Việc lựa chọn vật liệu làm gioăng rất quan trọng vì nó sẽ quyết định chất lượng, tuổi thọ và hiệu suất của ứng dụng, đồng thời giảm thiểu các vấn đề phát sinh trong tương lai. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét tác động của môi trường đến việc lựa chọn vật liệu gioăng, cũng như một số vật liệu phổ biến nhất và ứng dụng phù hợp nhất của chúng.
Các yếu tố môi trường
Môi trường mà gioăng tiếp xúc đóng vai trò quan trọng khi lựa chọn thiết kế và vật liệu. Có một số đặc tính quan trọng mà vật liệu gioăng cần có cho mọi môi trường, bao gồm tạo bề mặt gioăng ổn định, khả năng dẫn nhiệt, kháng hóa chất và chống mài mòn tốt.
Trong một số môi trường, những đặc tính này cần phải mạnh hơn những môi trường khác. Các đặc tính vật liệu khác cần được xem xét khi cân nhắc môi trường bao gồm độ cứng, độ cứng vững, khả năng giãn nở nhiệt, độ mài mòn và khả năng kháng hóa chất. Việc lưu ý những điều này sẽ giúp bạn tìm được vật liệu lý tưởng cho gioăng của mình.
Môi trường cũng có thể quyết định việc nên ưu tiên chi phí hay chất lượng của gioăng. Đối với môi trường mài mòn và khắc nghiệt, gioăng có thể đắt hơn do vật liệu cần phải đủ bền để chịu được những điều kiện này.
Trong những môi trường như vậy, việc đầu tư vào phớt chất lượng cao sẽ mang lại lợi ích theo thời gian vì nó giúp ngăn ngừa việc ngừng hoạt động, sửa chữa, tân trang hoặc thay thế phớt tốn kém do phớt chất lượng thấp gây ra. Tuy nhiên, trong các ứng dụng bơm với chất lỏng rất sạch có đặc tính bôi trơn, có thể mua phớt rẻ hơn để thay thế cho ổ trục chất lượng cao hơn.
Vật liệu niêm phong thông dụng
Cacbon
Carbon được sử dụng trong bề mặt phớt là hỗn hợp carbon vô định hình và than chì, với tỷ lệ phần trăm của mỗi loại quyết định tính chất vật lý của loại carbon cuối cùng. Đây là vật liệu trơ, ổn định và có khả năng tự bôi trơn.
Nó được sử dụng rộng rãi như một trong hai mặt đầu của phớt cơ khí, và cũng là vật liệu phổ biến cho phớt chu vi phân đoạn và vòng piston trong điều kiện bôi trơn khô hoặc bôi trơn lượng nhỏ. Hỗn hợp carbon/graphite này cũng có thể được tẩm các vật liệu khác để mang lại các đặc tính khác nhau như giảm độ xốp, cải thiện khả năng chống mài mòn hoặc tăng cường độ bền.
Phớt carbon tẩm nhựa nhiệt rắn là loại phớt cơ khí phổ biến nhất, với hầu hết các loại carbon tẩm nhựa có khả năng hoạt động trong nhiều loại hóa chất, từ bazơ mạnh đến axit mạnh. Chúng cũng có đặc tính ma sát tốt và mô đun đàn hồi thích hợp để kiểm soát biến dạng áp suất. Vật liệu này phù hợp cho các ứng dụng thông thường ở nhiệt độ 260°C (500°F) trong nước, chất làm mát, nhiên liệu, dầu, dung dịch hóa chất nhẹ, và các ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm.
Phớt carbon tẩm antimon cũng đã được chứng minh là hiệu quả nhờ độ bền và mô đun đàn hồi của antimon, rất phù hợp cho các ứng dụng áp suất cao khi cần vật liệu bền và cứng hơn. Phớt này cũng có khả năng chống phồng rộp tốt hơn trong các ứng dụng chứa chất lỏng có độ nhớt cao hoặc hydrocarbon nhẹ, khiến nó trở thành loại phớt tiêu chuẩn cho nhiều ứng dụng lọc dầu.
Carbon cũng có thể được tẩm bằng chất tạo màng như florua cho ứng dụng chạy khô, nhiệt độ cực thấp và chân không, hoặc chất ức chế oxy hóa như phosphat cho ứng dụng nhiệt độ cao, tốc độ cao và tua bin lên đến 800ft/giây và khoảng 537°C (1.000°F).
Gốm sứ
Gốm sứ là vật liệu vô cơ phi kim loại được làm từ các hợp chất tự nhiên hoặc tổng hợp, phổ biến nhất là oxit nhôm hoặc alumina. Gốm sứ có điểm nóng chảy cao, độ cứng cao, khả năng chống mài mòn và chống oxy hóa tốt, do đó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như máy móc, hóa chất, dầu khí, dược phẩm và ô tô.
Nhôm oxit cũng có đặc tính điện môi tuyệt vời và thường được sử dụng làm vật liệu cách điện, linh kiện chống mài mòn, vật liệu mài và linh kiện chịu nhiệt độ cao. Ở độ tinh khiết cao, nhôm oxit có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời đối với hầu hết các chất lỏng quy trình, ngoại trừ một số axit mạnh, do đó được sử dụng trong nhiều ứng dụng phớt cơ khí. Tuy nhiên, nhôm oxit dễ bị nứt vỡ dưới tác động của sốc nhiệt, điều này đã hạn chế việc sử dụng nhôm oxit trong một số ứng dụng có thể gây ra vấn đề này.
Silicon carbide được tạo ra bằng cách nung chảy silica và than cốc. Về mặt hóa học, nó tương tự như gốm, nhưng có khả năng bôi trơn tốt hơn và cứng hơn, khiến nó trở thành một giải pháp chịu mài mòn tốt trong môi trường khắc nghiệt.
Nó cũng có thể được mài lại và đánh bóng để có thể tân trang lại phớt nhiều lần trong suốt vòng đời của nó. Nó thường được sử dụng nhiều hơn trong các ứng dụng cơ học, chẳng hạn như trong phớt cơ khí nhờ 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 bề mặt phớt cơ khí, silicon carbide giúp cải thiện hiệu suất, tăng tuổi thọ phớt, giảm chi phí bảo trì và giảm chi phí vận hành cho các thiết bị quay như tua-bin, máy nén và bơm ly tâm. Silicon carbide có thể có các tính chất khác nhau tùy thuộc vào cách sản xuất. Silicon carbide liên kết phản ứng được hình thành bằng cách liên kết các hạt silicon carbide 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 hạn chế khả năng chống hóa chất của vật liệu. Các hóa chất thường gây ra vấn đề nhất là chất ăn mòn (và các hóa chất có độ pH cao khác) và axit mạnh, do đó không nên sử dụng silicon carbide liên kết phản ứng cho các ứng dụng này.
Silic cacbua tự thiêu kết được tạo ra bằng cách thiêu kết trực tiếp các hạt silic cacbua với nhau bằng chất trợ thiêu kết không oxit trong môi trường trơ ở nhiệt độ trên 2.000°C. Do không có vật liệu thứ cấp (chẳng hạn như silic), vật liệu thiêu kết trực tiếp này có khả năng kháng hóa chất đối với hầu hết mọi chất lỏng và điều kiện quy trình thường gặp trong bơm ly tâm.
Cacbua vonfram là một vật liệu đa năng như cacbua silic, nhưng nó phù hợp hơn với các ứng dụng áp suất cao vì có độ đàn hồi cao hơn, cho phép uốn cong rất nhẹ và ngăn ngừa biến dạng bề mặt. Giống như cacbua silic, nó có thể được mài lại và đánh bóng.
Cacbua vonfram thường được sản xuất dưới dạng cacbua xi măng, do đó không cần phải liên kết cacbua vonfram với chính nó. Một kim loại thứ cấp được thêm vào để liên kết hoặc gắn chặt các hạt cacbua vonfram lại với nhau, tạo ra một vật liệu có các đặc tính kết hợp của cả cacbua vonfram và chất kết dính kim loại.
Điều này đã được tận dụng triệt để nhờ độ bền và khả năng chịu va đập cao hơn so với cacbua vonfram đơn thuần. Một trong những điểm yếu của cacbua vonfram xi măng là mật độ cao. Trước đây, cacbua vonfram liên kết coban đã được sử dụng, tuy nhiên, nó đã dần được thay thế bằng cacbua vonfram liên kết niken do thiếu phạm vi tương thích hóa học cần thiết cho công nghiệp.
Cacbua vonfram liên kết niken được sử dụng rộng rãi cho các mặt đệm kín cần có độ bền và độ dẻo dai cao, và nó có khả năng tương thích hóa học tốt thường bị giới hạn bởi niken tự do.
GFPTFE
GFPTFE có khả năng kháng hóa chất tốt, và lớp thủy tinh bổ sung giúp giảm ma sát trên bề mặt gioăng. Đây là vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng tương đối sạch và rẻ hơn các vật liệu khác. Có nhiều biến thể khác nhau để phù hợp hơn với yêu cầu và môi trường, cải thiện hiệu suất tổng thể của gioăng.
Buna
Buna (còn được gọi là cao su nitrile) là một loại elastomer tiết kiệm chi phí cho vòng đệm chữ O, chất bịt kín và các sản phẩm đúc. Nó nổi tiếng với hiệu suất cơ học và hoạt động tốt trong các ứng dụng gốc dầu, hóa dầu và hóa chất. Nhờ tính không bị biến dạng, Buna cũng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng dầu thô, nước, nhiều loại cồn, mỡ silicon và chất lỏng thủy lực.
Vì Buna là copolymer cao su tổng hợp, nó hoạt động tốt trong các ứng dụng đòi hỏi độ bám dính kim loại và vật liệu chống mài mòn, và nền tảng hóa học này cũng lý tưởng cho các ứng dụng trám trét. Hơn nữa, nó có thể chịu được nhiệt độ thấp vì được thiết kế với khả năng chống axit kém và kiềm nhẹ.
Buna bị hạn chế trong các ứng dụng có yếu tố khắc nghiệt như nhiệt độ cao, thời tiết, ánh sáng mặt trời và khả năng chống hơi nước, và không phù hợp với các chất khử trùng tại chỗ (CIP) có chứa axit và peroxide.
EPDM
EPDM là một loại cao su tổng hợp thường được sử dụng trong các ứng dụng ô tô, xây dựng và cơ khí cho phớt chặn và vòng đệm chữ O, ống và vòng đệm. Loại cao su này đắt hơn Buna, nhưng có thể chịu được nhiều đặc tính nhiệt, thời tiết và cơ học nhờ độ bền kéo cao và bền lâu. EPDM rất linh hoạt và lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến nước, clo, thuốc tẩy và các vật liệu kiềm khác.
Nhờ đặc tính đàn hồi và bám dính, EPDM sẽ trở lại hình dạng ban đầu bất kể nhiệt độ. Không khuyến nghị sử dụng EPDM cho các ứng dụng dầu mỏ, chất lỏng, hydrocarbon clo hóa hoặc dung môi hydrocarbon.
Viton
Viton là sản phẩm cao su hydrocarbon flo hóa, hiệu suất cao, bền bỉ, được sử dụng phổ biến nhất trong vòng đệm chữ O và phớt chặn. Sản phẩm này đắt hơn các vật liệu cao su khác, nhưng là lựa chọn ưu tiên cho những nhu cầu bịt kín khó khăn và khắt khe nhất.
Có khả năng chống lại ozone, quá trình oxy hóa và điều kiện thời tiết khắc nghiệt, bao gồm các vật liệu như hydrocarbon mạch thẳng và mạch vòng, chất lỏng halogen hóa và vật liệu axit mạnh, đây là một trong những loại fluoroelastomer bền chắc nhất.
Việc lựa chọn vật liệu bịt kín phù hợp rất quan trọng cho sự thành công của ứng dụng. Mặc dù nhiều vật liệu bịt kín tương tự nhau, nhưng mỗi loại đều có mục đích sử dụng khác nhau để đáp ứng mọi nhu cầu cụ thể.
Thời gian đăng: 12-07-2023