मैकेनिकल शाफ्ट सील के लिए सही सामग्री का चयन कैसे करें

सील के लिए सामग्री का चयन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह किसी भी अनुप्रयोग की गुणवत्ता, जीवनकाल और प्रदर्शन को निर्धारित करने और भविष्य में समस्याओं को कम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यहां, हम देखेंगे कि पर्यावरण सील सामग्री के चयन को कैसे प्रभावित करता है, साथ ही कुछ सबसे सामान्य सामग्रियों और उनके लिए सबसे उपयुक्त अनुप्रयोगों के बारे में भी जानेंगे।

वातावरणीय कारक

सील के डिजाइन और सामग्री का चयन करते समय, जिस वातावरण में उसे रखा जाएगा, वह महत्वपूर्ण होता है। सील सामग्री में कई प्रमुख गुण होने चाहिए जो सभी वातावरणों के लिए उपयुक्त हों, जिनमें एक स्थिर सील सतह बनाना, ऊष्मा संवाहक होना, रासायनिक प्रतिरोध और अच्छा घिसाव प्रतिरोध शामिल हैं।

कुछ वातावरणों में, इन गुणों की आवश्यकता अन्य वातावरणों की तुलना में अधिक मजबूत होनी चाहिए। वातावरण पर विचार करते समय अन्य सामग्री गुणों में कठोरता, कड़ापन, ऊष्मीय विस्तार, घिसाव और रासायनिक प्रतिरोध शामिल हैं। इन बातों को ध्यान में रखने से आपको अपनी सील के लिए आदर्श सामग्री चुनने में मदद मिलेगी।

वातावरण यह भी निर्धारित कर सकता है कि सील की लागत या गुणवत्ता को प्राथमिकता दी जाए। घर्षणयुक्त और कठोर वातावरणों के लिए, सील अधिक महंगी हो सकती हैं क्योंकि इन परिस्थितियों का सामना करने के लिए सामग्री को पर्याप्त मजबूत होना आवश्यक होता है।

ऐसे वातावरण में, उच्च गुणवत्ता वाली सील पर खर्च किया गया पैसा समय के साथ लाभप्रद साबित होगा, क्योंकि यह कम गुणवत्ता वाली सील के कारण होने वाले महंगे शटडाउन, मरम्मत और सील के नवीनीकरण या प्रतिस्थापन को रोकने में मदद करेगा। हालांकि, चिकनाई वाले गुणों से युक्त बहुत साफ तरल पदार्थ वाले पंपिंग अनुप्रयोगों में, उच्च गुणवत्ता वाले बियरिंग के बजाय सस्ती सील खरीदना बेहतर हो सकता है।

सामान्य सील सामग्री

कार्बन

सील सतहों में प्रयुक्त कार्बन, अक्रिस्टलीय कार्बन और ग्रेफाइट का मिश्रण होता है, जिसमें प्रत्येक का प्रतिशत कार्बन की अंतिम गुणवत्ता के भौतिक गुणों को निर्धारित करता है। यह एक अक्रिय, स्थिर पदार्थ है जो स्वतः चिकनाई प्रदान कर सकता है।

इसका व्यापक रूप से उपयोग यांत्रिक सीलों में अंतिम सतहों के जोड़े में से एक के रूप में किया जाता है, और यह शुष्क या कम मात्रा में स्नेहन के तहत खंडित परिधीय सीलों और पिस्टन रिंगों के लिए भी एक लोकप्रिय सामग्री है। इस कार्बन/ग्रेफाइट मिश्रण को अन्य सामग्रियों के साथ संसेचित करके इसे कम सरंध्रता, बेहतर घिसाव प्रतिरोध या बेहतर मजबूती जैसी विभिन्न विशेषताएँ प्रदान की जा सकती हैं।

थर्मोसेट रेज़िन युक्त कार्बन सील, यांत्रिक सीलों के लिए सबसे आम है। अधिकांश रेज़िन युक्त कार्बन सीलें प्रबल क्षार से लेकर प्रबल अम्ल तक, विभिन्न प्रकार के रसायनों में कार्य करने में सक्षम होती हैं। इनमें घर्षण गुण भी अच्छे होते हैं और दबाव के कारण होने वाले विरूपण को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त मापांक होता है। यह सामग्री पानी, शीतलक, ईंधन, तेल, हल्के रासायनिक विलयन और खाद्य एवं औषधि अनुप्रयोगों में 260°C (500°F) तक के सामान्य उपयोग के लिए उपयुक्त है।

एंटीमनी युक्त कार्बन सील भी एंटीमनी की मजबूती और मापांक के कारण सफल साबित हुई हैं, जो इसे उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती हैं, जहां अधिक मजबूत और कठोर सामग्री की आवश्यकता होती है। ये सील उच्च श्यानता वाले तरल पदार्थों या हल्के हाइड्रोकार्बन के अनुप्रयोगों में फफोले पड़ने के प्रति अधिक प्रतिरोधी भी हैं, जिससे यह कई रिफाइनरी अनुप्रयोगों के लिए मानक ग्रेड बन गई है।

कार्बन को ड्राई रनिंग, क्रायोजेनिक्स और वैक्यूम अनुप्रयोगों के लिए फ्लोराइड जैसे फिल्म बनाने वाले पदार्थों के साथ, या उच्च तापमान, उच्च गति और टरबाइन अनुप्रयोगों के लिए फॉस्फेट जैसे ऑक्सीकरण अवरोधकों के साथ 800 फीट/सेकंड और लगभग 537 डिग्री सेल्सियस (1,000 डिग्री फारेनहाइट) तक संसेचित किया जा सकता है।

चीनी मिट्टी

सिरेमिक अकार्बनिक अधात्विक पदार्थ होते हैं जो प्राकृतिक या कृत्रिम यौगिकों से बने होते हैं, जिनमें सबसे आम एल्यूमिना ऑक्साइड या एल्यूमिना है। इसका गलनांक उच्च होता है, कठोरता अधिक होती है, घिसाव और ऑक्सीकरण प्रतिरोधकता अधिक होती है, इसलिए इसका व्यापक रूप से मशीनरी, रसायन, पेट्रोलियम, दवा और ऑटोमोबाइल जैसे उद्योगों में उपयोग किया जाता है।

इसमें उत्कृष्ट परावैद्युत गुण भी होते हैं और इसका उपयोग आमतौर पर विद्युत इन्सुलेटर, घिसाव-प्रतिरोधी घटकों, पीसने वाले माध्यमों और उच्च तापमान वाले घटकों के लिए किया जाता है। उच्च शुद्धता में, एल्यूमिना कुछ प्रबल अम्लों को छोड़कर अधिकांश प्रक्रिया तरल पदार्थों के प्रति उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, जिसके कारण इसका उपयोग कई यांत्रिक सील अनुप्रयोगों में किया जाता है। हालांकि, एल्यूमिना ऊष्मीय झटके के कारण आसानी से टूट सकता है, जिससे कुछ ऐसे अनुप्रयोगों में इसका उपयोग सीमित हो गया है जहां यह समस्या उत्पन्न कर सकता है।

सिलिकन कार्बाइड

सिलिकॉन कार्बाइड का निर्माण सिलिका और कोक को पिघलाकर किया जाता है। रासायनिक रूप से यह सिरेमिक के समान है, लेकिन इसमें बेहतर चिकनाई गुण होते हैं और यह अधिक कठोर होता है, जिससे यह कठोर वातावरण के लिए एक अच्छा और टिकाऊ विकल्प बन जाता है।

इसे दोबारा लैप और पॉलिश भी किया जा सकता है, जिससे सील को उसके जीवनकाल में कई बार नवीनीकृत किया जा सकता है। रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, घिसाव प्रतिरोध, कम घर्षण गुणांक और उच्च तापमान प्रतिरोध जैसी विशेषताओं के कारण इसका उपयोग आमतौर पर यांत्रिक सीलों में किया जाता है।

जब सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग यांत्रिक सील सतहों के लिए किया जाता है, तो यह टर्बाइन, कंप्रेसर और सेंट्रीफ्यूगल पंप जैसे घूर्णन उपकरणों के लिए बेहतर प्रदर्शन, बढ़ी हुई सील लाइफ, कम रखरखाव लागत और कम परिचालन लागत प्रदान करता है। सिलिकॉन कार्बाइड के गुण उसके निर्माण की विधि के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। अभिक्रिया बंधित सिलिकॉन कार्बाइड का निर्माण सिलिकॉन कार्बाइड कणों को एक अभिक्रिया प्रक्रिया में आपस में जोड़कर किया जाता है।

यह प्रक्रिया पदार्थ के अधिकांश भौतिक और ऊष्मीय गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करती है, हालांकि यह पदार्थ के रासायनिक प्रतिरोध को सीमित कर देती है। समस्या पैदा करने वाले सबसे आम रसायन कास्टिक (और अन्य उच्च पीएच वाले रसायन) और प्रबल अम्ल हैं, इसलिए इन अनुप्रयोगों में प्रतिक्रिया-बंधित सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।

स्व-सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड का निर्माण 2,000°C से अधिक तापमान पर निष्क्रिय वातावरण में गैर-ऑक्साइड सिंटरिंग सहायक पदार्थों का उपयोग करके सिलिकॉन कार्बाइड कणों को सीधे एक साथ सिंटर करके किया जाता है। द्वितीयक पदार्थ (जैसे सिलिकॉन) की अनुपस्थिति के कारण, प्रत्यक्ष सिंटर्ड पदार्थ रासायनिक रूप से लगभग किसी भी तरल पदार्थ और प्रक्रिया की स्थिति के प्रति प्रतिरोधी होता है जो सेंट्रीफ्यूगल पंप में देखी जा सकती है।

टंगस्टन कार्बाइड

सिलिकॉन कार्बाइड की तरह टंगस्टन कार्बाइड भी एक बहुमुखी सामग्री है, लेकिन यह उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त है क्योंकि इसमें उच्च लोच होती है जो इसे बहुत कम मुड़ने देती है और सतह के विरूपण को रोकती है। सिलिकॉन कार्बाइड की तरह, इसे भी पुनः लैप और पॉलिश किया जा सकता है।

टंगस्टन कार्बाइड का निर्माण अक्सर सीमेंटेड कार्बाइड के रूप में किया जाता है, इसलिए इसमें टंगस्टन कार्बाइड को आपस में जोड़ने का प्रयास नहीं किया जाता है। टंगस्टन कार्बाइड के कणों को आपस में जोड़ने या सीमेंट करने के लिए एक द्वितीयक धातु मिलाई जाती है, जिसके परिणामस्वरूप एक ऐसा पदार्थ बनता है जिसमें टंगस्टन कार्बाइड और धातु बाइंडर दोनों के संयुक्त गुण होते हैं।

इसका लाभ उठाते हुए, यह अकेले टंगस्टन कार्बाइड की तुलना में कहीं अधिक मजबूती और प्रभाव प्रतिरोध क्षमता प्रदान करता है। सीमेंटेड टंगस्टन कार्बाइड की एक कमजोरी इसका उच्च घनत्व है। अतीत में, कोबाल्ट-युक्त टंगस्टन कार्बाइड का उपयोग किया जाता था, लेकिन उद्योग के लिए आवश्यक रासायनिक अनुकूलता की कमी के कारण इसे धीरे-धीरे निकल-युक्त टंगस्टन कार्बाइड से प्रतिस्थापित किया जा रहा है।

निकल-युक्त टंगस्टन कार्बाइड का व्यापक रूप से उन सील सतहों के लिए उपयोग किया जाता है जहां उच्च शक्ति और उच्च कठोरता गुणों की आवश्यकता होती है, और इसमें अच्छी रासायनिक अनुकूलता होती है जो आमतौर पर मुक्त निकल द्वारा सीमित होती है।

जीएफपीटीएफई

GFPTFE में अच्छी रासायनिक प्रतिरोधकता होती है, और इसमें मिलाया गया कांच सीलिंग सतहों के घर्षण को कम करता है। यह अपेक्षाकृत स्वच्छ अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है और अन्य सामग्रियों की तुलना में सस्ता है। आवश्यकताओं और वातावरण के अनुरूप सील को बेहतर बनाने के लिए इसके उप-प्रकार भी उपलब्ध हैं, जिससे इसका समग्र प्रदर्शन बेहतर होता है।

बुना

बूना (जिसे नाइट्राइल रबर भी कहा जाता है) ओ-रिंग, सीलेंट और मोल्डेड उत्पादों के लिए एक किफायती इलास्टोमर है। यह अपने यांत्रिक गुणों के लिए प्रसिद्ध है और तेल-आधारित, पेट्रोकेमिकल और रासायनिक अनुप्रयोगों में अच्छा प्रदर्शन करता है। अपनी कठोरता के कारण इसका व्यापक रूप से कच्चे तेल, पानी, विभिन्न अल्कोहल, सिलिकॉन ग्रीस और हाइड्रोलिक द्रव अनुप्रयोगों में भी उपयोग किया जाता है।

बूना एक सिंथेटिक रबर कोपॉलिमर है, इसलिए यह धातु के साथ चिपकने और घर्षण-प्रतिरोधी सामग्री की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में अच्छा प्रदर्शन करता है, और इसकी रासायनिक संरचना इसे सीलेंट अनुप्रयोगों के लिए भी आदर्श बनाती है। इसके अलावा, यह कम तापमान को सहन कर सकता है क्योंकि इसे कम अम्ल और हल्के क्षार प्रतिरोध के साथ बनाया गया है।

बूना का उपयोग उच्च तापमान, मौसम, सूर्य की रोशनी और भाप प्रतिरोध जैसे चरम कारकों वाले अनुप्रयोगों में सीमित है, और यह एसिड और पेरोक्साइड युक्त क्लीन-इन-प्लेस (सीआईपी) कीटाणुनाशक एजेंटों के साथ उपयुक्त नहीं है।

ईपीडीएम

ईपीडीएम एक सिंथेटिक रबर है जिसका उपयोग आमतौर पर ऑटोमोटिव, निर्माण और यांत्रिक अनुप्रयोगों में सील और ओ-रिंग, ट्यूबिंग और वॉशर के लिए किया जाता है। यह बूना से महंगा है, लेकिन अपनी लंबे समय तक चलने वाली उच्च तन्यता शक्ति के कारण विभिन्न प्रकार के तापीय, मौसमीय और यांत्रिक गुणों का सामना कर सकता है। यह बहुमुखी है और पानी, क्लोरीन, ब्लीच और अन्य क्षारीय पदार्थों से संबंधित अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।

अपनी लोचदार और चिपकने वाली विशेषताओं के कारण, एक बार खींचने के बाद, ईपीडीएम तापमान की परवाह किए बिना अपने मूल आकार में वापस आ जाता है। पेट्रोलियम तेल, तरल पदार्थ, क्लोरीनयुक्त हाइड्रोकार्बन या हाइड्रोकार्बन विलायक अनुप्रयोगों के लिए ईपीडीएम की अनुशंसा नहीं की जाती है।

विटन

विटॉन एक टिकाऊ, उच्च-प्रदर्शन वाला, फ्लोरीनयुक्त, हाइड्रोकार्बन रबर उत्पाद है जिसका उपयोग आमतौर पर ओ-रिंग और सील में किया जाता है। यह अन्य रबर सामग्रियों की तुलना में अधिक महंगा है, लेकिन सबसे चुनौतीपूर्ण और कठिन सीलिंग आवश्यकताओं के लिए यह पसंदीदा विकल्प है।

ओजोन, ऑक्सीकरण और चरम मौसम की स्थितियों के प्रति प्रतिरोधी होने के कारण, जिसमें एलिफैटिक और एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन, हैलोजेनेटेड तरल पदार्थ और प्रबल अम्लीय पदार्थ जैसे पदार्थ शामिल हैं, यह सबसे मजबूत फ्लोरोइलास्टोमर्स में से एक है।

किसी भी कार्य की सफलता के लिए सीलिंग के लिए सही सामग्री का चयन करना महत्वपूर्ण है। हालांकि कई सील सामग्री समान दिखती हैं, लेकिन प्रत्येक सामग्री विभिन्न उद्देश्यों को पूरा करने के लिए उपयोगी होती है।