Phốt cơ khíđóng vai trò rất quan trọng trong việc tránh rò rỉ cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Trong ngành hàng hải cócon dấu cơ khí bơm, phốt cơ khí trục quay. Và trong ngành dầu khí cócon dấu cơ khí hộp mực,phốt cơ khí phân chia hoặc phốt cơ khí khí khô. Trong ngành công nghiệp ô tô có phốt cơ khí nước. Và trong ngành hóa chất có phốt cơ khí máy trộn (phớt cơ khí máy khuấy) và phốt cơ khí máy nén.
Tùy thuộc vào điều kiện sử dụng khác nhau mà yêu cầu giải pháp làm kín cơ khí với vật liệu khác nhau. Có rất nhiều loại vật liệu được sử dụng trongphốt trục cơ khí chẳng hạn như phốt cơ khí gốm, phốt cơ khí carbon, phốt cơ khí cacbua silicon,Con dấu cơ khí SSIC vàPhốt cơ khí TC.
Con dấu cơ khí bằng gốm
Phốt cơ khí bằng gốm là thành phần quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau, được thiết kế để ngăn chặn sự rò rỉ chất lỏng giữa hai bề mặt, chẳng hạn như trục quay và vỏ cố định. Những con dấu này được đánh giá cao nhờ khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn đặc biệt và khả năng chịu được nhiệt độ khắc nghiệt.
Vai trò chính của phốt cơ khí bằng gốm là duy trì tính toàn vẹn của thiết bị bằng cách ngăn ngừa mất chất lỏng hoặc nhiễm bẩn. Chúng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm dầu khí, xử lý hóa chất, xử lý nước, dược phẩm và chế biến thực phẩm. Việc sử dụng rộng rãi các con dấu này có thể là do kết cấu bền của chúng; chúng được làm từ vật liệu gốm tiên tiến mang lại đặc tính hiệu suất vượt trội so với các vật liệu bịt kín khác.
Phốt cơ khí bằng gốm bao gồm hai thành phần chính: một là mặt cố định cơ học (thường được làm bằng vật liệu gốm) và một là mặt quay cơ học (thường được chế tạo từ than chì cacbon). Hoạt động bịt kín xảy ra khi cả hai mặt được ép vào nhau bằng lực lò xo, tạo ra một rào cản hiệu quả chống rò rỉ chất lỏng. Khi thiết bị hoạt động, màng bôi trơn giữa các mặt bịt kín sẽ giảm ma sát và mài mòn trong khi vẫn duy trì độ kín.
Một yếu tố quan trọng giúp phân biệt phốt cơ khí bằng gốm với các loại khác là khả năng chống mài mòn vượt trội của chúng. Vật liệu gốm có đặc tính độ cứng tuyệt vời cho phép chúng chịu được các điều kiện mài mòn mà không bị hư hại đáng kể. Điều này dẫn đến các vòng đệm có tuổi thọ cao hơn và ít cần thay thế hoặc bảo trì thường xuyên hơn so với các vòng đệm được làm từ vật liệu mềm hơn.
Ngoài khả năng chống mài mòn, gốm sứ còn thể hiện tính ổn định nhiệt đặc biệt. Chúng có thể chịu được nhiệt độ cao mà không bị xuống cấp hoặc mất hiệu quả bịt kín. Điều này làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao, nơi các vật liệu bịt kín khác có thể bị hỏng sớm.
Cuối cùng, phốt cơ khí bằng gốm có khả năng tương thích hóa học tuyệt vời, có khả năng chống lại các chất ăn mòn khác nhau. Điều này khiến chúng trở thành sự lựa chọn hấp dẫn cho các ngành công nghiệp thường xuyên phải xử lý các hóa chất khắc nghiệt và chất lỏng có tính ăn mòn cao.
Phốt cơ khí gốm là rất cần thiếtcon dấu thành phầnđược thiết kế để ngăn chặn rò rỉ chất lỏng trong thiết bị công nghiệp. Các đặc tính độc đáo của chúng, chẳng hạn như khả năng chống mài mòn, ổn định nhiệt và khả năng tương thích hóa học, khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng khác nhau trong nhiều ngành công nghiệp
| tính chất vật lý gốm sứ | ||||
| Thông số kỹ thuật | đơn vị | 95% | 99% | 99,50% |
| Tỉ trọng | g/cm3 | 3,7 | 3,88 | 3,9 |
| độ cứng | nhân sự | 85 | 88 | 90 |
| Tỷ lệ độ xốp | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Độ bền gãy | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Hệ số giãn nở nhiệt | 10(-6)/K | 5,5 | 5.3 | 5.2 |
| Độ dẫn nhiệt | W/MK | 27,8 | 26,7 | 26 |
Con dấu cơ khí carbon
Phốt carbon cơ học có lịch sử lâu đời. Than chì là một dạng đồng phân của nguyên tố cacbon. Năm 1971, Hoa Kỳ đã nghiên cứu thành công vật liệu bịt kín cơ học bằng than chì linh hoạt, giúp giải quyết vấn đề rò rỉ van năng lượng nguyên tử. Sau khi xử lý sâu, than chì dẻo trở thành vật liệu bịt kín tuyệt vời, được chế tạo thành các loại phốt cơ khí carbon khác nhau với tác dụng bịt kín các bộ phận. Những con dấu cơ khí carbon này được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, dầu khí, năng lượng điện như con dấu chất lỏng nhiệt độ cao.
Do than chì dẻo được hình thành do sự giãn nở của than chì giãn nở sau nhiệt độ cao nên lượng chất xen kẽ còn lại trong than chì dẻo rất nhỏ, nhưng không hoàn toàn, do đó sự tồn tại và thành phần của chất xen kẽ có ảnh hưởng lớn đến chất lượng. và hiệu suất của sản phẩm.
Lựa chọn vật liệu mặt Carbon Seal
Nhà phát minh ban đầu đã sử dụng axit sulfuric đậm đặc làm chất oxy hóa và chất xen kẽ. Tuy nhiên, sau khi bôi lên phần bịt kín của một bộ phận kim loại, người ta phát hiện một lượng nhỏ lưu huỳnh còn sót lại trong than chì dẻo sẽ ăn mòn phần kim loại tiếp xúc sau khi sử dụng lâu dài. Theo quan điểm này, một số học giả trong nước đã cố gắng cải thiện nó, chẳng hạn như Song Kemin, người đã chọn axit axetic và axit hữu cơ thay vì axit sulfuric. axit, làm chậm axit nitric và hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ phòng, được làm từ hỗn hợp axit nitric và axit axetic. Bằng cách sử dụng hỗn hợp axit nitric và axit axetic làm chất chèn, than chì giãn nở không chứa lưu huỳnh được điều chế bằng thuốc tím làm chất oxy hóa và axit axetic được thêm từ từ vào axit nitric. Nhiệt độ được giảm xuống nhiệt độ phòng và hỗn hợp axit nitric và axit axetic được tạo thành. Sau đó, than chì dạng vảy tự nhiên và thuốc tím được thêm vào hỗn hợp này. Khi khuấy liên tục, nhiệt độ là 30 C. Sau 40 phút phản ứng, nước được rửa về trung tính và sấy khô ở 50 ~ 60 C, và than chì giãn nở được tạo ra sau khi giãn nở ở nhiệt độ cao. Phương pháp này không đạt được sự lưu hóa trong điều kiện sản phẩm có thể đạt đến một thể tích giãn nở nhất định, để đạt được tính chất tương đối ổn định của vật liệu bịt kín.
| Kiểu | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Thương hiệu | tẩm | tẩm | Phenol tẩm | Cacbon antimon(A) | |||||
| Tỉ trọng | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| sức mạnh gãy xương | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| cường độ nén | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| độ cứng | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| độ xốp | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Nhiệt độ | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Phốt cơ khí silicon cacbua
Cacbua silic (SiC) còn được gọi là carborundum, được làm từ cát thạch anh, than cốc dầu mỏ (hoặc than cốc), dăm gỗ (cần được thêm vào khi sản xuất cacbua silic xanh), v.v. Cacbua silic còn có một loại khoáng chất quý hiếm trong tự nhiên là dâu tằm. Trong C, N, B hiện đại và các nguyên liệu thô chịu lửa công nghệ cao không chứa oxit khác, cacbua silic là một trong những vật liệu kinh tế và được sử dụng rộng rãi nhất, có thể được gọi là cát thép vàng hoặc cát chịu lửa. Hiện tại, sản xuất cacbua silic công nghiệp của Trung Quốc được chia thành cacbua silic đen và cacbua silic xanh, cả hai đều là tinh thể lục giác với tỷ lệ 3,20 ~ 3,25 và độ cứng vi mô 2840 ~ 3320kg / m2
Các sản phẩm cacbua silic được phân thành nhiều loại tùy theo môi trường ứng dụng khác nhau. Nó thường được sử dụng một cách máy móc hơn. Ví dụ, cacbua silic là vật liệu lý tưởng cho phốt cơ khí cacbua silic vì khả năng chống ăn mòn hóa học tốt, độ bền cao, độ cứng cao, chống mài mòn tốt, hệ số ma sát nhỏ và khả năng chịu nhiệt độ cao.
Vòng đệm SIC có thể được chia thành vòng tĩnh, vòng chuyển động, vòng phẳng, v.v. SiC silicon có thể được chế tạo thành nhiều sản phẩm cacbua khác nhau, chẳng hạn như vòng quay cacbua silic, ghế cố định cacbua silic, ống lót cacbua silic, v.v., theo yêu cầu đặc biệt của khách hàng. Nó cũng có thể được sử dụng kết hợp với vật liệu than chì, hệ số ma sát của nó nhỏ hơn gốm alumina và hợp kim cứng, do đó nó có thể được sử dụng ở giá trị PV cao, đặc biệt trong điều kiện axit mạnh và kiềm mạnh.
Giảm ma sát của SIC là một trong những lợi ích chính của việc sử dụng nó trong phốt cơ khí. Do đó, SIC có thể chịu mài mòn tốt hơn các vật liệu khác, kéo dài tuổi thọ của phớt. Ngoài ra, ma sát giảm của SIC làm giảm yêu cầu bôi trơn. Thiếu chất bôi trơn làm giảm khả năng nhiễm bẩn và ăn mòn, nâng cao hiệu quả và độ tin cậy.
SIC cũng có khả năng chống mài mòn cao. Điều này chứng tỏ rằng nó có thể chịu đựng được việc sử dụng liên tục mà không bị hư hỏng hay gãy vỡ. Điều này làm cho nó trở thành vật liệu hoàn hảo cho những mục đích sử dụng đòi hỏi độ tin cậy và độ bền cao.
Nó cũng có thể được phủ lại và đánh bóng để có thể tân trang lại con dấu nhiều lần trong suốt vòng đời của nó. Nó thường được sử dụng một cách cơ học hơn, chẳng hạn như trong phốt cơ khí vì khả năng chống ăn mòn hóa học tốt, độ bền cao, độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tốt, hệ số ma sát nhỏ và khả năng chịu nhiệt độ cao.
Khi được sử dụng cho các mặt phốt cơ khí, cacbua silic mang lại hiệu suất được cải thiện, tăng tuổi thọ phốt, giảm chi phí bảo trì và giảm chi phí vận hành cho thiết bị quay như tua bin, máy nén và máy bơm ly tâm. Cacbua silic có thể có các đặc tính khác nhau tùy thuộc vào cách nó được sản xuất. Cacbua silic liên kết phản ứng được hình thành bằng cách liên kết các hạt cacbua silic với nhau trong một quá trình phản ứng.
Quá trình này không ảnh hưởng đáng kể đến hầu hết các tính chất vật lý và nhiệt của vật liệu, tuy nhiên nó làm hạn chế khả năng kháng hóa chất của vật liệu. Các hóa chất phổ biến nhất gây ra vấn đề là chất ăn da (và các hóa chất có độ pH cao khác) và axit mạnh, do đó không nên sử dụng cacbua silic liên kết phản ứng với các ứng dụng này.
Phản ứng thiêu kết thâm nhậpcacbua silic. Trong vật liệu như vậy, các lỗ rỗng của vật liệu SIC ban đầu được lấp đầy trong quá trình thẩm thấu bằng cách đốt cháy silicon kim loại, do đó SiC thứ cấp xuất hiện và vật liệu có được các đặc tính cơ học đặc biệt, trở nên chống mài mòn. Do độ co rút tối thiểu nên nó có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận lớn và phức tạp với dung sai gần. Tuy nhiên, hàm lượng silicon giới hạn nhiệt độ hoạt động tối đa ở mức 1.350 °C, khả năng kháng hóa chất cũng bị giới hạn ở khoảng pH 10. Vật liệu này không được khuyến khích sử dụng trong môi trường kiềm mạnh.
Thiêu kếtcacbua silic thu được bằng cách thiêu kết hạt SIC rất mịn được nén trước ở nhiệt độ 2000 ° C để tạo thành liên kết bền giữa các hạt của vật liệu.
Đầu tiên, mạng lưới dày lên, sau đó độ xốp giảm xuống và cuối cùng liên kết giữa các hạt thiêu kết. Trong quá trình xử lý như vậy, sản phẩm sẽ bị co rút đáng kể – khoảng 20%.
Vòng đệm SSIC có khả năng chống lại tất cả các hóa chất. Vì không có silicon kim loại trong cấu trúc của nó nên nó có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên tới 1600C mà không ảnh hưởng đến độ bền của nó.
| của cải | R-SiC | S-SiC |
| Độ xốp (%) | .30,3 | .20,2 |
| Mật độ (g/cm3) | 3.05 | 3,1 ~ 3,15 |
| độ cứng | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Mô đun đàn hồi (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Nội dung SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Hàm lượng Si (%) | 15% | 0,10% |
| Cường độ uốn cong (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Cường độ nén (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Hệ số giãn nở nhiệt (1/oC) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Khả năng chịu nhiệt (trong khí quyển) (°C) | 1300 | 1600 |
Phốt cơ khí TC
Vật liệu TC có đặc tính là độ cứng, độ bền, khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn cao. Nó được gọi là “Răng công nghiệp”. Do hiệu suất vượt trội, nó đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp quân sự, hàng không vũ trụ, gia công cơ khí, luyện kim, khoan dầu, truyền thông điện tử, kiến trúc và các lĩnh vực khác. Ví dụ, trong máy bơm, máy nén và máy khuấy, vòng cacbua vonfram được sử dụng làm phốt cơ khí. Khả năng chống mài mòn tốt và độ cứng cao giúp nó thích hợp để sản xuất các bộ phận chịu mài mòn với nhiệt độ, ma sát và ăn mòn cao.
Theo thành phần hóa học và đặc điểm sử dụng, TC có thể được chia thành bốn loại: coban vonfram (YG), vonfram-titan (YT), tantalum titan vonfram (YW) và titan cacbua (YN).
Hợp kim cứng coban vonfram (YG) bao gồm WC và Co. Nó thích hợp để gia công các vật liệu giòn như gang, kim loại màu và vật liệu phi kim loại.
Stellite (YT) bao gồm WC, TiC và Co. Do việc bổ sung TiC vào hợp kim, khả năng chống mài mòn của nó được cải thiện, nhưng độ bền uốn, hiệu suất mài và độ dẫn nhiệt đã giảm. Do độ giòn ở nhiệt độ thấp nên nó chỉ thích hợp để cắt các vật liệu thông thường tốc độ cao và không thích hợp để xử lý các vật liệu giòn.
Vonfram titan tantalum (niobium) coban (YW) được thêm vào hợp kim để tăng độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao thông qua lượng cacbua tantalum hoặc cacbua niobi thích hợp. Đồng thời, độ dẻo dai cũng được cải thiện với hiệu suất cắt toàn diện tốt hơn. Nó chủ yếu được sử dụng để cắt vật liệu cứng và cắt không liên tục.
Lớp cơ sở titan cacbon hóa (YN) là một hợp kim cứng với pha cứng là TiC, niken và molypden. Ưu điểm của nó là độ cứng cao, khả năng chống liên kết, chống mài mòn hình lưỡi liềm và khả năng chống oxy hóa. Ở nhiệt độ trên 1000 độ vẫn có thể gia công được. Nó được áp dụng cho việc hoàn thiện liên tục thép hợp kim và thép tôi.
| người mẫu | hàm lượng niken（wt%） | mật độ (g/cm2) | độ cứng (HRA) | cường độ uốn ( ≥N / mm ) |
| 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 |
| người mẫu | hàm lượng coban（wt%) | mật độ (g/cm2) | độ cứng (HRA) | cường độ uốn ( ≥N / mm ) |
| 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 |