Hướng dẫn lựa chọn vật liệu phốt cơ khí

Gốm sứ

Gốm, đặc biệt là oxit alumina (Al2O3), là lựa chọn phổ biến cho vật liệu mặt bịt kín do khả năng kháng hóa chất tuyệt vời, chống mài mòn và độ dẫn nhiệt cao. Nó phù hợp cho nhiều ứng dụng sạch và có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt lên tới 1.800°F (982°C). Tuy nhiên, gốm dễ vỡ và dễ bị sốc nhiệt, khiến nó không phù hợp với các ứng dụng có nhiệt độ thay đổi nhanh hoặc tác động cơ học.

Carbon

Carbon là vật liệu bề mặt phốt linh hoạt được biết đến với đặc tính tự bôi trơn và khả năng tương thích với nhiều loại chất lỏng xử lý. Nó có khả năng kháng hóa chất tốt đối với hầu hết các hydrocacbon thơm, dung môi và axit. Các loại carbon, chẳng hạn như carbon tẩm nhựa, có độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn được cải thiện. Tuy nhiên, carbon có khả năng chống mài mòn hạn chế và không được khuyến khích sử dụng với chất lỏng xử lý có độ mài mòn cao hoặc điều kiện áp suất khắc nghiệt.

cacbua silic

Cacbua silic (SiC) là vật liệu mặt bịt lý tưởng cho môi trường khắc nghiệt nhờ độ cứng đặc biệt, khả năng chống mài mòn và độ trơ hóa học. Nó cung cấp độ dẫn nhiệt tuyệt vời và độ ổn định kích thước, khiến nó phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao lên tới 1.000°F (538°C). Cacbua silic thường được kết hợp với chính nó hoặc các vật liệu bề mặt cứng khác như cacbua vonfram để có hiệu suất tối ưu trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

cacbua vonfram

Cacbua vonfram là vật liệu cứng, đặc có khả năng chống mài mòn và khả năng tương thích hóa học tuyệt vời. Nó thường được sử dụng trong các con dấu cơ khí cho các ứng dụng mài mòn và áp suất cao. Cacbua vonfram có thể được ghép nối với chính nó hoặc các vật liệu bề mặt cứng khác để nâng cao độ bền và hiệu suất. Tuy nhiên, nó có hệ số giãn nở nhiệt tương đối cao, có thể dẫn đến biến dạng nhiệt trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.

Ni-kháng

Ni-Resist là hợp kim niken-crom được biết đến với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và khả năng chống mài mòn vừa phải. Nó phù hợp để bịt kín các hóa chất mạnh và chất lỏng nhớt trong các ứng dụng áp suất thấp. Ni-Resist có tính dẫn nhiệt tốt và có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1.000°F (538°C). Tuy nhiên, nó có khả năng chống mài mòn hạn chế và có thể không phù hợp với chất lỏng xử lý có độ mài mòn cao.

GFPTFE

PTFE chứa đầy thủy tinh (GFPTFE) là vật liệu mặt bịt phi kim loại tự bôi trơn, có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời với nhiều loại hóa chất, bao gồm axit, kiềm và dung môi. Nó có hệ số ma sát thấp và khả năng chống mài mòn tốt, phù hợp với các ứng dụng áp suất thấp và chất lỏng sạch. GPTFE có thể hoạt động ở nhiệt độ từ -400°F đến 500°F (-240°C đến 260°C), nhưng nó có độ bền cơ học hạn chế so với vật liệu kim loại.

Sự khác biệt giữa vật liệu mặt dấu

Vật liệu	Kháng hóa chất	Hao mòn điện trở	Phạm vi nhiệt độ	Dẫn nhiệt	Độ bền cơ học	Chịu mài mòn	Ứng dụng phù hợp
Gốm sứ (Al2O3)	Xuất sắc	Xuất sắc	Lên tới 1.800°F (982°C)	Cao	Giòn, dễ bị sốc nhiệt	Xuất sắc	Ứng dụng sạch, nhiệt độ cao
Carbon	Khả năng chống chịu tốt với hydrocarbon, dung môi và axit	Vừa phải	Thay đổi theo lớp	Vừa phải	Hạn chế, cải tiến với việc ngâm tẩm nhựa	Giới hạn	Nhiều loại chất lỏng xử lý, tránh chất lỏng mài mòn hoặc áp suất cực cao
Cacbua silic (SiC)	Đặc biệt	Xuất sắc	Lên tới 1.000°F (538°C)	Xuất sắc	Cao	Xuất sắc	Môi trường khắc nghiệt, ứng dụng đòi hỏi khắt khe
cacbua vonfram	Xuất sắc	Xuất sắc	Thay đổi theo lớp	Vừa phải	Cao	Xuất sắc	Ứng dụng mài mòn và áp suất cao
Ni-kháng	Chống ăn mòn tuyệt vời, chống mài mòn vừa phải	Vừa phải	Lên tới 1.000°F (538°C)	Tốt	Vừa phải	Giới hạn	Hóa chất mạnh, chất lỏng nhớt, ứng dụng áp suất thấp
GFPTFE	Khả năng chống axit, kiềm và dung môi tuyệt vời	Tốt	-400°F đến 500°F (-240°C đến 260°C)	Thấp	Giới hạn	Vừa phải	Ứng dụng áp suất thấp, chất lỏng sạch

Vật liệu đàn hồi

Buna (Nitrile)

Buna, còn được gọi là cao su nitrile, là một chất đồng trùng hợp cao su tổng hợp có khả năng chống dầu, nhiên liệu và chất lỏng thủy lực tốt. Nó có phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng từ -40°F đến 250°F (-40°C đến 121°C) và cung cấp các đặc tính cơ học tuyệt vời. Buna là sự lựa chọn chất đàn hồi tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng bịt kín đa năng.

EPDM

Ethylene propylene diene monome (EPDM) là một vật liệu đàn hồi linh hoạt có khả năng chống lại ozone, thời tiết và lão hóa đặc biệt. Nó có khả năng kháng hóa chất tốt với nhiều loại hóa chất, bao gồm axit, kiềm và xeton. EPDM có phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng từ -60°F đến 300°F (-51°C đến 149°C) và thường được sử dụng trong các ứng dụng ngoài trời và nhiệt độ cao.

Viton

Viton, còn được gọi là cao su fluorocarbon, là chất đàn hồi hiệu suất cao mang lại khả năng kháng hóa chất tuyệt vời đối với các hóa chất, dầu và dung môi mạnh. Nó có phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng từ -20°F đến 400°F (-29°C đến 204°C) và duy trì các đặc tính cơ học ngay cả ở nhiệt độ cao. Viton lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe trong ngành công nghiệp chế biến hóa chất, dầu khí và ô tô.

Sự khác biệt giữa các vật liệu đàn hồi

Chất liệu đàn hồi	Phạm vi nhiệt độ	Kháng hóa chất	Chịu mài mòn	Thuộc tính chính
Buna (Nitrile)	-40°F đến 250°F (-40°C đến 121°C)	Khả năng chống dầu, nhiên liệu và chất lỏng thủy lực tốt	Vừa phải	Tiết kiệm chi phí, khả năng chống chịu ozone và ánh sáng mặt trời kém
EPDM	-60°F đến 300°F (-51°C đến 149°C)	Khả năng chống axit, kiềm và hơi nước tốt	Vừa phải	Khả năng chống chịu tuyệt vời với ozone, ánh sáng mặt trời và lão hóa thời tiết, khả năng chống dầu và nhiên liệu hạn chế
Viton (Fluorocarbon)	-20°F đến 400°F (-29°C đến 204°C)	Khả năng chống chịu đặc biệt với nhiều loại hóa chất mạnh, bao gồm hydrocarbon thơm, dung môi clo hóa và axit	Xuất sắc	Hiệu suất cao, đắt tiền, tính linh hoạt hạn chế ở nhiệt độ thấp

Cách chọn vật liệu phốt cơ khí chính xác

Khả năng tương thích hóa học

Bề mặt bịt kín và vật liệu đàn hồi phải tương thích với chất lỏng xử lý để ngăn chặn sự ăn mòn, trương nở hoặc xuống cấp hóa học. Sử dụng công cụ kiểm tra tính tương thích hoặc tham khảo ý kiến của nhà sản xuất vật liệu để đảm bảo rằng vật liệu được chọn phù hợp với môi trường hóa học cụ thể.

Phạm vi nhiệt độ

Xem xét phạm vi nhiệt độ hoạt động của ứng dụng và chọn vật liệu có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt dự kiến. Các vật liệu mặt bịt như gốm và cacbua silic có thể chịu được nhiệt độ cao, trong khi các chất đàn hồi như Viton và EPDM mang lại hiệu suất tuyệt vời ở nhiệt độ cao.

Điều kiện áp suất

Đánh giá các điều kiện áp suất của ứng dụng và chọn vật liệu có thể chịu được phạm vi áp suất dự kiến. Các vật liệu mặt bịt cứng như cacbua vonfram và cacbua silic phù hợp cho các ứng dụng áp suất cao, trong khi các chất đàn hồi có độ bền cơ học tốt, như Buna và Viton, có thể chịu được áp suất từ trung bình đến cao.

Độ bền cơ học

Xem xét các đặc tính cơ học của mặt bịt và vật liệu đàn hồi, chẳng hạn như độ cứng, khả năng chống mài mòn và khả năng chống mài mòn. Chọn vật liệu có thể chịu được ứng suất cơ học và điều kiện mài mòn của ứng dụng để đảm bảo hiệu suất bịt kín lâu dài.

Câu hỏi thường gặp

Vật liệu bền nhất cho các ứng dụng áp suất cao là gì?

Đối với các ứng dụng áp suất cao, vật liệu bề mặt phốt bền nhất là cacbua vonfram và cacbua silic. Những vật liệu này có khả năng chống mài mòn, độ cứng và độ bền cơ học đặc biệt, khiến chúng phù hợp với những môi trường đòi hỏi khắt khe. Chất đàn hồi có đặc tính cơ học tốt như Viton và Buna cũng có thể xử lý các điều kiện áp suất cao.

Có vật liệu nào có khả năng chống ăn mòn hóa học đặc biệt không?

Vật liệu gốm sứ, chẳng hạn như oxit nhôm và gốm sứ tiên tiến, như cacbua silic, có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời đối với nhiều loại hóa chất, bao gồm axit, kiềm và dung môi. Chất đàn hồi Fluorocarbon, chẳng hạn như Viton, cũng có khả năng kháng hóa chất đặc biệt đối với các hóa chất mạnh và phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe trong ngành xử lý hóa chất.

Tôi có thể sử dụng cùng một chất liệu cho tất cả các bộ phận của con dấu không?

Không nên sử dụng cùng một vật liệu cho tất cả các bộ phận của phốt vì các bộ phận khác nhau có yêu cầu cụ thể. Mặt phốt thường được làm từ vật liệu cứng như gốm, cacbua hoặc carbon, trong khi phốt thứ cấp (chất đàn hồi) được làm từ vật liệu mềm hơn như Buna, EPDM hoặc Viton.