados para evitar vazamento de fluidos entre duas superfícies, como um eixo giratório e uma carcaça estacionária.Essas vedações são altamente valorizadas por sua excepcional resistência ao desgaste, resistência à corrosão e capacidade de suportar temperaturas extremas.
A principal função dos selos mecânicos cerâmicos é manter a integridade do equipamento, evitando perda ou contaminação de fluidos.Eles são usados em diversas indústrias, incluindo petróleo e gás, processamento químico, tratamento de água, produtos farmacêuticos e processamento de alimentos.O uso generalizado dessas vedações pode ser atribuído à sua construção durável;eles são feitos de materiais cerâmicos avançados que oferecem características de desempenho superiores em comparação com outros materiais de vedação.
Os selos mecânicos cerâmicos compreendem dois componentes principais: um é uma face mecânica estacionária (geralmente feita de material cerâmico) e outro é uma face mecânica rotativa (geralmente construída em grafite de carbono).A ação de vedação ocorre quando ambas as faces são pressionadas juntas por meio de uma força de mola, criando uma barreira eficaz contra vazamento de fluido.À medida que o equipamento opera, a película lubrificante entre as faces de vedação reduz o atrito e o desgaste, ao mesmo tempo que mantém uma vedação hermética.
Um fator crucial que diferencia os selos mecânicos cerâmicos de outros tipos é a sua excelente resistência ao desgaste.Os materiais cerâmicos possuem excelentes propriedades de dureza que lhes permitem suportar condições abrasivas sem danos significativos.Isto resulta em vedações mais duradouras que requerem substituição ou manutenção menos frequente do que aquelas feitas de materiais mais macios.
Além da resistência ao desgaste, a cerâmica também apresenta excepcional estabilidade térmica.Eles podem suportar altas temperaturas sem sofrer degradação ou perder a eficiência de vedação.Isto os torna adequados para uso em aplicações de alta temperatura onde outros materiais de vedação podem falhar prematuramente.
Por último, os selos mecânicos cerâmicos oferecem excelente compatibilidade química, com resistência a diversas substâncias corrosivas.Isso os torna uma escolha atraente para indústrias que lidam rotineiramente com produtos químicos agressivos e fluidos agressivos.
Selos mecânicos cerâmicos são essenciaisselos de componentesprojetado para evitar vazamento de fluidos em equipamentos industriais.Suas propriedades exclusivas, como resistência ao desgaste, estabilidade térmica e compatibilidade química, fazem deles a escolha preferida para diversas aplicações em vários setores.
| propriedade física cerâmica | ||||
| Parâmetro técnico | unidade | 95% | 99% | 99,50% |
| Densidade | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Dureza | RH | 85 | 88 | 90 |
| Taxa de porosidade | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Resistência fratural | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Coeficiente de expansão térmica | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Condutividade térmica | C/MK | 27,8 | 26,7 | 26 |
Selos mecânicos de carbono
O selo mecânico de carbono tem uma longa história.A grafite é uma isoforma do elemento carbono.Em 1971, os Estados Unidos estudaram o bem-sucedido material de vedação mecânica de grafite flexível, que resolveu o vazamento da válvula de energia atômica.Após processamento profundo, o grafite flexível torna-se um excelente material de vedação, que é transformado em diversos selos mecânicos de carbono com o efeito de componentes de vedação.Esses selos mecânicos de carbono são usados nas indústrias química, de petróleo e de energia elétrica, como vedação de fluidos de alta temperatura.
Como a grafite flexível é formada pela expansão da grafite expandida após alta temperatura, a quantidade de agente intercalante remanescente na grafite flexível é muito pequena, mas não completamente, portanto a existência e composição do agente intercalante têm grande influência na qualidade e desempenho do produto.
Seleção do material da face do selo de carbono
O inventor original utilizou ácido sulfúrico concentrado como oxidante e agente intercalante.No entanto, após ser aplicado na vedação de um componente metálico, descobriu-se que uma pequena quantidade de enxofre remanescente na grafite flexível corroía o metal de contato após uso prolongado.Diante deste ponto, alguns estudiosos nacionais tentaram melhorá-lo, como Song Kemin que escolheu ácido acético e ácido orgânico em vez de ácido sulfúrico.ácido, retardar o ácido nítrico e baixar a temperatura até a temperatura ambiente, feito a partir de uma mistura de ácido nítrico e ácido acético.Utilizando a mistura de ácido nítrico e ácido acético como agente de inserção, a grafite expandida sem enxofre foi preparada com permanganato de potássio como oxidante, e ácido acético foi adicionado lentamente ao ácido nítrico.A temperatura é reduzida até à temperatura ambiente e é feita a mistura de ácido nítrico e ácido acético.Em seguida, o grafite em flocos natural e o permanganato de potássio são adicionados a esta mistura.Sob agitação constante, a temperatura é de 30 C. Após reação de 40 minutos, a água é lavada até ficar neutra e seca a 50 ~ 60 C, e a grafite expandida é feita após expansão em alta temperatura.Este método não consegue vulcanização sob a condição de que o produto possa atingir um certo volume de expansão, de modo a alcançar uma natureza relativamente estável do material de vedação.
| Tipo | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Marca | Impregnado | Impregnado | Fenol impregnado | Carbono Antimônio(A) | |||||
| Densidade | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Resistência Fratural | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Força compressiva | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Dureza | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porosidade | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Temperaturas | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Selos mecânicos de carboneto de silício
O carboneto de silício (SiC) também é conhecido como carborundum, que é feito de areia de quartzo, coque de petróleo (ou coque de carvão), lascas de madeira (que precisam ser adicionadas na produção de carboneto de silício verde) e assim por diante.O carboneto de silício também possui um mineral raro na natureza, a amoreira.Nas matérias-primas refratárias C, N, B e outras matérias-primas refratárias não óxidos contemporâneas de alta tecnologia, o carboneto de silício é um dos materiais mais amplamente utilizados e econômicos, que pode ser chamado de areia de aço dourado ou areia refratária.Atualmente, a produção industrial de carboneto de silício da China está dividida em carboneto de silício preto e carboneto de silício verde, ambos cristais hexagonais com proporção de 3,20 ~ 3,25 e microdureza de 2840 ~ 3320kg/m²
Os produtos de carboneto de silício são classificados em vários tipos de acordo com os diferentes ambientes de aplicação.Geralmente é usado de forma mais mecânica.Por exemplo, o carboneto de silício é um material ideal para selos mecânicos de carboneto de silício devido à sua boa resistência à corrosão química, alta resistência, alta dureza, boa resistência ao desgaste, pequeno coeficiente de atrito e resistência a altas temperaturas.
Os anéis de vedação SIC podem ser divididos em anel estático, anel móvel, anel plano e assim por diante.O silício SiC pode ser transformado em vários produtos de carboneto de silício, como anel rotativo de carboneto de silício, sede estacionária de carboneto de silício, bucha de carboneto de silício e assim por diante, de acordo com os requisitos especiais dos clientes.Também pode ser usado em combinação com material de grafite, e seu coeficiente de atrito é menor do que a cerâmica de alumina e liga dura, portanto pode ser usado em alto valor PV, especialmente em condições de ácido forte e álcali forte.
O atrito reduzido do SIC é um dos principais benefícios de seu emprego em selos mecânicos.O SIC pode, portanto, resistir melhor ao desgaste do que outros materiais, prolongando a vida útil da vedação.Além disso, o atrito reduzido do SIC diminui a necessidade de lubrificação.A falta de lubrificação reduz a possibilidade de contaminação e corrosão, melhorando a eficiência e a confiabilidade.
O SIC também possui grande resistência ao desgaste.Isto indica que pode suportar o uso contínuo sem se deteriorar ou quebrar.Isso o torna o material perfeito para usos que exigem alto nível de confiabilidade e durabilidade.
Ele também pode ser lapidado e polido para que uma vedação possa ser reformada várias vezes ao longo de sua vida útil.Geralmente é usado de forma mais mecânica, como em vedações mecânicas, por sua boa resistência à corrosão química, alta resistência, alta dureza, boa resistência ao desgaste, pequeno coeficiente de atrito e resistência a altas temperaturas.
Quando usado em faces de vedação mecânica, o carboneto de silício resulta em melhor desempenho, maior vida útil da vedação, menores custos de manutenção e menores custos de operação para equipamentos rotativos, como turbinas, compressores e bombas centrífugas.O carboneto de silício pode ter propriedades diferentes dependendo de como foi fabricado.O carboneto de silício ligado por reação é formado pela ligação de partículas de carboneto de silício entre si em um processo de reação.
Este processo não afeta significativamente a maioria das propriedades físicas e térmicas do material, porém limita a resistência química do material.Os produtos químicos mais comuns que constituem um problema são os cáusticos (e outros produtos químicos com pH elevado) e os ácidos fortes e, portanto, o carboneto de silício ligado por reação não deve ser utilizado nestas aplicações.
Infiltrado sinterizado por reaçãocarboneto de silício.Nesse material, os poros do material SIC original são preenchidos no processo de infiltração pela queima do silício metálico, assim surge o SiC secundário e o material adquire propriedades mecânicas excepcionais, tornando-se resistente ao desgaste.Devido ao seu encolhimento mínimo, pode ser utilizado na produção de peças grandes e complexas com tolerâncias estreitas.No entanto, o teor de silício limita a temperatura máxima de operação a 1.350 °C, a resistência química também é limitada a cerca de pH 10. O material não é recomendado para uso em ambientes alcalinos agressivos.
Sinterizadoo carboneto de silício é obtido pela sinterização de um granulado SIC muito fino pré-comprimido a uma temperatura de 2.000 °C para formar ligações fortes entre os grãos do material.
Primeiro, a rede fica mais espessa, depois a porosidade diminui e, finalmente, as ligações entre os grãos sinterizam.No processo desse processamento, ocorre um encolhimento significativo do produto – em cerca de 20%.
Anel de vedação SSIC é resistente a todos os produtos químicos.Como não há silício metálico em sua estrutura, ele pode ser utilizado em temperaturas de até 1600°C sem afetar sua resistência.
| propriedades | R-SiC | S-SiC |
| Porosidade (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Densidade (g/cm3) | 3.05 | 3,1~3,15 |
| Dureza | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Módulo Elástico (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Conteúdo SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Conteúdo Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Resistência à flexão (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Resistência à Compressão (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Coeficiente de expansão térmica (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Resistência ao calor (na atmosfera) (℃) | 1300 | 1600 |
Selo mecânico TC
Os materiais TC possuem características de alta dureza, resistência, resistência à abrasão e resistência à corrosão.É conhecido como “Dente Industrial”.Devido ao seu desempenho superior, tem sido amplamente utilizado na indústria militar, aeroespacial, processamento mecânico, metalurgia, perfuração de petróleo, comunicação eletrônica, arquitetura e outros campos.Por exemplo, em bombas, compressores e agitadores, anéis de carboneto de tungstênio são usados como vedações mecânicas.Boa resistência à abrasão e alta dureza o tornam adequado para a fabricação de peças resistentes ao desgaste com alta temperatura, atrito e corrosão.
De acordo com sua composição química e características de uso, o TC pode ser dividido em quatro categorias: tungstênio-cobalto (YG), tungstênio-titânio (YT), tungstênio-titânio tântalo (YW) e carboneto de titânio (YN).
A liga dura de tungstênio-cobalto (YG) é composta de WC e Co. É adequada para processar materiais frágeis, como ferro fundido, metais não ferrosos e materiais não metálicos.
Stellite (YT) é composto de WC, TiC e Co. Devido à adição de TiC à liga, sua resistência ao desgaste é melhorada, mas a resistência à flexão, o desempenho de retificação e a condutividade térmica diminuíram.Devido à sua fragilidade sob baixas temperaturas, é adequado apenas para corte em alta velocidade de materiais em geral e não para o processamento de materiais frágeis.
Tungstênio titânio tântalo (nióbio) cobalto (YW) é adicionado à liga para aumentar a dureza, resistência e resistência à abrasão em altas temperaturas através de uma quantidade apropriada de carboneto de tântalo ou carboneto de nióbio.Ao mesmo tempo, a tenacidade também é melhorada com um melhor desempenho de corte abrangente.É usado principalmente para materiais de corte duro e corte intermitente.
A classe base de titânio carbonizado (YN) é uma liga dura com a fase dura de TiC, níquel e molibdênio.Suas vantagens são alta dureza, capacidade antiaderente, desgaste anticrescente e capacidade antioxidação.A uma temperatura superior a 1000 graus, ainda pode ser usinado.É aplicável ao acabamento contínuo de ligas de aço e aço temperado.
| modelo | teor de níquel (% em peso) | densidade (g/cm²) | dureza (HRA) | resistência à flexão (≥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 |
| modelo | teor de cobalto (% em peso) | densidade (g/cm²) | dureza (HRA) | resistência à flexão (≥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 |