La scelta del materiale per la guarnizione è importante poiché giocherà un ruolo nel determinare la qualità, la durata e le prestazioni di un'applicazione e nel ridurre i problemi futuri.Qui diamo uno sguardo a come l'ambiente influenzerà la scelta dei materiali di tenuta, nonché ad alcuni dei materiali più comuni e alle applicazioni a cui sono più adatti.
Fattori ambientali
L'ambiente a cui sarà esposta una guarnizione è fondamentale nella scelta del design e del materiale.Esistono numerose proprietà chiave di cui i materiali di tenuta necessitano per tutti gli ambienti, inclusa la creazione di una faccia di tenuta stabile, in grado di condurre il calore, resistente agli agenti chimici e con una buona resistenza all'usura.
In alcuni ambienti, queste proprietà dovranno essere più forti che in altri.Altre proprietà dei materiali che dovrebbero essere prese in considerazione quando si considera l'ambiente includono durezza, rigidità, dilatazione termica, usura e resistenza chimica.Tenerli a mente ti aiuterà a trovare il materiale ideale per il tuo sigillo.
L’ambiente può anche determinare se è possibile dare la priorità al costo o alla qualità della sigillatura.Per ambienti abrasivi e difficili, le guarnizioni possono essere più costose poiché i materiali devono essere sufficientemente resistenti per resistere a queste condizioni.
Per tali ambienti, spendere i soldi per una tenuta di alta qualità si ripagherà nel tempo in quanto aiuterà a prevenire i costosi arresti, riparazioni, rimessa a nuovo o sostituzione della tenuta che comporterebbe una tenuta di qualità inferiore. Tuttavia, nelle applicazioni di pompaggio con fluido molto pulito con proprietà lubrificanti, è possibile acquistare una guarnizione più economica a favore di cuscinetti di qualità superiore.
Materiali di tenuta comuni
Carbonio
Il carbonio utilizzato nelle facce delle tenute è una miscela di carbonio amorfo e grafite, le cui percentuali determinano le proprietà fisiche del grado finale di carbonio.È un materiale inerte e stabile che può essere autolubrificante.
È ampiamente utilizzato come una delle coppie di facce terminali nelle tenute meccaniche ed è anche un materiale popolare per tenute circonferenziali segmentate e fasce elastiche per pistoni in condizioni di lubrificazione a secco o con piccole quantità di lubrificazione.Questa miscela di carbonio/grafite può anche essere impregnata con altri materiali per conferirle caratteristiche diverse come porosità ridotta, prestazioni di usura migliorate o resistenza migliorata.
Una tenuta al carbonio impregnata di resina termoindurente è la più comune per le tenute meccaniche, con la maggior parte dei carboni impregnati di resina in grado di funzionare in un'ampia gamma di prodotti chimici, dalle basi forti agli acidi forti.Hanno anche buone proprietà di attrito e un modulo adeguato per aiutare a controllare le distorsioni della pressione.Questo materiale è adatto per impieghi generali fino a 260°C (500°F) in acqua, liquidi refrigeranti, carburanti, oli, soluzioni chimiche leggere e applicazioni alimentari e farmaceutiche.
Anche le guarnizioni in carbonio impregnato di antimonio hanno dimostrato di avere successo grazie alla resistenza e al modulo dell'antimonio, rendendolo adatto per applicazioni ad alta pressione quando è necessario un materiale più resistente e rigido.Queste tenute sono anche più resistenti alla formazione di bolle in applicazioni con fluidi ad alta viscosità o idrocarburi leggeri, rendendole il grado standard per molte applicazioni di raffineria.
Il carbonio può anche essere impregnato con formatori di film come fluoruri per funzionamento a secco, criogenia e applicazioni sotto vuoto, o inibitori dell'ossidazione come fosfati per applicazioni ad alta temperatura, alta velocità e turbine fino a 800 piedi/sec e circa 537°C (1.000°F).
Ceramica
La ceramica è un materiale inorganico non metallico costituito da composti naturali o sintetici, più comunemente ossido di allumina o allumina.Ha un elevato punto di fusione, elevata durezza, elevata resistenza all'usura e all'ossidazione, quindi è ampiamente utilizzato in settori quali macchinari, prodotti chimici, petrolio, prodotti farmaceutici e automobilistici.
Presenta inoltre eccellenti proprietà dielettriche ed è comunemente utilizzato per isolanti elettrici, componenti resistenti all'usura, mezzi di macinazione e componenti ad alta temperatura.Ad elevata purezza, l'allumina ha un'eccellente resistenza chimica alla maggior parte dei fluidi di processo diversi da alcuni acidi forti, il che la rende utilizzata in molte applicazioni di tenuta meccanica.Tuttavia, l’allumina può fratturarsi facilmente sotto shock termico, il che ne ha limitato l’uso in alcune applicazioni in cui ciò potrebbe rappresentare un problema.
Il carburo di silicio viene prodotto fondendo silice e coke.È chimicamente simile alla ceramica, ma ha migliori qualità di lubrificazione ed è più duro, il che lo rende una buona soluzione resistente per ambienti difficili.
Può anche essere rilappata e lucidata in modo che la guarnizione possa essere rinnovata più volte nel corso della sua vita.Viene generalmente utilizzato in modo più meccanico, ad esempio nelle tenute meccaniche, per la sua buona resistenza alla corrosione chimica, elevata resistenza, elevata durezza, buona resistenza all'usura, basso coefficiente di attrito e resistenza alle alte temperature.
Se utilizzato per le facce delle tenute meccaniche, il carburo di silicio garantisce prestazioni migliorate, maggiore durata delle tenute, minori costi di manutenzione e minori costi di esercizio per apparecchiature rotanti come turbine, compressori e pompe centrifughe.Il carburo di silicio può avere proprietà diverse a seconda di come è stato prodotto.Il carburo di silicio legato per reazione si forma legando tra loro le particelle di carburo di silicio in un processo di reazione.
Questo processo non influisce in modo significativo sulla maggior parte delle proprietà fisiche e termiche del materiale, tuttavia limita la resistenza chimica del materiale.Le sostanze chimiche più comuni che costituiscono un problema sono le sostanze caustiche (e altre sostanze chimiche a pH elevato) e gli acidi forti, pertanto il carburo di silicio legato per reazione non deve essere utilizzato con queste applicazioni.
Il carburo di silicio autosinterizzato viene prodotto sinterizzando le particelle di carburo di silicio direttamente insieme utilizzando ausiliari di sinterizzazione non ossidati in un ambiente inerte a temperature superiori a 2.000°C.A causa della mancanza di un materiale secondario (come il silicio), il materiale sinterizzato diretto è chimicamente resistente a quasi tutti i fluidi e le condizioni di processo che si possono riscontrare in una pompa centrifuga.
Il carburo di tungsteno è un materiale altamente versatile come il carburo di silicio, ma è più adatto ad applicazioni ad alta pressione poiché ha una maggiore elasticità che gli consente di flettersi leggermente e prevenire la distorsione della faccia.Come il carburo di silicio, può essere rilappato e lucidato.
I carburi di tungsteno sono spesso prodotti come carburi cementati, quindi non vi è alcun tentativo di legare il carburo di tungsteno a se stesso.Viene aggiunto un metallo secondario per legare o cementare insieme le particelle di carburo di tungsteno, ottenendo un materiale che ha le proprietà combinate sia del carburo di tungsteno che del legante metallico.
Questo è stato utilizzato in modo vantaggioso fornendo maggiore tenacità e resistenza agli urti rispetto a quanto possibile con il solo carburo di tungsteno.Uno dei punti deboli del carburo di tungsteno cementato è la sua alta densità.In passato veniva utilizzato il carburo di tungsteno legato al cobalto, tuttavia è stato gradualmente sostituito dal carburo di tungsteno legato al nichel perché privo della gamma di compatibilità chimica richiesta per l'industria.
Il carburo di tungsteno legato al nichel è ampiamente utilizzato per le facce delle tenute dove si desiderano proprietà di elevata resistenza ed elevata tenacità e ha una buona compatibilità chimica generalmente limitata dal nichel libero.
GFPTFE
Il GFPTFE ha una buona resistenza chimica e il vetro aggiunto riduce l'attrito delle facce di tenuta.È ideale per applicazioni relativamente pulite ed è più economico di altri materiali.Sono disponibili varianti secondarie per adattare meglio la tenuta ai requisiti e all'ambiente, migliorandone le prestazioni complessive.
Buna
La buna (nota anche come gomma nitrilica) è un elastomero economico per O-ring, sigillanti e prodotti stampati.È ben noto per le sue prestazioni meccaniche e funziona bene in applicazioni petrolchimiche, chimiche e petrolchimiche.È anche ampiamente utilizzato per applicazioni di petrolio greggio, acqua, alcol vari, grasso siliconico e fluidi idraulici grazie alla sua inflessibilità.
Poiché Buna è un copolimero di gomma sintetica, funziona bene in applicazioni che richiedono adesione metallica e materiale resistente all'abrasione e questo background chimico lo rende ideale anche per applicazioni sigillanti.Inoltre, può resistere alle basse temperature poiché è progettato con scarsa resistenza agli acidi e agli alcali blandi.
Buna è limitato in applicazioni con fattori estremi come applicazioni di resistenza alle alte temperature, agli agenti atmosferici, alla luce solare e al vapore e non è adatto con agenti igienizzanti clean-in-place (CIP) contenenti acidi e perossidi.
EPDM
L'EPDM è una gomma sintetica comunemente utilizzata nelle applicazioni automobilistiche, edili e meccaniche per guarnizioni e O-ring, tubi e rondelle.È più costoso della Buna, ma può resistere a una varietà di proprietà termiche, meteorologiche e meccaniche grazie alla sua elevata resistenza alla trazione di lunga durata.È versatile e ideale per applicazioni che coinvolgono acqua, cloro, candeggina e altri materiali alcalini.
Grazie alle sue proprietà elastiche e adesive, una volta allungato, l'EPDM ritorna alla sua forma originale indipendentemente dalla temperatura.L'EPDM non è consigliato per applicazioni con olio di petrolio, fluidi, idrocarburi clorurati o solventi idrocarburici.
Vitone
Il Viton è un prodotto in gomma idrocarburica fluorurata, di lunga durata e ad alte prestazioni, comunemente utilizzato negli O-Ring e nelle guarnizioni.È più costoso di altri materiali in gomma ma è l'opzione preferita per le esigenze di tenuta più impegnative ed esigenti.
Resistente all'ozono, all'ossidazione e alle condizioni atmosferiche estreme, compresi materiali come idrocarburi alifatici e aromatici, fluidi alogenati e materiali fortemente acidi, è uno dei fluoroelastomeri più robusti.
La scelta del materiale corretto per la sigillatura è importante per il successo di un'applicazione.Sebbene molti materiali di tenuta siano simili, ciascuno serve a una varietà di scopi per soddisfare qualsiasi esigenza specifica.
Orario di pubblicazione: 12 luglio 2023