Guide de sélection des matériaux de garniture mécanique

Céramique

La céramique, en particulier l'oxyde d'alumine (Al2O3), est un choix populaire pour les matériaux de faces de joints en raison de son excellente résistance chimique, de sa résistance à l'usure et de sa conductivité thermique élevée. Il convient à une large gamme d’applications propres et peut résister à des températures extrêmes allant jusqu’à 1 800 °F (982 °C). Cependant, la céramique est fragile et sensible aux chocs thermiques, ce qui la rend moins adaptée aux applications soumises à des changements rapides de température ou à des impacts mécaniques.

Carbone

Le carbone est un matériau de face d'étanchéité polyvalent connu pour ses propriétés autolubrifiantes et sa compatibilité avec une large gamme de fluides de traitement. Il offre une bonne résistance chimique à la plupart des hydrocarbures aromatiques, solvants et acides. Les qualités de carbone, telles que le carbone imprégné de résine, possèdent une résistance mécanique et une résistance à l'usure améliorées. Cependant, le carbone a une résistance à l'abrasion limitée et n'est pas recommandé pour une utilisation avec des fluides de traitement très abrasifs ou des conditions de pression extrême.

Carbure de silicium

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau de face d'étanchéité idéal pour les environnements difficiles en raison de sa dureté, de sa résistance à l'usure et de son inertie chimique exceptionnelles. Il offre une excellente conductivité thermique et une excellente stabilité dimensionnelle, ce qui le rend adapté aux applications à haute température jusqu'à 1 000 °F (538 °C). Le carbure de silicium est souvent associé à lui-même ou à d'autres matériaux à face dure comme le carbure de tungstène pour des performances optimales dans les applications exigeantes.

Le carbure de tungstène

Le carbure de tungstène est un matériau dur et dense offrant une excellente résistance à l'usure et une excellente compatibilité chimique. Il est couramment utilisé dans les garnitures mécaniques pour les applications abrasives et haute pression. Le carbure de tungstène peut être associé à lui-même ou à d'autres matériaux à face dure pour une durabilité et des performances améliorées. Cependant, son coefficient de dilatation thermique est relativement élevé, ce qui peut entraîner une distorsion thermique dans des conditions de température extrêmes.

Ni-Résistant

Ni-Resist est un alliage nickel-chrome connu pour son excellente résistance à la corrosion et sa résistance modérée à l’usure. Il convient pour sceller les produits chimiques agressifs et les fluides visqueux dans les applications basse pression. Ni-Resist a une bonne conductivité thermique et peut résister à des températures allant jusqu'à 1 000 °F (538 °C). Cependant, il a une résistance à l’abrasion limitée et peut ne pas convenir aux fluides de traitement hautement abrasifs.

GFPTFE

Le PTFE chargé de verre (GFPTFE) est un matériau de face d'étanchéité non métallique et autolubrifiant offrant une excellente résistance chimique à une large gamme de produits chimiques, notamment les acides, les alcalis et les solvants. Il présente un faible coefficient de frottement et une bonne résistance à l'usure, ce qui le rend adapté aux applications basse pression et aux fluides propres. Le GFPTFE peut fonctionner à des températures allant de -400°F à 500°F (-240°C à 260°C), mais il a une résistance mécanique limitée par rapport aux matériaux métalliques.

Différence entre les matériaux de face de joint

Matériel	Résistance chimique	Résistance à l'usure	Écart de température	Conductivité thermique	Force mécanique	Résistance à l'abrasion	Applications appropriées
Céramique (Al2O3)	Excellent	Excellent	Jusqu'à 1 800 °F (982 °C)	Haut	Fragile, sensible aux chocs thermiques	Excellent	Applications propres, températures élevées
Carbone	Bonne résistance aux hydrocarbures, solvants et acides	Modéré	Varie selon le niveau	Modéré	Limité, amélioré par imprégnation de résine	Limité	Large gamme de fluides de procédé, évitez les fluides abrasifs ou les pressions extrêmes
Carbure de silicium (SiC)	Exceptionnel	Excellent	Jusqu'à 1 000 °F (538 °C)	Excellent	Haut	Excellent	Environnements difficiles, applications exigeantes
Le carbure de tungstène	Excellent	Excellent	Varie selon le niveau	Modéré	Haut	Excellent	Applications abrasives et haute pression
Ni-Résistant	Excellente résistance à la corrosion, résistance à l'usure modérée	Modéré	Jusqu'à 1 000 °F (538 °C)	Bien	Modéré	Limité	Produits chimiques agressifs, fluides visqueux, applications basse pression
GFPTFE	Excellente résistance aux acides, alcalis et solvants	Bien	-400°F à 500°F (-240°C à 260°C)	Faible	Limité	Modéré	Applications basse pression, fluides propres

Matériaux élastomères

Buna (Nitrile)

Le Buna, également connu sous le nom de caoutchouc nitrile, est un copolymère de caoutchouc synthétique qui offre une bonne résistance aux huiles, aux carburants et aux fluides hydrauliques. Il a une large plage de températures de fonctionnement de -40°F à 250°F (-40°C à 121°C) et offre d'excellentes propriétés mécaniques. Buna est un choix d'élastomère rentable pour les applications d'étanchéité à usage général.

EPDM

L'éthylène propylène diène monomère (EPDM) est un matériau élastomère polyvalent qui offre une résistance exceptionnelle à l'ozone, aux intempéries et au vieillissement. Il présente une bonne résistance chimique à un large éventail de produits chimiques, notamment les acides, les alcalis et les cétones. L'EPDM a une large plage de températures de fonctionnement de -60 °F à 300 °F (-51 °C à 149 °C) et est couramment utilisé dans les applications extérieures et à haute température.

Viton

Le Viton, également connu sous le nom de caoutchouc fluorocarboné, est un élastomère haute performance qui offre une excellente résistance chimique aux produits chimiques agressifs, aux huiles et aux solvants. Il a une large plage de températures de fonctionnement de -20°F à 400°F (-29°C à 204°C) et conserve ses propriétés mécaniques même à des températures élevées. Viton est idéal pour les applications exigeantes dans les secteurs du traitement chimique, du pétrole et du gaz et de l'automobile.

Différence entre les matériaux élastomères

Matériau élastomère	Écart de température	Résistance chimique	Résistance à l'abrasion	Propriétés clés
Buna (Nitrile)	-40°F à 250°F (-40°C à 121°C)	Bonne résistance aux huiles, carburants et fluides hydrauliques	Modéré	Rentable, faible résistance à l’ozone et au soleil
EPDM	-60°F à 300°F (-51°C à 149°C)	Bonne résistance aux acides, aux alcalis et à la vapeur	Modéré	Excellente résistance à l'ozone, au soleil et au vieillissement climatique, résistance limitée aux huiles et aux carburants
Viton (Fluorocarbone)	-20°F à 400°F (-29°C à 204°C)	Résistance exceptionnelle à une large gamme de produits chimiques agressifs, notamment les hydrocarbures aromatiques, les solvants chlorés et les acides	Excellent	Haute performance, coûteux, flexibilité limitée à basse température

Comment sélectionner le bon matériau de garniture mécanique

Compatibilité chimique

La face du joint et les matériaux élastomères doivent être compatibles avec le fluide de procédé pour éviter la corrosion chimique, le gonflement ou la dégradation. Utilisez un vérificateur de compatibilité ou consultez le fabricant du matériau pour vous assurer que les matériaux sélectionnés sont adaptés à l'environnement chimique spécifique.

Écart de température

Tenez compte de la plage de températures de fonctionnement de l’application et choisissez des matériaux capables de résister aux températures extrêmes attendues. Les matériaux des faces d'étanchéité comme la céramique et le carbure de silicium peuvent supporter des températures élevées, tandis que les élastomères comme le Viton et l'EPDM offrent d'excellentes performances à haute température.

Conditions de pression

Évaluez les conditions de pression de l’application et sélectionnez des matériaux capables de résister à la plage de pression attendue. Les matériaux de surface à joint dur comme le carbure de tungstène et le carbure de silicium conviennent aux applications à haute pression, tandis que les élastomères dotés d'une bonne résistance mécanique, tels que le Buna et le Viton, peuvent supporter des pressions modérées à élevées.

Force mécanique

Tenez compte des propriétés mécaniques de la face du joint et des matériaux élastomères, telles que la dureté, la résistance à l'usure et à l'abrasion. Choisissez des matériaux capables de résister aux contraintes mécaniques et aux conditions abrasives de l’application pour garantir des performances d’étanchéité à long terme.

FAQ

Quels sont les matériaux les plus durables pour les applications haute pression ?

Pour les applications haute pression, les matériaux de face d’étanchéité les plus durables sont le carbure de tungstène et le carbure de silicium. Ces matériaux offrent une résistance à l’usure, une dureté et une résistance mécanique exceptionnelles, ce qui les rend adaptés aux environnements exigeants. Les élastomères dotés de bonnes propriétés mécaniques, tels que le Viton et le Buna, peuvent également supporter des conditions de haute pression.

Existe-t-il des matériaux particulièrement résistants à la corrosion chimique ?

Les matériaux céramiques, tels que l'oxyde d'aluminium, et les céramiques avancées, comme le carbure de silicium, offrent une excellente résistance chimique à un large éventail de produits chimiques, notamment les acides, les alcalis et les solvants. Les élastomères fluorocarbonés, tels que le Viton, offrent également une résistance chimique exceptionnelle aux produits chimiques agressifs et conviennent aux applications exigeantes de l'industrie de transformation chimique.

Puis-je utiliser le même matériau pour toutes les parties du joint ?

Il n'est pas recommandé d'utiliser le même matériau pour toutes les parties du joint, car les différents composants ont des exigences spécifiques. Les faces des joints sont généralement fabriquées à partir de matériaux durs comme la céramique, les carbures ou le carbone, tandis que les joints secondaires (élastomères) sont fabriqués à partir de matériaux plus souples comme le Buna, l'EPDM ou le Viton.