Die Wahl des Materials für Ihre Dichtung ist wichtig, da es eine Rolle dabei spielt, die Qualität, Lebensdauer und Leistung einer Anwendung zu bestimmen und künftige Probleme zu reduzieren.Hier werfen wir einen Blick darauf, wie sich die Umgebung auf die Auswahl des Dichtungsmaterials auswirkt, sowie auf einige der gängigsten Materialien und welche Anwendungen sie am besten geeignet sind.
Umweltfaktoren
Bei der Auswahl von Design und Material ist die Umgebung, der eine Dichtung ausgesetzt ist, von entscheidender Bedeutung.Es gibt eine Reihe wichtiger Eigenschaften, die Dichtungsmaterialien für alle Umgebungen benötigen, darunter die Schaffung einer stabilen Dichtungsfläche, die Fähigkeit, Wärme zu leiten, chemische Beständigkeit und eine gute Verschleißfestigkeit.
In manchen Umgebungen müssen diese Eigenschaften stärker sein als in anderen.Weitere Materialeigenschaften, die bei der Betrachtung der Umgebung berücksichtigt werden sollten, sind Härte, Steifigkeit, Wärmeausdehnung, Verschleiß und chemische Beständigkeit.Wenn Sie diese im Hinterkopf behalten, können Sie das ideale Material für Ihre Dichtung finden.
Auch das Umfeld kann darüber entscheiden, ob Kosten oder Qualität des Siegels im Vordergrund stehen können.In abrasiven und rauen Umgebungen können Dichtungen teurer sein, da die Materialien stark genug sein müssen, um diesen Bedingungen standzuhalten.
In solchen Umgebungen zahlt sich die Investition in eine qualitativ hochwertige Dichtung im Laufe der Zeit aus, da dadurch kostspielige Stillstände, Reparaturen und die Sanierung oder der Austausch der Dichtung vermieden werden, die eine minderwertige Dichtung nach sich ziehen würde Da es sich um eine sehr saubere Flüssigkeit mit Schmiereigenschaften handelt, könnte eine günstigere Dichtung zugunsten hochwertigerer Lager gekauft werden.
Gängige Dichtungsmaterialien
Kohlenstoff
Der in Dichtungsflächen verwendete Kohlenstoff ist eine Mischung aus amorphem Kohlenstoff und Graphit, wobei der jeweilige prozentuale Anteil die physikalischen Eigenschaften der endgültigen Kohlenstoffsorte bestimmt.Es ist ein inertes, stabiles Material, das selbstschmierend sein kann.
Es wird häufig als Stirnflächenpaar in Gleitringdichtungen verwendet und ist auch ein beliebtes Material für segmentierte Umfangsdichtungen und Kolbenringe bei Trockenschmierung oder geringer Schmierung.Diese Kohlenstoff-Graphit-Mischung kann auch mit anderen Materialien imprägniert werden, um ihr unterschiedliche Eigenschaften wie verringerte Porosität, verbesserte Verschleißleistung oder verbesserte Festigkeit zu verleihen.
Eine mit duroplastischem Harz imprägnierte Kohlenstoffdichtung wird am häufigsten für mechanische Dichtungen verwendet, wobei die meisten mit Harz imprägnierten Kohlenstoffe in der Lage sind, in einem breiten Spektrum von Chemikalien zu funktionieren, von starken Basen bis hin zu starken Säuren.Sie verfügen außerdem über gute Reibungseigenschaften und einen ausreichenden Modul, um Druckverzerrungen zu kontrollieren.Dieses Material ist für den allgemeinen Einsatz bei bis zu 260 °C (500 °F) in Wasser, Kühlmitteln, Kraftstoffen, Ölen, leichten chemischen Lösungen sowie Lebensmittel- und Arzneimittelanwendungen geeignet.
Mit Antimon imprägnierte Kohlenstoffdichtungen haben sich aufgrund der Festigkeit und des Elastizitätsmoduls von Antimon ebenfalls als erfolgreich erwiesen und eignen sich daher gut für Hochdruckanwendungen, wenn ein stärkeres und steiferes Material benötigt wird.Diese Dichtungen sind außerdem resistenter gegen Blasenbildung bei Anwendungen mit hochviskosen Flüssigkeiten oder leichten Kohlenwasserstoffen, was sie zur Standardqualität für viele Raffinerieanwendungen macht.
Kohlenstoff kann auch mit Filmbildnern wie Fluoriden für Trockenlauf, Kryotechnik und Vakuumanwendungen oder Oxidationsinhibitoren wie Phosphaten für Hochtemperatur-, Hochgeschwindigkeits- und Turbinenanwendungen bis 800 Fuß/Sek. und etwa 537 °C (1.000 °F) imprägniert werden.
Keramik
Keramiken sind anorganische, nichtmetallische Materialien, die aus natürlichen oder synthetischen Verbindungen hergestellt werden, am häufigsten Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid.Es hat einen hohen Schmelzpunkt, eine hohe Härte, eine hohe Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit und wird daher häufig in Branchen wie Maschinenbau, Chemie, Erdöl, Pharmazie und Automobilindustrie eingesetzt.
Es verfügt außerdem über ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften und wird häufig für elektrische Isolatoren, verschleißfeste Komponenten, Schleifmittel und Hochtemperaturkomponenten verwendet.In hoher Reinheit weist Aluminiumoxid eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit gegenüber den meisten Prozessflüssigkeiten außer einigen starken Säuren auf, weshalb es in vielen Gleitringdichtungsanwendungen eingesetzt wird.Allerdings kann Aluminiumoxid unter Temperaturschock leicht brechen, was seinen Einsatz in einigen Anwendungen, bei denen dies ein Problem darstellen könnte, eingeschränkt hat.
Siliziumkarbid wird durch die Verschmelzung von Siliziumdioxid und Koks hergestellt.Es ähnelt chemisch Keramik, verfügt jedoch über bessere Schmiereigenschaften und ist härter, was es zu einer guten, verschleißfesten Lösung für raue Umgebungen macht.
Außerdem kann es erneut geläppt und poliert werden, sodass eine Dichtung im Laufe ihrer Lebensdauer mehrmals aufgearbeitet werden kann.Aufgrund seiner guten chemischen Korrosionsbeständigkeit, hohen Festigkeit, hohen Härte, guten Verschleißfestigkeit, seines kleinen Reibungskoeffizienten und seiner hohen Temperaturbeständigkeit wird es im Allgemeinen eher mechanisch verwendet, beispielsweise in Gleitringdichtungen.
Bei der Verwendung für Gleitringdichtungsflächen führt Siliziumkarbid zu einer verbesserten Leistung, einer längeren Lebensdauer der Dichtung, geringeren Wartungskosten und geringeren Betriebskosten für rotierende Geräte wie Turbinen, Kompressoren und Kreiselpumpen.Siliziumkarbid kann je nach Herstellung unterschiedliche Eigenschaften haben.Reaktionsgebundenes Siliziumkarbid entsteht durch die Bindung von Siliziumkarbidpartikeln aneinander in einem Reaktionsprozess.
Dieser Prozess beeinflusst die meisten physikalischen und thermischen Eigenschaften des Materials nicht wesentlich, schränkt jedoch die chemische Beständigkeit des Materials ein.Die häufigsten Chemikalien, die ein Problem darstellen, sind Ätzmittel (und andere Chemikalien mit hohem pH-Wert) und starke Säuren. Daher sollte bei diesen Anwendungen kein reaktionsgebundenes Siliziumkarbid verwendet werden.
Selbstgesintertes Siliziumkarbid wird durch direktes Zusammensintern von Siliziumkarbidpartikeln unter Verwendung nichtoxidischer Sinterhilfsmittel in einer inerten Umgebung bei Temperaturen über 2.000 °C hergestellt.Aufgrund des Fehlens eines Sekundärmaterials (z. B. Silizium) ist das direkt gesinterte Material chemisch beständig gegenüber fast allen Flüssigkeiten und Prozessbedingungen, die in einer Kreiselpumpe auftreten können.
Wolframkarbid ist ein sehr vielseitiges Material wie Siliziumkarbid, eignet sich jedoch besser für Hochdruckanwendungen, da es eine höhere Elastizität aufweist, wodurch es sich sehr leicht biegen und eine Verformung der Oberfläche verhindern kann.Es kann wie Siliziumkarbid nachgeläppt und poliert werden.
Wolframcarbide werden am häufigsten als Hartmetalle hergestellt, sodass kein Versuch unternommen wird, Wolframcarbid an sich selbst zu binden.Ein Sekundärmetall wird hinzugefügt, um die Wolframcarbid-Partikel miteinander zu verbinden oder zu zementieren. Dadurch entsteht ein Material, das die kombinierten Eigenschaften von Wolframcarbid und dem Metallbindemittel aufweist.
Dies wurde vorteilhaft genutzt, um eine höhere Zähigkeit und Schlagfestigkeit zu erreichen, als dies mit Wolframcarbid allein möglich wäre.Eine der Schwächen von Hartmetall ist seine hohe Dichte.In der Vergangenheit wurde kobaltgebundenes Wolframcarbid verwendet, das jedoch nach und nach durch nickelgebundenes Wolframcarbid ersetzt wurde, da es nicht über die für die Industrie erforderliche chemische Verträglichkeit verfügte.
Nickelgebundenes Wolframcarbid wird häufig für Dichtungsflächen verwendet, bei denen eine hohe Festigkeit und hohe Zähigkeitseigenschaften erwünscht sind, und weist eine gute chemische Verträglichkeit auf, die im Allgemeinen durch das freie Nickel begrenzt wird.
GFPTFE
GFPTFE weist eine gute chemische Beständigkeit auf und das zugesetzte Glas verringert die Reibung der Dichtflächen.Es eignet sich ideal für relativ saubere Anwendungen und ist günstiger als andere Materialien.Es stehen Untervarianten zur Verfügung, um die Dichtung besser an die Anforderungen und die Umgebung anzupassen und so ihre Gesamtleistung zu verbessern.
Buna
Buna (auch bekannt als Nitrilkautschuk) ist ein kostengünstiges Elastomer für O-Ringe, Dichtstoffe und Formprodukte.Es ist für seine mechanische Leistung bekannt und eignet sich gut für ölbasierte, petrochemische und chemische Anwendungen.Aufgrund seiner Inflexibilität wird es auch häufig für Rohöl-, Wasser-, verschiedene Alkohol-, Silikonfett- und Hydraulikflüssigkeitsanwendungen verwendet.
Da es sich bei Buna um ein synthetisches Kautschukcopolymer handelt, eignet es sich gut für Anwendungen, die Metallhaftung und abriebfestes Material erfordern, und dieser chemische Hintergrund macht es auch ideal für Dichtungsanwendungen.Darüber hinaus hält es niedrigen Temperaturen stand, da es eine geringe Säure- und leichte Alkalibeständigkeit aufweist.
Buna ist bei Anwendungen mit extremen Faktoren wie hohen Temperaturen, Witterungseinflüssen, Sonneneinstrahlung und Dampfbeständigkeit nur begrenzt einsetzbar und eignet sich nicht für Clean-in-Place (CIP)-Desinfektionsmittel, die Säuren und Peroxide enthalten.
EPDM
EPDM ist ein synthetischer Kautschuk, der häufig in Automobil-, Bau- und mechanischen Anwendungen für Dichtungen und O-Ringe, Schläuche und Unterlegscheiben verwendet wird.Es ist teurer als Buna, hält aber aufgrund seiner dauerhaft hohen Zugfestigkeit einer Vielzahl thermischer, witterungsbedingter und mechanischer Eigenschaften stand.Es ist vielseitig und ideal für Anwendungen mit Wasser, Chlor, Bleichmittel und anderen alkalischen Materialien.
Aufgrund seiner elastischen und haftenden Eigenschaften nimmt EPDM nach der Dehnung unabhängig von der Temperatur wieder seine ursprüngliche Form an.EPDM wird nicht für Anwendungen mit Erdöl, Flüssigkeiten, chlorierten Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstofflösungsmitteln empfohlen.
Viton
Viton ist ein langlebiges, leistungsstarkes fluoriertes Kohlenwasserstoffkautschukprodukt, das am häufigsten in O-Ringen und Dichtungen verwendet wird.Es ist teurer als andere Gummimaterialien, ist aber die bevorzugte Option für die anspruchsvollsten und anspruchsvollsten Dichtungsanforderungen.
Beständig gegen Ozon, Oxidation und extreme Wetterbedingungen, einschließlich Materialien wie aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte Flüssigkeiten und stark saure Materialien, ist es eines der robusteren Fluorelastomere.
Die Wahl des richtigen Materials zur Abdichtung ist wichtig für den Erfolg einer Anwendung.Obwohl viele Dichtungsmaterialien ähnlich sind, dient jedes für unterschiedliche Zwecke, um jedem spezifischen Bedarf gerecht zu werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Juli 2023