Մեխանիկական կնիքներշատ կարևոր դեր են խաղում տարբեր ոլորտների արտահոսքից խուսափելու համար:Ծովային արդյունաբերության մեջ կանպոմպի մեխանիկական կնիքները, պտտվող լիսեռի մեխանիկական կնիքները:Իսկ նավթագազային արդյունաբերությունում կանքարթրիջների մեխանիկական կնիքները,պառակտված մեխանիկական կնիքները կամ չոր գազի մեխանիկական կնիքները:Ավտոարդյունաբերությունում կան ջրային մեխանիկական կնիքներ։Իսկ քիմիական արդյունաբերության մեջ կան խառնիչի մեխանիկական կնիքները (խառնիչ մեխանիկական կնիքները) և կոմպրեսորային մեխանիկական կնիքները։
Կախված օգտագործման տարբեր պայմաններից, այն պահանջում է տարբեր նյութով մեխանիկական կնքման լուծում:Կան բազմաթիվ տեսակի նյութեր, որոնք օգտագործվում ենմեխանիկական լիսեռի կնիքները ինչպիսիք են կերամիկական մեխանիկական կնիքները, ածխածնային մեխանիկական կնիքները, սիլիկոնե կարբիդային մեխանիկական կնիքները,SSIC մեխանիկական կնիքները ևTC մեխանիկական կնիքներ.
Կերամիկական մեխանիկական կնիքներ
Կերամիկական մեխանիկական կնիքները կարևոր բաղադրիչներ են տարբեր արդյունաբերական կիրառություններում, որոնք նախատեսված են երկու մակերեսների միջև հեղուկների արտահոսքը կանխելու համար, ինչպիսիք են պտտվող լիսեռը և անշարժ պատյանը:Այս կնիքները բարձր են գնահատվում իրենց բացառիկ մաշվածության դիմադրության, կոռոզիոն դիմադրության և ծայրահեղ ջերմաստիճաններին դիմակայելու ունակության համար:
Կերամիկական մեխանիկական կնիքների առաջնային դերը սարքավորումների ամբողջականության պահպանումն է՝ կանխելով հեղուկի կորուստը կամ աղտոտումը:Դրանք օգտագործվում են բազմաթիվ արդյունաբերություններում, ներառյալ նավթի և գազի, քիմիական վերամշակման, ջրի մաքրման, դեղագործության և սննդի վերամշակման ոլորտներում:Այս կնիքների լայն կիրառումը կարելի է վերագրել դրանց դիմացկուն կառուցվածքին.դրանք պատրաստված են առաջադեմ կերամիկական նյութերից, որոնք առաջարկում են գերազանց կատարողական բնութագրեր՝ համեմատած այլ կնիքների նյութերի հետ:
Կերամիկական մեխանիկական կնիքները բաղկացած են երկու հիմնական բաղադրիչից. մեկը մեխանիկական անշարժ երեսն է (սովորաբար պատրաստված է կերամիկական նյութից), իսկ մյուսը մեխանիկական պտտվող երեսն է (սովորաբար կառուցված ածխածնային գրաֆիտից):Կնքման գործողությունը տեղի է ունենում, երբ երկու երեսները սեղմվում են միասին՝ օգտագործելով զսպանակային ուժ՝ ստեղծելով արդյունավետ արգելք հեղուկի արտահոսքի դեմ:Երբ սարքավորումն աշխատում է, կնքման երեսների միջև քսող թաղանթը նվազեցնում է շփումը և մաշվածությունը՝ պահպանելով ամուր կնիքը:
Կերամիկական մեխանիկական կնիքները այլ տեսակներից առանձնացնող կարևոր գործոնը մաշվածության նկատմամբ նրանց ակնառու դիմադրությունն է:Կերամիկական նյութերն օժտված են գերազանց կարծրության հատկություններով, որոնք թույլ են տալիս դիմանալ հղկող պայմաններին առանց էական վնասների:Սա հանգեցնում է ավելի երկարատև կնիքների, որոնք պահանջում են ավելի քիչ հաճախակի փոխարինում կամ սպասարկում, քան ավելի փափուկ նյութերից պատրաստվածները:
Ի հավելումն մաշվածության դիմադրության, կերամիկան ցուցադրում է նաև բացառիկ ջերմային կայունություն:Նրանք կարող են դիմակայել բարձր ջերմաստիճաններին՝ չզգալով դեգրադացիան կամ կորցնելով իրենց կնքման արդյունավետությունը:Սա դրանք դարձնում է պիտանի բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում օգտագործելու համար, որտեղ այլ կնիքի նյութերը կարող են ժամանակից շուտ խափանվել:
Ի վերջո, կերամիկական մեխանիկական կնիքները առաջարկում են հիանալի քիմիական համատեղելիություն՝ տարբեր քայքայիչ նյութերի նկատմամբ դիմադրությամբ:Սա նրանց գրավիչ ընտրություն է դարձնում այն ոլորտների համար, որոնք սովորաբար առնչվում են կոշտ քիմիական նյութերի և ագրեսիվ հեղուկների հետ:
Կերամիկական մեխանիկական կնիքները կարևոր ենբաղադրիչի կնիքներընախատեսված է արդյունաբերական սարքավորումներում հեղուկի արտահոսքը կանխելու համար:Նրանց եզակի հատկությունները, ինչպիսիք են մաշվածության դիմադրությունը, ջերմային կայունությունը և քիմիական համատեղելիությունը, դրանք դարձնում են նախընտրելի ընտրություն բազմաթիվ ոլորտներում տարբեր կիրառությունների համար:
| կերամիկական ֆիզիկական հատկություն | ||||
| Տեխնիկական պարամետր | միավոր | 95% | 99% | 99,50% |
| Խտություն | գ/սմ3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Կարծրություն | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Ծակոտկենության մակարդակը | % | 0.4 | 0.2 | 0,15 |
| Կոտրվածքային ուժ | ՄՊա | 250 | 310 թ | 350 թ |
| Ջերմային ընդլայնման գործակիցը | 10(-6)/Կ | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Ջերմային ջերմահաղորդություն | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Ածխածնային մեխանիկական կնիքներ
Ածխածնային մեխանիկական կնիքը երկար պատմություն ունի:Գրաֆիտը ածխածնի տարրի իզոֆորմն է։1971 թվականին ԱՄՆ-ն ուսումնասիրեց հաջող ճկուն գրաֆիտի մեխանիկական կնքման նյութը, որը լուծեց ատոմային էներգիայի փականի արտահոսքը։Խորը վերամշակումից հետո ճկուն գրաֆիտը դառնում է հիանալի կնքման նյութ, որոնք կնքվում են տարբեր ածխածնային մեխանիկական կնիքների՝ կնքման բաղադրիչների ազդեցությամբ:Այս ածխածնային մեխանիկական կնիքները օգտագործվում են քիմիական, նավթային, էլեկտրական էներգիայի արդյունաբերություններում, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանի հեղուկի կնիքը:
Քանի որ ճկուն գրաֆիտը ձևավորվում է բարձր ջերմաստիճանից հետո ընդլայնված գրաֆիտի ընդլայնման արդյունքում, ճկուն գրաֆիտում մնացած միջակայքային նյութի քանակը շատ փոքր է, բայց ոչ ամբողջությամբ, ուստի ինտերկալացիոն նյութի գոյությունն ու կազմը մեծ ազդեցություն ունեն որակի վրա: և արտադրանքի կատարումը:
Ածխածնի կնիքի դեմքի նյութի ընտրություն
Բնօրինակ գյուտարարը օգտագործել է խտացված ծծմբաթթու՝ որպես օքսիդանտ և ինտերկալացնող նյութ:Այնուամենայնիվ, մետաղական բաղադրիչի կնիքի վրա կիրառելուց հետո ճկուն գրաֆիտում մնացած փոքր քանակությամբ ծծումբը երկարատև օգտագործելուց հետո կոռոզիայի ենթարկեց կոնտակտային մետաղը:Հաշվի առնելով այս կետը, որոշ հայրենական գիտնականներ փորձել են բարելավել այն, օրինակ՝ Սոնգ Քեմինը, ով ընտրեց քացախաթթու և օրգանական թթու ծծմբաթթվի փոխարեն:թթու, դանդաղ ազոտական թթվի մեջ և ջերմաստիճանը իջեցնել սենյակային ջերմաստիճանի, որը պատրաստված է ազոտաթթվի և քացախաթթվի խառնուրդից:Օգտագործելով ազոտաթթվի և քացախաթթվի խառնուրդը որպես ներդիր, ծծմբից ազատ ընդլայնված գրաֆիտը պատրաստվեց կալիումի պերմանգանատով որպես օքսիդանտ, իսկ քացախաթթուն դանդաղորեն ավելացվեց ազոտական թթվին:Ջերմաստիճանը իջեցվում է սենյակային ջերմաստիճանի, և ստացվում է ազոտաթթվի և քացախաթթվի խառնուրդ։Այնուհետև այս խառնուրդին ավելացնում են բնական փաթիլային գրաֆիտը և կալիումի պերմանգանատը։Անընդհատ խառնման դեպքում ջերմաստիճանը 30 C է: 40 րոպե ռեակցիայից հետո ջուրը լվանում են մինչև չեզոք և չորանում 50~60 C ջերմաստիճանում, իսկ ընդլայնված գրաֆիտը պատրաստվում է բարձր ջերմաստիճանի ընդլայնումից հետո:Այս մեթոդով վուլկանացում չի ստացվում այն պայմանով, որ արտադրանքը կարող է հասնել ընդլայնման որոշակի ծավալի, որպեսզի ձեռք բերվի կնքման նյութի համեմատաբար կայուն բնույթ:
| Տիպ | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Ապրանքանիշը | Ներծծված | Ներծծված | Ներծծված ֆենոլ | Անտիմոնի ածխածին (A) | |||||
| Խտություն | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Կոտրվածքային ուժ | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Սեղմման ուժը | 200 թ | 180 թ | 200 թ | 180 թ | 200 թ | 180 թ | 220 | 220 | 210 |
| Կարծրություն | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Ծակոտկենություն | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Ջերմաստիճաններ | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 թ |
Սիլիկոնային կարբիդի մեխանիկական կնիքներ
Սիլիցիումի կարբիդը (SiC) հայտնի է նաև որպես կարբորունդ, որը պատրաստված է քվարց ավազից, նավթային կոքսից (կամ ածուխի կոքսից), փայտի կտորներից (որոնք պետք է ավելացնել կանաչ սիլիցիումի կարբիդ արտադրելիս) և այլն։Սիլիցիումի կարբիդն ունի նաև իր բնույթով հազվագյուտ միներալ՝ թութ։Ժամանակակից C, N, B և այլ ոչ օքսիդ բարձր տեխնոլոգիաների հրակայուն հումքի մեջ սիլիցիումի կարբիդը ամենալայն օգտագործվող և խնայող նյութերից մեկն է, որը կարելի է անվանել ոսկե պողպատի ավազ կամ հրակայուն ավազ:Ներկայումս Չինաստանի սիլիցիումի կարբիդի արդյունաբերական արտադրությունը բաժանված է սև սիլիցիումի կարբիդի և կանաչ սիլիցիումի կարբիդի, որոնք երկուսն էլ վեցանկյուն բյուրեղներ են՝ 3,20 ~ 3,25 համամասնությամբ և 2840 ~ 3320 կգ/մ² միկրոկարծրություն։
Սիլիցիումի կարբիդային արտադրանքները դասակարգվում են բազմաթիվ տեսակների ըստ տարբեր կիրառական միջավայրի:Այն հիմնականում օգտագործվում է ավելի մեխանիկորեն:Օրինակ, սիլիցիումի կարբիդը իդեալական նյութ է սիլիցիումի կարբիդի մեխանիկական կնիքի համար, քանի որ դրա լավ քիմիական կոռոզիոն դիմադրություն, բարձր ուժ, բարձր կարծրություն, լավ մաշվածության դիմադրություն, փոքր շփման գործակից և բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն:
SIC Seal օղակները կարելի է բաժանել ստատիկ օղակի, շարժվող օղակի, հարթ օղակի և այլն:SiC սիլիցիումը կարող է պատրաստվել տարբեր կարբիդային արտադրանքների, ինչպիսիք են սիլիցիումի կարբիդի պտտվող օղակը, սիլիցիումի կարբիդային անշարժ նստատեղը, սիլիցիումի կարբիդի թուփը և այլն, ըստ հաճախորդների հատուկ պահանջների:Այն կարող է օգտագործվել նաև գրաֆիտի նյութի հետ համատեղ, և նրա շփման գործակիցը փոքր է, քան ալյումինե կերամիկական և կոշտ համաձուլվածքը, ուստի այն կարող է օգտագործվել բարձր PV արժեքով, հատկապես ուժեղ թթվի և ուժեղ ալկալիի պայմաններում:
SIC-ի նվազեցված շփումը մեխանիկական կնիքների մեջ դրա օգտագործման հիմնական առավելություններից մեկն է:Հետևաբար, SIC-ը կարող է ավելի լավ դիմակայել մաշվածությանը, քան մյուս նյութերը՝ երկարացնելով կնիքի կյանքը:Բացի այդ, SIC-ի նվազեցված շփումը նվազեցնում է քսելու պահանջը:Քսայուղի բացակայությունը նվազեցնում է աղտոտման և կոռոզիայի հավանականությունը՝ բարելավելով արդյունավետությունն ու հուսալիությունը:
SIC-ն ունի նաև մաշվածության մեծ դիմադրություն:Սա ցույց է տալիս, որ այն կարող է դիմանալ շարունակական օգտագործմանը՝ առանց փչանալու կամ կոտրվելու:Սա այն դարձնում է կատարյալ նյութ օգտագործման համար, որը պահանջում է հուսալիության և ամրության բարձր մակարդակ:
Այն կարող է նաև նորից փաթաթվել և փայլեցնել, որպեսզի կնիքը հնարավոր լինի վերանորոգել մի քանի անգամ իր կյանքի ընթացքում:Այն սովորաբար օգտագործվում է ավելի մեխանիկորեն, օրինակ՝ մեխանիկական կնիքներում՝ իր լավ քիմիական կոռոզիոն դիմադրության, բարձր ամրության, բարձր կարծրության, լավ մաշվածության դիմադրության, շփման փոքր գործակցի և բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության համար:
Երբ օգտագործվում է մեխանիկական կնիքների երեսների համար, սիլիցիումի կարբիդը հանգեցնում է բարելավված աշխատանքի, կնիքի ժամկետի ավելացման, պահպանման ավելի ցածր ծախսերի և պտտվող սարքավորումների, ինչպիսիք են տուրբինները, կոմպրեսորները և կենտրոնախույս պոմպերը:Սիլիցիումի կարբիդը կարող է ունենալ տարբեր հատկություններ՝ կախված այն բանից, թե ինչպես է այն արտադրվել:Ռեակցիայի հետ կապված սիլիցիումի կարբիդը ձևավորվում է ռեակցիայի գործընթացում սիլիցիումի կարբիդի մասնիկները միմյանց հետ կապելու միջոցով:
Այս գործընթացը էականորեն չի ազդում նյութի ֆիզիկական և ջերմային հատկությունների մեծ մասի վրա, սակայն այն սահմանափակում է նյութի քիմիական դիմադրությունը:Ամենատարածված քիմիկատները, որոնք խնդիր են հանդիսանում, կաուստիկ նյութերն են (և բարձր pH-ի այլ քիմիկատներ) և ուժեղ թթուները, հետևաբար, ռեակցիայի հետ կապված սիլիցիումի կարբիդը չպետք է օգտագործվի այս հավելվածների հետ:
Reaction-intered infiltratedսիլիցիումի կարբիդ:Նման նյութում սկզբնական SIC նյութի ծակոտիները լցվում են ներթափանցման գործընթացում՝ այրելով մետաղական սիլիցիումը, այդպիսով առաջանում է երկրորդական SiC, և նյութը ձեռք է բերում բացառիկ մեխանիկական հատկություններ՝ դառնալով մաշման դիմացկուն:Նվազագույն կծկվելու շնորհիվ այն կարող է օգտագործվել սերտ հանդուրժողականությամբ խոշոր և բարդ մասերի արտադրության մեջ:Այնուամենայնիվ, սիլիցիումի պարունակությունը սահմանափակում է առավելագույն աշխատանքային ջերմաստիճանը մինչև 1350 °C, քիմիական դիմադրությունը նույնպես սահմանափակվում է մոտ 10 pH-ով: Նյութը խորհուրդ չի տրվում օգտագործել ագրեսիվ ալկալային միջավայրում:
ՊղտորվածՍիլիցիումի կարբիդը ստացվում է 2000 °C ջերմաստիճանում նախապես սեղմված շատ նուրբ SIC հատիկավոր սինթրեումից՝ նյութի հատիկների միջև ամուր կապեր ձևավորելու համար:
Սկզբում վանդակը խտանում է, ապա ծակոտկենությունը նվազում է, և վերջապես հատիկների միջև կապերը սինթեզվում են։Նման մշակման գործընթացում տեղի է ունենում արտադրանքի զգալի կրճատում՝ մոտ 20%-ով։
SSIC կնիքի օղակ դիմացկուն է բոլոր քիմիական նյութերի նկատմամբ.Քանի որ դրա կառուցվածքում չկա մետաղական սիլիցիում, այն կարող է օգտագործվել մինչև 1600C ջերմաստիճանի դեպքում՝ չազդելով դրա ամրության վրա։
| հատկությունները | R-SiC | S-SiC |
| Ծակոտկենություն (%) | ≤0.3 | ≤0.2 |
| Խտությունը (գ/սմ3) | 3.05 | 3.1 ~ 3.15 |
| Կարծրություն | 110~125 (HS) | 2800 (կգ/մմ2) |
| Էլաստիկ մոդուլ (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC բովանդակություն (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si բովանդակություն (%) | ≤15% | 0.10% |
| Ճկման ուժ (Mpa) | ≥350 | 450 թ |
| Սեղմման ուժը (կգ/մմ2) | ≥2200 | 3900 թ |
| Ջերմային ընդլայնման գործակիցը (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Ջերմակայունություն (մթնոլորտում) (℃) | 1300 թ | 1600 թ |
TC մեխանիկական կնիք
TC նյութերը ունեն բարձր կարծրության, ամրության, քայքայման դիմադրության և կոռոզիոն դիմադրության առանձնահատկություններ:Այն հայտնի է որպես «արդյունաբերական ատամ»:Իր գերազանց կատարողականության շնորհիվ այն լայնորեն օգտագործվել է ռազմական արդյունաբերության, օդատիեզերական, մեխանիկական մշակման, մետաղագործության, նավթի հորատման, էլեկտրոնային հաղորդակցության, ճարտարապետության և այլ ոլորտներում:Օրինակ, պոմպերում, կոմպրեսորներում և խառնիչներում վոլֆրամի կարբիդի օղակը օգտագործվում է որպես մեխանիկական կնիքներ:Լավ քայքայումի դիմադրությունը և բարձր կարծրությունը դարձնում են այն հարմար է մաշվածության դիմացկուն մասերի արտադրության համար, որոնք ունեն բարձր ջերմաստիճան, շփում և կոռոզիա:
Ըստ իր քիմիական կազմի և օգտագործման բնութագրերի՝ TC-ն կարելի է բաժանել չորս կատեգորիաների՝ վոլֆրամի կոբալտ (YG), վոլֆրամ-տիտան (YT), վոլֆրամ տիտան տանտալ (YW) և տիտանի կարբիդ (YN):
Վոլֆրամի կոբալտ (YG) կոշտ համաձուլվածքը բաղկացած է WC-ից և Co-ից: Այն հարմար է փխրուն նյութերի մշակման համար, ինչպիսիք են չուգունը, գունավոր մետաղները և ոչ մետաղական նյութերը:
Stellite-ը (YT) բաղկացած է WC-ից, TiC-ից և Co-ից: Համաձուլվածքին TiC-ի ավելացման շնորհիվ նրա մաշվածության դիմադրությունը բարելավվել է, սակայն ճկման ուժը, հղկման արդյունավետությունը և ջերմային հաղորդունակությունը նվազել են:Ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում իր փխրունության պատճառով այն հարմար է միայն ընդհանուր նյութերի արագ կտրման և ոչ փխրուն նյութերի մշակման համար:
Վոլֆրամ տիտան տանտալի (նիոբիում) կոբալտը (YW) ավելացվում է համաձուլվածքին՝ բարձր ջերմաստիճանի կարծրությունը, ամրությունը և քայքայումի դիմադրությունը բարձրացնելու համար համապատասխան քանակությամբ տանտալի կարբիդի կամ նիոբիումի կարբիդի միջոցով:Միևնույն ժամանակ, ամրությունը նույնպես բարելավվում է ավելի լավ համապարփակ կտրման կատարմամբ:Այն հիմնականում օգտագործվում է կոշտ կտրող նյութերի և ընդհատվող կտրման համար։
Կարբոնացված տիտանի բազային դասը (YN) կոշտ համաձուլվածք է՝ TiC-ի, նիկելի և մոլիբդենի կարծր փուլով:Դրա առավելություններն են բարձր կարծրություն, հակակպչուն հատկություն, կիսալուսնի մաշվածություն և հակաօքսիդացման կարողություն:1000 աստիճանից ավելի ջերմաստիճանի դեպքում այն դեռ կարելի է մշակել։Այն կիրառելի է լեգիրված պողպատի և հանգցնող պողպատի շարունակական հարդարման համար:
| մոդել | նիկելի պարունակություն (wt%) | խտություն (գ/սմ²) | կարծրություն (HRA) | ճկման ուժ (≥N/mm²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14.5-14.9 | 88,5-91,0 | 1800 թ |
| YN8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87,5-90,0 | 2000 թ |
| մոդել | կոբալտի պարունակությունը (wt%) | խտություն (գ/սմ²) | կարծրություն (HRA) | ճկման ուժ (≥N/mm²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14.6-15.0 | 89,5-91,0 | 1800 թ |
| YG8 | 7.8-8.2 | 14.5-14.9 | 88,0-90,5 | 1980 թ |
| YG12 | 11.7-12.2 | 13.9-14.5 | 87,5-89,5 թթ | 2400 թ |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87,5-89,0 | 2480 թ |
| YG20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85,5-88,0 | 2650 թ |
| YG25 | 24.5-25.2 | 12.9-13.2 | 84,5-87,5 թթ | 2850 թ |