カーボンとシリコンカーバイドのメカニカルシールの違い

工業用途では、メカニカル シールは漏れを防止し、効率的な動作を確保する上で重要な役割を果たします。メカニカル シールに使用される一般的な 2 つの材料は、カーボンとシリコン カーバイドです。この記事では、各材料の構成、利点、欠点について説明し、特定のニーズに合ったメカニカル シールを選択する際に十分な情報に基づいた決定を下せるよう支援します。

カーボンメカニカルシールの構成と構造

カーボン メカニカル シールは、カーボン グラファイトと含浸樹脂の組み合わせで作られています。カーボン グラファイトは優れた熱伝導性と潤滑性を提供し、含浸樹脂はシールの機械的強度と耐薬品性を高めます。カーボン メカニカル シールの構造は、通常、均一で細粒のマトリックスであり、一貫したパフォーマンスと耐久性を保証します。

カーボンメカニカルシールの利点

カーボンメカニカルシールには、次のようないくつかの利点があります。

1. 優れた熱伝導性により、熱を放散し、熱による歪みを防ぎます。
2. 高い潤滑性により、シール面の摩擦と摩耗を軽減します。
3. 幅広い液体に対する優れた耐薬品性
4. シリコンカーバイドシールに比べて低コスト

カーボンメカニカルシールの欠点

カーボン メカニカル シールには利点があるものの、いくつかの制限もあります。

1. シリコンカーバイドに比べて硬度と耐摩耗性が低い
2. 研磨剤の影響を受けやすく、早期摩耗につながる可能性がある
3. 温度範囲は限られており、通常は400°C（752°F）までです。

シリコンカーバイドメカニカルシールの構成と構造

シリコンカーバイドメカニカルシールは、高純度のシリコンカーバイド粉末を使用して製造されます。この粉末は高温で焼結され、高密度で硬く、耐摩耗性に優れた材料になります。その結果得られる構造は、優れた機械的特性と熱的特性を備えた均一で細粒のマトリックスです。シリコンカーバイドシールは、固体または複合材のいずれかで、複合材シールはシリコンカーバイド面が金属の裏地に接着されています。

シリコンカーバイドメカニカルシールの利点

シリコンカーバイドメカニカルシールは、カーボンシールに比べて次のような利点があります。

1. 優れた硬度と耐摩耗性を備え、摩耗しやすい環境に最適です。
2. 高い熱伝導性により、効率的な放熱が可能
3. 広範囲の腐食性媒体に対する優れた耐薬品性
4. 広い動作温度範囲、最大 800°C (1,472°F)

シリコンカーバイドメカニカルシールの欠点

シリコンカーバイドシールは多くの用途で優れた性能を発揮しますが、いくつかの欠点もあります。

1. 製造工程が複雑なため、カーボンシールに比べてコストが高い
2. 脆さ。適切に取り扱わないと欠けたり割れたりする可能性がある。
3. 最適なパフォーマンスを確保するために高品質のカウンターフェイス材料が必要

カーボンとシリコンカーバイドのメカニカルシールの違い

財産	炭素	シリコンカーバイド
圧縮（破砕）強度（MPa）	100-200	2000-3000
弾性（ヤング、引張）係数（GPa）	10-30	350-450
ポアソン比	0.2-0.3	0.15-0.2
引張強度（MPa）	20-50	200-400
最高気温（°C）	400	800
比熱容量 (J/kg·K)	700-1000	600-800
熱伝導率（W/m·K）	10-20	100-150
熱膨張（10^-6/K）	4-8	3-5
電気抵抗率の桁数 (Ω·m)	10^-5 – 10^-4	10^1 – 10^3
密度 (g/cm³)	1.6-1.9	3.1-3.2

結論

メカニカルシールの材質を選択する際には、アプリケーションの特定の要件を考慮することが重要です。

カーボン メカニカル シールは低コストで優れた性能を発揮するため、多くの汎用アプリケーションに適しています。一方、シリコン カーバイド シールは、優れた硬度、耐摩耗性、耐熱性を備えているため、研磨媒体や高温の厳しい環境に最適です。

各材料の構成、利点、欠点を理解することで、情報に基づいた決定を下し、産業プロセスにおける最適なパフォーマンスと信頼性を確保できます。