Meterai mekanikalmemainkan peranan yang sangat penting dalam mengelakkan kebocoran bagi pelbagai industri. Dalam industri marin terdapatpengedap mekanikal pam, pengedap mekanikal aci berputar. Dan dalam industri minyak dan gas terdapatmeterai mekanikal kartrij,meterai mekanikal berpecah atau meterai mekanikal gas kering. Dalam industri kereta terdapat meterai mekanikal air. Dan dalam industri kimia terdapat meterai mekanikal pengadun (meterai mekanikal pengaduk) dan meterai mekanikal pemampat.
Bergantung pada keadaan penggunaan yang berbeza, ia memerlukan larutan pengedap mekanikal dengan bahan yang berbeza. Terdapat banyak jenis bahan yang digunakan dalampengedap aci mekanikal seperti meterai mekanikal seramik, meterai mekanikal karbon, meterai mekanikal silikon karbida,Meterai mekanikal SSIC danMeterai mekanikal TC.
Meterai mekanikal seramik
Pengedap mekanikal seramik merupakan komponen penting dalam pelbagai aplikasi perindustrian, direka untuk mencegah kebocoran bendalir antara dua permukaan, seperti aci berputar dan perumah pegun. Pengedap ini sangat dihargai kerana rintangan haus, rintangan kakisan dan keupayaannya untuk menahan suhu yang melampau.
Peranan utama pengedap mekanikal seramik adalah untuk mengekalkan integriti peralatan dengan mencegah kehilangan atau pencemaran bendalir. Ia digunakan dalam pelbagai industri, termasuk minyak dan gas, pemprosesan kimia, rawatan air, farmaseutikal dan pemprosesan makanan. Penggunaan meluas pengedap ini boleh dikaitkan dengan pembinaannya yang tahan lama; ia diperbuat daripada bahan seramik canggih yang menawarkan ciri prestasi unggul berbanding bahan pengedap lain.
Meterai mekanikal seramik terdiri daripada dua komponen utama: satu ialah permukaan pegun mekanikal (biasanya diperbuat daripada bahan seramik), dan satu lagi ialah permukaan putar mekanikal (biasanya dibina daripada grafit karbon). Tindakan pengedap berlaku apabila kedua-dua permukaan ditekan bersama menggunakan daya pegas, mewujudkan penghalang yang berkesan terhadap kebocoran bendalir. Semasa peralatan beroperasi, filem pelincir antara permukaan pengedap mengurangkan geseran dan haus sambil mengekalkan pengedap yang ketat.
Satu faktor penting yang membezakan pengedap mekanikal seramik daripada jenis lain ialah rintangan haus yang luar biasa. Bahan seramik mempunyai sifat kekerasan yang sangat baik yang membolehkannya menahan keadaan kasar tanpa kerosakan yang ketara. Ini menghasilkan pengedap yang lebih tahan lama yang memerlukan penggantian atau penyelenggaraan yang kurang kerap berbanding yang diperbuat daripada bahan yang lebih lembut.
Selain rintangan haus, seramik juga mempamerkan kestabilan haba yang luar biasa. Ia boleh menahan suhu tinggi tanpa mengalami degradasi atau kehilangan kecekapan pengedapnya. Ini menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam aplikasi suhu tinggi di mana bahan pengedap lain mungkin gagal lebih awal.
Akhir sekali, pengedap mekanikal seramik menawarkan keserasian kimia yang sangat baik, dengan ketahanan terhadap pelbagai bahan menghakis. Ini menjadikannya pilihan yang menarik untuk industri yang kerap berurusan dengan bahan kimia keras dan cecair agresif.
Meterai mekanikal seramik adalah pentingpengedap komponendireka untuk mencegah kebocoran bendalir dalam peralatan perindustrian. Ciri-ciri uniknya, seperti rintangan haus, kestabilan haba dan keserasian kimia, menjadikannya pilihan utama untuk pelbagai aplikasi merentasi pelbagai industri
| sifat fizikal seramik | ||||
| Parameter teknikal | unit | 95% | 99% | 99.50% |
| Ketumpatan | g/cm3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Kekerasan | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Kadar keliangan | % | 0.4 | 0.2 | 0.15 |
| Kekuatan patah | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Pekali pengembangan haba | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Kekonduksian terma | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Meterai mekanikal karbon
Meterai karbon mekanikal mempunyai sejarah yang panjang. Grafit ialah isoform unsur karbon. Pada tahun 1971, Amerika Syarikat mengkaji bahan pengedap mekanikal grafit fleksibel yang berjaya, yang menyelesaikan kebocoran injap tenaga atom. Selepas pemprosesan mendalam, grafit fleksibel menjadi bahan pengedap yang sangat baik, yang dibuat menjadi pelbagai pengedap mekanikal karbon dengan kesan komponen pengedap. Meterai mekanikal karbon ini digunakan dalam industri kimia, petroleum, kuasa elektrik seperti pengedap bendalir suhu tinggi.
Oleh kerana grafit fleksibel dibentuk oleh pengembangan grafit yang dikembangkan selepas suhu tinggi, jumlah agen interkalasi yang tinggal dalam grafit fleksibel adalah sangat kecil, tetapi tidak sepenuhnya, jadi kewujudan dan komposisi agen interkalasi mempunyai pengaruh yang besar terhadap kualiti dan prestasi produk.
Pemilihan Bahan Permukaan Seal Karbon
Pencipta asal menggunakan asid sulfurik pekat sebagai agen pengoksida dan pengantara. Walau bagaimanapun, selepas digunakan pada pengedap komponen logam, sedikit sulfur yang tinggal dalam grafit fleksibel didapati menghakis logam sentuhan selepas penggunaan jangka panjang. Memandangkan perkara ini, beberapa sarjana domestik telah cuba memperbaikinya, seperti Song Kemin yang memilih asid asetik dan asid organik dan bukannya asid sulfurik. Asid nitrik perlahan dalam asid nitrik, dan menurunkan suhu ke suhu bilik, diperbuat daripada campuran asid nitrik dan asid asetik. Dengan menggunakan campuran asid nitrik dan asid asetik sebagai agen penyisipan, grafit pengembangan bebas sulfur disediakan dengan kalium permanganat sebagai pengoksida, dan asid asetik ditambah secara perlahan-lahan kepada asid nitrik. Suhu dikurangkan kepada suhu bilik, dan campuran asid nitrik dan asid asetik dibuat. Kemudian grafit kepingan semula jadi dan kalium permanganat ditambah ke dalam campuran ini. Di bawah kacau berterusan, suhu ialah 30 C. Selepas tindak balas 40 minit, air dibasuh kepada neutral dan dikeringkan pada 50~60 C, dan grafit pengembangan dibuat selepas pengembangan suhu tinggi. Kaedah ini tidak mencapai pemvulkanan di bawah syarat produk boleh mencapai isipadu pengembangan tertentu, untuk mencapai sifat bahan pengedap yang agak stabil.
| Jenis | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Jenama | Diimpregnasi | Diimpregnasi | Fenol yang Diresapi | Karbon Antimoni(A) | |||||
| Ketumpatan | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Kekuatan Fraktur | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Kekuatan Mampatan | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Kekerasan | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Keliangan | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Suhu | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Meterai mekanikal Silikon Karbida
Silikon karbida (SiC) juga dikenali sebagai karborundum, yang diperbuat daripada pasir kuarza, kok petroleum (atau kok arang batu), serpihan kayu (yang perlu ditambah semasa menghasilkan silikon karbida hijau) dan sebagainya. Silikon karbida juga mempunyai mineral yang jarang ditemui dalam alam semula jadi, iaitu mulberi. Dalam bahan mentah refraktori teknologi tinggi bukan oksida C, N, B dan lain-lain kontemporari kontemporari, silikon karbida merupakan salah satu bahan yang paling banyak digunakan dan menjimatkan, yang boleh dipanggil pasir keluli emas atau pasir refraktori. Pada masa ini, pengeluaran silikon karbida perindustrian China dibahagikan kepada silikon karbida hitam dan silikon karbida hijau, kedua-duanya merupakan kristal heksagon dengan perkadaran 3.20 ~ 3.25 dan kekerasan mikro 2840 ~ 3320kg/m².
Produk silikon karbida dikelaskan kepada pelbagai jenis mengikut persekitaran aplikasi yang berbeza. Ia biasanya digunakan secara mekanikal. Contohnya, silikon karbida merupakan bahan yang ideal untuk pengedap mekanikal silikon karbida kerana rintangan kakisan kimia yang baik, kekuatan tinggi, kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang baik, pekali geseran kecil dan rintangan suhu tinggi.
Cincin pengedap SIC boleh dibahagikan kepada cincin statik, cincin bergerak, cincin rata dan sebagainya. Silikon SiC boleh dibuat menjadi pelbagai produk karbida, seperti cincin putar silikon karbida, tempat duduk pegun silikon karbida, semak silikon karbida, dan sebagainya, mengikut keperluan khas pelanggan. Ia juga boleh digunakan bersama bahan grafit, dan pekali geserannya lebih kecil daripada seramik alumina dan aloi keras, jadi ia boleh digunakan dalam nilai PV yang tinggi, terutamanya dalam keadaan asid kuat dan alkali kuat.
Geseran SIC yang berkurangan adalah salah satu manfaat utama penggunaannya dalam pengedap mekanikal. Oleh itu, SIC boleh menahan haus dan lusuh dengan lebih baik berbanding bahan lain, sekali gus memanjangkan jangka hayat pengedap tersebut. Selain itu, geseran SIC yang berkurangan mengurangkan keperluan untuk pelinciran. Kekurangan pelinciran mengurangkan kemungkinan pencemaran dan kakisan, sekali gus meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaan.
SIC juga mempunyai rintangan haus yang hebat. Ini menunjukkan bahawa ia boleh bertahan dalam penggunaan berterusan tanpa rosak atau pecah. Ini menjadikannya bahan yang sesuai untuk kegunaan yang memerlukan tahap kebolehpercayaan dan ketahanan yang tinggi.
Ia juga boleh dilipat semula dan digilap supaya pengedap boleh diubah suai beberapa kali sepanjang hayatnya. Ia biasanya digunakan secara mekanikal, seperti dalam pengedap mekanikal kerana rintangan kakisan kimia yang baik, kekuatan tinggi, kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang baik, pekali geseran kecil dan rintangan suhu tinggi.
Apabila digunakan untuk permukaan pengedap mekanikal, silikon karbida menghasilkan prestasi yang lebih baik, jangka hayat pengedap yang lebih lama, kos penyelenggaraan yang lebih rendah dan kos operasi yang lebih rendah untuk peralatan berputar seperti turbin, pemampat dan pam emparan. Silikon karbida boleh mempunyai sifat yang berbeza bergantung pada cara ia dihasilkan. Silikon karbida terikat tindak balas dibentuk dengan mengikat zarah silikon karbida antara satu sama lain dalam proses tindak balas.
Proses ini tidak menjejaskan kebanyakan sifat fizikal dan terma bahan dengan ketara, namun ia mengehadkan rintangan kimia bahan tersebut. Bahan kimia yang paling biasa menjadi masalah ialah kaustik (dan bahan kimia pH tinggi yang lain) dan asid kuat, dan oleh itu silikon karbida terikat tindak balas tidak boleh digunakan dengan aplikasi ini.
Disinter tindak balas yang menyusupsilikon karbida. Dalam bahan sedemikian, liang bahan SIC asal diisi dalam proses penyusupan dengan membakar silikon logam, justeru SiC sekunder muncul dan bahan tersebut memperoleh sifat mekanikal yang luar biasa, menjadi tahan haus. Disebabkan pengecutannya yang minimum, ia boleh digunakan dalam pengeluaran bahagian yang besar dan kompleks dengan toleransi yang hampir. Walau bagaimanapun, kandungan silikon mengehadkan suhu operasi maksimum kepada 1,350 °C, rintangan kimia juga terhad kepada kira-kira pH 10. Bahan ini tidak disyorkan untuk digunakan dalam persekitaran alkali yang agresif.
TersinterSilikon karbida diperoleh dengan mensinteran granulat SIC sangat halus yang telah dimampatkan terlebih dahulu pada suhu 2000 °C untuk membentuk ikatan yang kuat antara butiran bahan.
Pertama, kekisi menebal, kemudian keliangan berkurangan, dan akhirnya ikatan antara butiran sinter. Dalam proses pemprosesan sedemikian, pengecutan produk yang ketara berlaku – kira-kira 20%.
Cincin meterai SSIC tahan terhadap semua bahan kimia. Oleh kerana tiada silikon logam dalam strukturnya, ia boleh digunakan pada suhu sehingga 1600C tanpa menjejaskan kekuatannya
| hartanah | R-SiC | S-SiC |
| Keliangan (%) | ≤0.3 | ≤0.2 |
| Ketumpatan (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Kekerasan | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Modulus Elastik (GPA) | ≥400 | ≥410 |
| Kandungan SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Kandungan Si (%) | ≤15% | 0.10% |
| Kekuatan Lenturan (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Kekuatan Mampatan (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Pekali pengembangan haba (1/℃) | 4.5×10-6 | 4.3×10-6 |
| Rintangan haba (dalam atmosfera) (℃) | 1300 | 1600 |
Meterai mekanikal TC
Bahan TC mempunyai ciri-ciri kekerasan, kekuatan, rintangan lelasan dan rintangan kakisan yang tinggi. Ia dikenali sebagai "Gigi Perindustrian". Disebabkan prestasinya yang unggul, ia telah digunakan secara meluas dalam industri ketenteraan, aeroangkasa, pemprosesan mekanikal, metalurgi, penggerudian minyak, komunikasi elektronik, seni bina dan bidang lain. Contohnya, dalam pam, pemampat dan pengaduk, cincin tungsten karbida digunakan sebagai pengedap mekanikal. Rintangan lelasan yang baik dan kekerasan yang tinggi menjadikannya sesuai untuk pembuatan bahagian tahan haus dengan suhu tinggi, geseran dan kakisan.
Mengikut komposisi kimia dan ciri penggunaannya, TC boleh dibahagikan kepada empat kategori: tungsten kobalt (YG), tungsten-titanium (YT), tungsten titanium tantalum (YW), dan titanium karbida (YN).
Aloi keras tungsten kobalt (YG) terdiri daripada WC dan Co. Ia sesuai untuk memproses bahan rapuh seperti besi tuang, logam bukan ferus dan bahan bukan logam.
Stellit (YT) terdiri daripada WC, TiC dan Co. Disebabkan penambahan TiC kepada aloi, rintangan hausnya bertambah baik, tetapi kekuatan lenturan, prestasi pengisaran dan kekonduksian terma telah berkurangan. Disebabkan kerapuhannya di bawah suhu rendah, ia hanya sesuai untuk memotong bahan umum berkelajuan tinggi dan bukan untuk pemprosesan bahan rapuh.
Tungsten titanium tantalum (niobium) kobalt (YW) ditambah kepada aloi untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan dan rintangan lelasan suhu tinggi melalui jumlah tantalum karbida atau niobium karbida yang sesuai. Pada masa yang sama, ketahanan juga dipertingkatkan dengan prestasi pemotongan komprehensif yang lebih baik. Ia digunakan terutamanya untuk bahan pemotongan keras dan pemotongan sekejap-sekejap.
Kelas asas titanium berkarbonat (YN) ialah aloi keras dengan fasa keras TiC, nikel dan molibdenum. Kelebihannya ialah kekerasan yang tinggi, keupayaan anti-ikatan, anti-haus sabit dan keupayaan anti-pengoksidaan. Pada suhu lebih daripada 1000 darjah, ia masih boleh dimesin. Ia boleh digunakan untuk kemasan berterusan keluli aloi dan keluli pelindapkejutan.
| model | kandungan nikel (%) berat | ketumpatan (g/cm²) | kekerasan (HRA) | kekuatan lenturan (≥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 |
| model | kandungan kobalt (%) | ketumpatan (g/cm²) | kekerasan (HRA) | kekuatan lenturan (≥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 |