მასალა

მექანიკური ბეჭდებიძალიან მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ გაჟონვის თავიდან აცილებაში მრავალი სხვადასხვა ინდუსტრიისთვის. საზღვაო ინდუსტრიაში არსებობსტუმბოს მექანიკური ბეჭდები, მბრუნავი ლილვის მექანიკური ბეჭდები. ხოლო ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში არსებობსკარტრიჯის მექანიკური ბეჭდები,გაყოფილი მექანიკური საკეტები ან მშრალი გაზის მექანიკური საკეტები. საავტომობილო ინდუსტრიაში არსებობს წყლის მექანიკური საკეტები. ქიმიურ ინდუსტრიაში კი არსებობს შემრევი მექანიკური საკეტები (შემრევი მექანიკური საკეტები) და კომპრესორის მექანიკური საკეტები.

სხვადასხვა გამოყენების პირობებზე დამოკიდებულებით, საჭიროა სხვადასხვა მასალის მექანიკური დალუქვის ხსნარი. არსებობს მრავალი სახის მასალა, რომელიც გამოიყენებამექანიკური ლილვის საკეტები როგორიცაა კერამიკული მექანიკური ბეჭდები, ნახშირბადის მექანიკური ბეჭდები, სილიკონის კარბიდის მექანიკური ბეჭდები,SSIC მექანიკური ბეჭდები დაTC მექანიკური ბეჭდები. 

კერამიკული მექანიკური რგოლი

კერამიკული მექანიკური ბეჭდები

კერამიკული მექანიკური დალუქვის საშუალებები სხვადასხვა სამრეწველო დანიშნულების კრიტიკული კომპონენტებია, რომლებიც შექმნილია ორ ზედაპირს შორის, როგორიცაა მბრუნავი ლილვი და სტაციონარული კორპუსი, სითხის გაჟონვის თავიდან ასაცილებლად. ეს დალუქვის საშუალებები მაღალ შეფასებას იმსახურებს მათი განსაკუთრებული ცვეთამედეგობის, კოროზიისადმი მდგრადობისა და ექსტრემალური ტემპერატურისადმი გამძლეობის უნარის გამო.

კერამიკული მექანიკური საკეტების ძირითადი როლი აღჭურვილობის მთლიანობის შენარჩუნებაა სითხის დაკარგვის ან დაბინძურების თავიდან აცილების გზით. ისინი გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში, მათ შორის ნავთობისა და გაზის, ქიმიური გადამუშავების, წყლის დამუშავების, ფარმაცევტული და კვების პროდუქტების გადამუშავების სფეროში. ამ საკეტების ფართო გამოყენება შეიძლება მივაწეროთ მათ გამძლე კონსტრუქციას; ისინი დამზადებულია მოწინავე კერამიკული მასალებისგან, რომლებიც სხვა საკეტ მასალებთან შედარებით უკეთეს მახასიათებლებს გვთავაზობენ.

კერამიკული მექანიკური დალუქვის სისტემები ორი ძირითადი კომპონენტისგან შედგება: ერთი არის მექანიკური სტაციონარული ზედაპირი (ჩვეულებრივ დამზადებულია კერამიკული მასალისგან) და მეორე არის მექანიკური მბრუნავი ზედაპირი (ჩვეულებრივ დამზადებულია ნახშირბადის გრაფიტისგან). დალუქვის მოქმედება ხდება მაშინ, როდესაც ორივე ზედაპირი ერთმანეთზე ზამბარის ძალის გამოყენებით იჭრება, რაც ქმნის ეფექტურ ბარიერს სითხის გაჟონვისგან. აღჭურვილობის მუშაობისას, დალუქვის ზედაპირებს შორის საპოხი ფენა ამცირებს ხახუნს და ცვეთას, ამავდროულად ინარჩუნებს მჭიდრო დალუქვას.

ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორი, რომელიც კერამიკულ მექანიკურ შუასადებებს სხვა ტიპებისგან განასხვავებს, არის მათი განსაკუთრებული ცვეთისადმი მდგრადობა. კერამიკულ მასალებს აქვთ შესანიშნავი სიმტკიცე, რაც მათ საშუალებას აძლევს გაუძლონ აბრაზიულ პირობებს მნიშვნელოვანი დაზიანების გარეშე. ეს იწვევს უფრო ხანგრძლივ გამძლე შუასადებებს, რომლებიც ნაკლებად ხშირად საჭიროებენ შეცვლას ან მოვლას, ვიდრე რბილი მასალებისგან დამზადებული.

ცვეთისადმი მდგრადობის გარდა, კერამიკა ასევე გამოირჩევა განსაკუთრებული თერმული სტაბილურობით. მათ შეუძლიათ მაღალი ტემპერატურის ატანა დეგრადაციის ან დალუქვის ეფექტურობის დაკარგვის გარეშე. ეს მათ შესაფერისს ხდის მაღალი ტემპერატურის პირობებში გამოსაყენებლად, სადაც სხვა დალუქვის მასალები შეიძლება ნაადრევად დაზიანდეს.

და ბოლოს, კერამიკული მექანიკური დალუქვის საშუალებები შესანიშნავ ქიმიურ თავსებადობასა და სხვადასხვა კოროზიული ნივთიერებების მიმართ მდგრადობას გვთავაზობენ. ეს მათ მიმზიდველ არჩევნად აქცევს იმ ინდუსტრიებისთვის, რომლებიც რეგულარულად მუშაობენ უხეში ქიმიკატებისა და აგრესიული სითხეების გამოყენებით.

კერამიკული მექანიკური ბეჭდები აუცილებელიაკომპონენტის საკეტებიშექმნილია სამრეწველო აღჭურვილობაში სითხის გაჟონვის თავიდან ასაცილებლად. მათი უნიკალური თვისებები, როგორიცაა ცვეთისადმი მდგრადობა, თერმული სტაბილურობა და ქიმიური თავსებადობა, მათ სხვადასხვა ინდუსტრიაში სხვადასხვა გამოყენებისთვის სასურველ არჩევნად აქცევს.

კერამიკის ფიზიკური თვისებები

ტექნიკური პარამეტრი

ერთეული

95%

99%

99.50%

სიმჭიდროვე

გ/სმ3

3.7

3.88

3.9

სიმტკიცე

ადამიანის უფლებათა დამცველი ორგანიზაცია

85

88

90

ფორიანობის მაჩვენებელი

%

0.4

0.2

0.15

მოტეხილობის სიმტკიცე

მპა

250

310

350

თერმული გაფართოების კოეფიციენტი

10(-6)/კ

5.5

5.3

5.2

თბოგამტარობა

W/MK

27.8

26.7

26

 

ნახშირბადის მექანიკური რგოლი

ნახშირბადის მექანიკური საკეტები

მექანიკურ ნახშირბადის დალუქვას ხანგრძლივი ისტორია აქვს. გრაფიტი ნახშირბადის ელემენტის იზოფორმაა. 1971 წელს შეერთებულ შტატებში წარმატებით შესწავლილ იქნა მოქნილი გრაფიტის მექანიკური დალუქვის მასალა, რომელმაც გადაჭრა ატომური ენერგიის სარქვლის გაჟონვის პრობლემა. ღრმა დამუშავების შემდეგ, მოქნილი გრაფიტი ხდება შესანიშნავი დალუქვის მასალა, საიდანაც მზადდება სხვადასხვა ნახშირბადის მექანიკური დალუქვის საშუალებები დალუქვის კომპონენტების ეფექტით. ეს ნახშირბადის მექანიკური დალუქვის საშუალებები გამოიყენება ქიმიურ, ნავთობპროდუქტების, ელექტროენერგიის მრეწველობაში, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურის სითხის დალუქვის საშუალებები.
რადგან მოქნილი გრაფიტი წარმოიქმნება მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედების შემდეგ გაფართოებული გრაფიტის გაფართოებით, მოქნილ გრაფიტში დარჩენილი ინტერკალაციური აგენტის რაოდენობა ძალიან მცირეა, მაგრამ არა სრულად, ამიტომ ინტერკალაციური აგენტის არსებობა და შემადგენლობა დიდ გავლენას ახდენს პროდუქტის ხარისხსა და მუშაობაზე.

ნახშირბადის დალუქვის ზედაპირის მასალის შერჩევა

თავდაპირველი გამომგონებელი კონცენტრირებულ გოგირდმჟავას იყენებდა ოქსიდანტად და ინტერკალატორად. თუმცა, ლითონის კომპონენტის დალუქვაზე გამოყენების შემდეგ, აღმოჩნდა, რომ მოქნილ გრაფიტში დარჩენილი გოგირდის მცირე რაოდენობა ხანგრძლივი გამოყენების შემდეგ კონტაქტურ ლითონს აჟანგავდა. ამ საკითხის გათვალისწინებით, ზოგიერთმა ადგილობრივმა მეცნიერმა სცადა მისი გაუმჯობესება, მაგალითად, სონგ კემინმა, რომელმაც გოგირდმჟავას ნაცვლად ძმარმჟავა და ორგანული მჟავა აირჩია. აზოტმჟავასა და ძმარმჟავას ნარევიდან დამზადებული აზოტმჟავასა და ძმარმჟავას ნარევის გამოყენებით, გოგირდისგან თავისუფალი გაფართოებული გრაფიტი მომზადდა კალიუმის პერმანგანატის, როგორც ოქსიდანტის გამოყენებით და ძმარმჟავას ნელა დაემატა აზოტმჟავა. ტემპერატურა ოთახის ტემპერატურამდე შემცირდა და აზოტმჟავასა და ძმარმჟავას ნარევი მიიღეს. შემდეგ ამ ნარევს ემატება ბუნებრივი ფანტელისებრი გრაფიტი და კალიუმის პერმანგანატი. მუდმივი მორევის პირობებში, ტემპერატურა 30°C-ია. 40 წუთიანი რეაქციის შემდეგ, წყალი ირეცხება ნეიტრალურ ტემპერატურამდე და აშრება 50~60°C-ზე, ხოლო მაღალ ტემპერატურაზე გაფართოების შემდეგ მიიღება გაფართოებული გრაფიტი. ეს მეთოდი არ იძლევა ვულკანიზაციის საშუალებას იმ პირობით, რომ პროდუქტს შეუძლია გაფართოების გარკვეული მოცულობის მიღწევა, რათა უზრუნველყოფილი იყოს დალუქვის მასალის შედარებით სტაბილური ბუნება.

ტიპი

M106H

M120H

M106K

M120K

M106F

M120F

M106D

M120D

M254D

ბრენდი

გაჟღენთილი
ეპოქსიდური ფისი (B1)

გაჟღენთილი
ფურანის ფისი (B1)

გაჟღენთილი ფენოლი
ალდეჰიდის ფისი (B2)

სტიბიუმის ნახშირბადი (A)

სიმჭიდროვე
(გ/სმ³)

1.75

1.7

1.75

1.7

1.75

1.7

2.3

2.3

2.3

მოტეხილობის სიმტკიცე
(მპა)

65

60

67

62

60

55

65

60

55

შეკუმშვის სიმტკიცე
(მპა)

200

180

200

180

200

180

220

220

210

სიმტკიცე

85

80

90

85

85

80

90

90

65

ფორიანობა

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1.5 <1.5 <1.5

ტემპერატურა
(℃)

250

250

250

250

250

250

400

400

450

 

sic მექანიკური რგოლი

სილიკონის კარბიდის მექანიკური ბეჭდები

სილიციუმის კარბიდი (SiC) ასევე ცნობილია როგორც კარბორუნდი, რომელიც მზადდება კვარცის ქვიშისგან, ნავთობკოქსისგან (ან ნახშირის კოქსისგან), ხის ნაფოტებისგან (რომელთა დამატებაც საჭიროა მწვანე სილიციუმის კარბიდის წარმოებისას) და ა.შ. სილიციუმის კარბიდს ასევე აქვს იშვიათი მინერალი, თუთა. თანამედროვე C, N, B და სხვა არაოქსიდური მაღალტექნოლოგიური ცეცხლგამძლე ნედლეულში, სილიციუმის კარბიდი ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და ეკონომიური მასალაა, რომელსაც შეიძლება ეწოდოს ოქროსფერი ფოლადის ქვიშა ან ცეცხლგამძლე ქვიშა. ამჟამად, ჩინეთში სილიციუმის კარბიდის სამრეწველო წარმოება იყოფა შავ სილიციუმის კარბიდად და მწვანე სილიციუმის კარბიდად, ორივე ექვსკუთხა კრისტალებია 3.20 ~ 3.25 პროპორციით და 2840 ~ 3320 კგ/მ² მიკროსიმაგრით.

სილიციუმის კარბიდის პროდუქტები სხვადასხვა გამოყენების გარემოს მიხედვით მრავალ სახეობად კლასიფიცირდება. ის, როგორც წესი, უფრო მექანიკურად გამოიყენება. მაგალითად, სილიციუმის კარბიდი იდეალური მასალაა სილიციუმის კარბიდის მექანიკური დალუქვისთვის, მისი კარგი ქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობის, მაღალი სიმტკიცის, მაღალი სიმტკიცის, კარგი ცვეთამედეგობის, მცირე ხახუნის კოეფიციენტის და მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობის გამო.

SIC დალუქვის რგოლები შეიძლება დაიყოს სტატიკურ რგოლებად, მოძრავ რგოლებად, ბრტყელ რგოლებად და ა.შ. SiC სილიციუმისგან შესაძლებელია სხვადასხვა კარბიდის პროდუქტის დამზადება, როგორიცაა სილიციუმის კარბიდის მბრუნავი რგოლი, სილიციუმის კარბიდის სტაციონარული სადგამი, სილიციუმის კარბიდის ბუჩქი და ა.შ., მომხმარებლის სპეციალური მოთხოვნების შესაბამისად. მისი გამოყენება ასევე შესაძლებელია გრაფიტის მასალასთან კომბინაციაში და მისი ხახუნის კოეფიციენტი უფრო მცირეა, ვიდრე ალუმინის კერამიკისა და მყარი შენადნობის, ამიტომ მისი გამოყენება შესაძლებელია მაღალი PV მნიშვნელობის პირობებში, განსაკუთრებით ძლიერი მჟავისა და ძლიერი ტუტეების პირობებში.

SIC-ის შემცირებული ხახუნი მისი მექანიკურ დალუქვის საშუალებებში გამოყენების ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობაა. შესაბამისად, SIC სხვა მასალებთან შედარებით უკეთ უძლებს ცვეთას და დაზიანებას, რაც ახანგრძლივებს დალუქვის სიცოცხლის ხანგრძლივობას. გარდა ამისა, SIC-ის შემცირებული ხახუნი ამცირებს შეზეთვის საჭიროებას. შეზეთვის ნაკლებობა ამცირებს დაბინძურებისა და კოროზიის შესაძლებლობას, აუმჯობესებს ეფექტურობას და საიმედოობას.

SIC-ს ასევე აქვს ცვეთისადმი მაღალი მდგრადობა. ეს მიუთითებს, რომ მას შეუძლია გაუძლოს უწყვეტ გამოყენებას დაზიანების ან გატეხვის გარეშე. ეს მას იდეალურ მასალად აქცევს იმ მიზნებისთვის, რომლებიც მოითხოვს მაღალი დონის საიმედოობას და გამძლეობას.

ასევე შესაძლებელია მისი ხელახლა დამუშავება და გაპრიალება, რათა დალუქვის განახლება მისი სიცოცხლის განმავლობაში რამდენჯერმე იყოს შესაძლებელი. ის, როგორც წესი, უფრო მექანიკურად გამოიყენება, მაგალითად, მექანიკურ დალუქვის საშუალებებში, მისი კარგი ქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობის, მაღალი სიმტკიცის, მაღალი სიმტკიცის, კარგი ცვეთამედეგობის, მცირე ხახუნის კოეფიციენტის და მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობის გამო.

მექანიკური დალუქვის ზედაპირებისთვის გამოყენებისას, სილიციუმის კარბიდი იწვევს გაუმჯობესებულ მუშაობას, დალუქვის ხანგრძლივობის გაზრდას, მოვლა-პატრონობის ხარჯების შემცირებას და მბრუნავი აღჭურვილობის, როგორიცაა ტურბინები, კომპრესორები და ცენტრიდანული ტუმბოები, ექსპლუატაციის ხარჯების შემცირებას. სილიციუმის კარბიდს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული თვისებები მისი წარმოების მეთოდის მიხედვით. რეაქციაში შეკავშირებული სილიციუმის კარბიდი წარმოიქმნება სილიციუმის კარბიდის ნაწილაკების ერთმანეთთან შეკავშირებით რეაქციის პროცესში.

ეს პროცესი მნიშვნელოვნად არ მოქმედებს მასალის ფიზიკური და თერმული თვისებების უმეტესობაზე, თუმცა, ის ზღუდავს მასალის ქიმიურ მდგრადობას. ყველაზე გავრცელებული პრობლემური ქიმიკატებია კაუსტიკური ნივთიერებები (და სხვა მაღალი pH ქიმიკატები) და ძლიერი მჟავები, ამიტომ რეაქციაში შეკავშირებული სილიციუმის კარბიდი არ უნდა იქნას გამოყენებული ამ მიზნებისთვის.

რეაქცია-სინთეზირებული ინფილტრირებულისილიციუმის კარბიდი. ასეთ მასალაში, ორიგინალური SIC მასალის ფორები ივსება ინფილტრაციის პროცესში მეტალის სილიციუმის დაწვით, ამგვარად წარმოიქმნება მეორადი SiC და მასალა იძენს განსაკუთრებულ მექანიკურ თვისებებს, ხდება ცვეთამედეგი. მინიმალური შეკუმშვის გამო, მისი გამოყენება შესაძლებელია დიდი და რთული ნაწილების წარმოებაში მჭიდრო ტოლერანტობით. თუმცა, სილიციუმის შემცველობა ზღუდავს მაქსიმალურ სამუშაო ტემპერატურას 1350 °C-მდე, ქიმიური მდგრადობა ასევე შემოიფარგლება დაახლოებით pH 10-ით. მასალის გამოყენება არ არის რეკომენდებული აგრესიულ ტუტე გარემოში.

სინტერირებულისილიციუმის კარბიდი მიიღება წინასწარ შეკუმშული ძალიან წვრილი SIC გრანულების 2000°C ტემპერატურაზე შედუღებით, რათა მასალის მარცვლებს შორის ძლიერი ბმები წარმოიქმნას.
თავდაპირველად, ბადე სქელდება, შემდეგ ფორიანობა მცირდება და ბოლოს მარცვლებს შორის ბმები სინთეზირდება. ასეთი დამუშავების პროცესში ხდება პროდუქტის მნიშვნელოვანი შემცირება - დაახლოებით 20%-ით.
SSIC-ის დალუქვის რგოლი მდგრადია ყველა ქიმიკატის მიმართ. რადგან მის სტრუქტურაში არ არის მეტალის სილიციუმი, მისი გამოყენება შესაძლებელია 1600C-მდე ტემპერატურაზე, მისი სიმტკიცის შელახვის გარეშე.

თვისებები

R-SiC

S-SiC

ფორიანობა (%)

≤0.3

≤0.2

სიმკვრივე (გ/სმ3)

3.05

3.1~3.15

სიმტკიცე

110~125 (HS)

2800 (კგ/მმ2)

ელასტიურობის მოდული (Gpa)

≥400

≥410

SiC-ის შემცველობა (%)

≥85%

≥99%

Si შემცველობა (%)

≤15%

0.10%

მოხრის სიმტკიცე (მპა)

≥350

450

შეკუმშვის სიმტკიცე (კგ/მმ2)

≥2200

3900

თერმული გაფართოების კოეფიციენტი (1/℃)

4.5×10-6

4.3×10-6

სითბოს წინააღმდეგობა (ატმოსფეროში) (℃)

1300

1600 წელი

 

TC მექანიკური რგოლი

TC მექანიკური ბეჭედი

TC მასალებს ახასიათებთ მაღალი სიმტკიცე, სიმტკიცე, ცვეთამედეგობა და კოროზიისადმი მდგრადობა. იგი ცნობილია როგორც „სამრეწველო კბილი“. მისი შესანიშნავი მახასიათებლების გამო, იგი ფართოდ გამოიყენება სამხედრო მრეწველობაში, აერონავტიკაში, მექანიკურ დამუშავებაში, მეტალურგიაში, ნავთობის მოპოვებაში, ელექტრონულ კომუნიკაციებში, არქიტექტურასა და სხვა სფეროებში. მაგალითად, ტუმბოებში, კომპრესორებსა და შემრევებში, ვოლფრამის კარბიდის რგოლები გამოიყენება მექანიკურ საკეტებად. კარგი ცვეთამედეგობა და მაღალი სიმტკიცე მას შესაფერისს ხდის მაღალი ტემპერატურის, ხახუნის და კოროზიისადმი მდგრადი ნაწილების წარმოებისთვის.

ქიმიური შემადგენლობისა და გამოყენების მახასიათებლების მიხედვით, TC შეიძლება დაიყოს ოთხ კატეგორიად: ვოლფრამის კობალტი (YG), ვოლფრამის ტიტანი (YT), ვოლფრამის ტიტანის ტანტალი (YW) და ტიტანის კარბიდი (YN).

ვოლფრამის კობალტის (YG) მყარი შენადნობი შედგება WC და Co-სგან. ის შესაფერისია მყიფე მასალების, როგორიცაა თუჯი, ფერადი ლითონები და არამეტალური მასალები, დასამუშავებლად.

სტელიტი (YT) შედგება WC, TiC და Co-სგან. შენადნობში TiC-ის დამატების გამო, მისი ცვეთამედეგობა გაუმჯობესებულია, მაგრამ მცირდება მოხრის სიმტკიცე, დაფქვის მახასიათებლები და თბოგამტარობა. დაბალ ტემპერატურაზე მისი მყიფეობის გამო, იგი შესაფერისია მხოლოდ ზოგადი მასალების მაღალსიჩქარიანი ჭრისთვის და არა მყიფე მასალების დასამუშავებლად.

ვოლფრამის ტიტანის ტანტალის (ნიობიუმის) კობალტი (YW) შენადნობს ემატება მაღალ ტემპერატურაზე სიმტკიცის, სიმტკიცის და ცვეთამედეგობის გასაზრდელად ტანტალის კარბიდის ან ნიობიუმის კარბიდის შესაბამისი რაოდენობის გამოყენებით. ამავდროულად, სიმტკიცეც უმჯობესდება უკეთესი ყოვლისმომცველი ჭრის მახასიათებლებით. იგი ძირითადად გამოიყენება მყარი მასალების ჭრისა და პერიოდული ჭრისთვის.

კარბონიზებული ტიტანის ბაზის კლასი (YN) არის მყარი შენადნობი TiC-ის, ნიკელის და მოლიბდენის მყარი ფაზით. მისი უპირატესობებია მაღალი სიმტკიცე, შეწებების საწინააღმდეგო უნარი, ნახევარმთვარის საწინააღმდეგო ცვეთა და დაჟანგვის საწინააღმდეგო უნარი. 1000 გრადუსზე მეტ ტემპერატურაზე მისი დამუშავება კვლავ შესაძლებელია. იგი გამოიყენება შენადნობის ფოლადისა და ჩაქრობის ფოლადის უწყვეტი დამუშავებისთვის.

მოდელი

ნიკელის შემცველობა (წონითი%)

სიმკვრივე (გ/სმ²)

სიმტკიცე (HRA)

მოხრის სიმტკიცე (≥N/მმ²)

YN6

5.7-6.2

14.5-14.9

88.5-91.0

1800 წელი

YN8

7.7-8.2

14.4-14.8

87.5-90.0

2000 წელი

მოდელი

კობალტის შემცველობა (წონითი%)

სიმკვრივე (გ/სმ²)

სიმტკიცე (HRA)

მოხრის სიმტკიცე (≥N/მმ²)

YG6

5.8-6.2

14.6-15.0

89.5-91.0

1800 წელი

YG8

7.8-8.2

14.5-14.9

88.0-90.5

1980 წელი

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