मैकेनिकल शाफ्ट सील के लिए सही सामग्री का चयन कैसे करें

अपनी सील के लिए सामग्री चुनना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह किसी एप्लिकेशन की गुणवत्ता, जीवनकाल और प्रदर्शन को निर्धारित करने और भविष्य में समस्याओं को कम करने में भूमिका निभाएगा। यहां, हम देखेंगे कि पर्यावरण सील सामग्री चयन को कैसे प्रभावित करेगा, साथ ही कुछ सबसे सामान्य सामग्रियां और वे किन अनुप्रयोगों के लिए सबसे उपयुक्त हैं।

वातावरणीय कारक

डिज़ाइन और सामग्री का चयन करते समय सील जिस वातावरण के संपर्क में आएगी वह महत्वपूर्ण है। ऐसे कई प्रमुख गुण हैं जिनकी सील सामग्री को सभी वातावरणों के लिए आवश्यकता होती है, जिसमें एक स्थिर सील चेहरा बनाना, गर्मी का संचालन करने में सक्षम, रासायनिक रूप से प्रतिरोधी और अच्छा पहनने का प्रतिरोध शामिल है।

कुछ वातावरणों में, इन गुणों को दूसरों की तुलना में अधिक मजबूत बनाने की आवश्यकता होगी। पर्यावरण पर विचार करते समय जिन अन्य भौतिक गुणों को ध्यान में रखा जाना चाहिए उनमें कठोरता, कठोरता, थर्मल विस्तार, घिसाव और रासायनिक प्रतिरोध शामिल हैं। इन्हें ध्यान में रखने से आपको अपनी सील के लिए आदर्श सामग्री ढूंढने में मदद मिलेगी।

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

ऐसे वातावरणों के लिए, उच्च गुणवत्ता वाली सील के लिए पैसा खर्च करने से समय के साथ इसका प्रतिफल मिलेगा क्योंकि इससे कम गुणवत्ता वाली सील के परिणामस्वरूप होने वाले महंगे शटडाउन, मरम्मत और सील के नवीनीकरण या प्रतिस्थापन को रोकने में मदद मिलेगी। हालांकि, पंपिंग अनुप्रयोगों में बहुत साफ तरल पदार्थ जिसमें चिकनाई गुण होते हैं, उच्च गुणवत्ता वाले बीयरिंग के पक्ष में एक सस्ती सील खरीदी जा सकती है।

सामान्य सील सामग्री

कार्बन

सील चेहरों में प्रयुक्त कार्बन अनाकार कार्बन और ग्रेफाइट का मिश्रण है, जिसमें प्रत्येक का प्रतिशत कार्बन के अंतिम ग्रेड पर भौतिक गुणों का निर्धारण करता है। यह एक निष्क्रिय, स्थिर पदार्थ है जो स्व-चिकनाई कर सकता है।

इसका व्यापक रूप से यांत्रिक मुहरों में अंतिम चेहरों की जोड़ी में से एक के रूप में उपयोग किया जाता है, और यह सूखी या थोड़ी मात्रा में स्नेहन के तहत खंडित परिधि सील और पिस्टन के छल्ले के लिए भी एक लोकप्रिय सामग्री है। इस कार्बन/ग्रेफाइट मिश्रण को अन्य सामग्रियों के साथ भी संसेचित किया जा सकता है ताकि इसे कम सरंध्रता, बेहतर घिसाव प्रदर्शन या बेहतर ताकत जैसी विभिन्न विशेषताएं दी जा सकें।

थर्मोसेट रेज़िन संसेचित कार्बन सील यांत्रिक सीलों के लिए सबसे आम है, अधिकांश रेज़िन संसेचित कार्बन मजबूत आधारों से लेकर मजबूत एसिड तक रसायनों की एक विस्तृत श्रृंखला में काम करने में सक्षम हैं। दबाव विकृतियों को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए उनके पास अच्छे घर्षण गुण और पर्याप्त मापांक भी हैं। यह सामग्री पानी, शीतलक, ईंधन, तेल, हल्के रासायनिक समाधान और भोजन और दवा अनुप्रयोगों में 260°C (500°F) तक सामान्य ड्यूटी के लिए उपयुक्त है।

एंटीमनी की ताकत और मापांक के कारण एंटीमनी संसेचित कार्बन सील भी सफल साबित हुई है, जिससे यह उच्च दबाव अनुप्रयोगों के लिए अच्छा है जब एक मजबूत और कठोर सामग्री की आवश्यकता होती है। ये सील उच्च चिपचिपाहट वाले तरल पदार्थ या हल्के हाइड्रोकार्बन वाले अनुप्रयोगों में ब्लिस्टरिंग के प्रति अधिक प्रतिरोधी हैं, जिससे यह कई रिफाइनरी अनुप्रयोगों के लिए मानक ग्रेड बन जाता है।

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

चीनी मिट्टी

सिरेमिक प्राकृतिक या सिंथेटिक यौगिकों से बने अकार्बनिक गैर-धातु पदार्थ हैं, जो आमतौर पर एल्यूमिना ऑक्साइड या एल्यूमिना होते हैं। इसमें उच्च गलनांक, उच्च कठोरता, उच्च घिसाव प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध होता है, इसलिए इसका व्यापक रूप से मशीनरी, रसायन, पेट्रोलियम, फार्मास्युटिकल और ऑटोमोबाइल जैसे उद्योगों में उपयोग किया जाता है।

इसमें उत्कृष्ट ढांकता हुआ गुण भी हैं और इसका उपयोग आमतौर पर विद्युत इन्सुलेटर, प्रतिरोधी घटकों, पीसने वाले मीडिया और उच्च तापमान घटकों के लिए किया जाता है। उच्च शुद्धता में, एल्यूमिना में कुछ मजबूत एसिड के अलावा अधिकांश प्रक्रिया तरल पदार्थों के लिए उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध होता है, जिसके कारण इसका उपयोग कई यांत्रिक सील अनुप्रयोगों में किया जाता है। हालाँकि, एल्यूमिना थर्मल शॉक के तहत आसानी से टूट सकता है, जिसने कुछ अनुप्रयोगों में इसके उपयोग को प्रतिबंधित कर दिया है जहां यह एक मुद्दा हो सकता है।

सिलिकन कार्बाइड

सिलिकॉन कार्बाइड सिलिका और कोक को मिलाकर बनाया जाता है। यह रासायनिक रूप से सिरेमिक के समान है, लेकिन इसमें बेहतर स्नेहन गुण हैं और यह कठिन है, जो इसे कठोर वातावरण के लिए एक अच्छा टिकाऊ समाधान बनाता है।

इसे दोबारा भी पॉलिश किया जा सकता है ताकि एक सील को उसके जीवनकाल में कई बार नवीनीकृत किया जा सके। इसका उपयोग आम तौर पर अधिक यांत्रिक रूप से किया जाता है, जैसे कि यांत्रिक मुहरों में इसके अच्छे रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, अच्छे पहनने के प्रतिरोध, छोटे घर्षण गुणांक और उच्च तापमान प्रतिरोध के लिए।

जब यांत्रिक सील चेहरों के लिए उपयोग किया जाता है, तो सिलिकॉन कार्बाइड के परिणामस्वरूप प्रदर्शन में सुधार होता है, सील जीवन में वृद्धि होती है, रखरखाव की लागत कम होती है, और टर्बाइन, कंप्रेसर और केन्द्रापसारक पंप जैसे घूर्णन उपकरणों के लिए चलने की लागत कम होती है। सिलिकॉन कार्बाइड के निर्माण के तरीके के आधार पर उसके अलग-अलग गुण हो सकते हैं। प्रतिक्रिया बंधित सिलिकॉन कार्बाइड एक प्रतिक्रिया प्रक्रिया में सिलिकॉन कार्बाइड कणों को एक दूसरे से जोड़कर बनता है।

यह प्रक्रिया सामग्री के अधिकांश भौतिक और थर्मल गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करती है, हालांकि यह सामग्री के रासायनिक प्रतिरोध को सीमित करती है। सबसे आम रसायन जो एक समस्या हैं, वे कास्टिक (और अन्य उच्च पीएच रसायन) और मजबूत एसिड हैं, और इसलिए इन अनुप्रयोगों के साथ प्रतिक्रिया-बंधित सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।

स्व-सिन्टर्ड सिलिकॉन कार्बाइड 2,000 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर एक निष्क्रिय वातावरण में गैर-ऑक्साइड सिंटरिंग सहायता का उपयोग करके सिलिकॉन कार्बाइड कणों को सीधे एक साथ सिंटरिंग करके बनाया जाता है। एक द्वितीयक सामग्री (जैसे कि सिलिकॉन) की कमी के कारण, प्रत्यक्ष पापयुक्त सामग्री लगभग किसी भी तरल पदार्थ और प्रक्रिया की स्थिति के लिए रासायनिक रूप से प्रतिरोधी होती है जो एक केन्द्रापसारक पंप में देखी जा सकती है।

टंगस्टन कार्बाइड

टंगस्टन कार्बाइड सिलिकॉन कार्बाइड की तरह एक अत्यधिक बहुमुखी सामग्री है, लेकिन यह उच्च दबाव अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त है क्योंकि इसमें उच्च लोच है जो इसे बहुत थोड़ा मोड़ने और चेहरे की विकृति को रोकने की अनुमति देती है। सिलिकॉन कार्बाइड की तरह, इसे दोबारा पॉलिश किया जा सकता है।

टंगस्टन कार्बाइड को अक्सर सीमेंटेड कार्बाइड के रूप में निर्मित किया जाता है, इसलिए टंगस्टन कार्बाइड को खुद से जोड़ने का कोई प्रयास नहीं होता है। टंगस्टन कार्बाइड कणों को एक साथ बांधने या सीमेंट करने के लिए एक द्वितीयक धातु को जोड़ा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक ऐसी सामग्री बनती है जिसमें टंगस्टन कार्बाइड और धातु बाइंडर दोनों के संयुक्त गुण होते हैं।

इसका उपयोग अकेले टंगस्टन कार्बाइड की तुलना में अधिक कठोरता और प्रभाव शक्ति प्रदान करके लाभ के लिए किया गया है। सीमेंटेड टंगस्टन कार्बाइड की कमजोरियों में से एक इसका उच्च घनत्व है। अतीत में, कोबाल्ट-बाउंड टंगस्टन कार्बाइड का उपयोग किया जाता था, हालांकि उद्योग के लिए आवश्यक रासायनिक अनुकूलता की सीमा की कमी के कारण इसे धीरे-धीरे निकल-बाउंड टंगस्टन कार्बाइड द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

निकेल-बाउंड टंगस्टन कार्बाइड का व्यापक रूप से सील चेहरों के लिए उपयोग किया जाता है जहां उच्च शक्ति और उच्च क्रूरता गुण वांछित होते हैं, और इसमें अच्छी रासायनिक अनुकूलता होती है जो आम तौर पर मुक्त निकल द्वारा सीमित होती है।

जीएफपीटीएफई

GFPTFE में अच्छा रासायनिक प्रतिरोध है, और जोड़ा गया ग्लास सीलिंग चेहरों 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 साथ सील का बेहतर मिलान करने के लिए उप-वेरिएंट उपलब्ध हैं, जिससे इसके समग्र प्रदर्शन में सुधार होता है।

बुना

बुना (जिसे नाइट्राइल रबर के रूप में भी जाना जाता है) ओ-रिंग्स, सीलेंट और मोल्डेड उत्पादों के लिए एक लागत प्रभावी इलास्टोमेर है। यह अपने यांत्रिक प्रदर्शन के लिए जाना जाता है और तेल-आधारित, पेट्रोकेमिकल और रासायनिक अनुप्रयोगों में अच्छा प्रदर्शन करता है। इसकी अनम्यता के कारण कच्चे तेल, पानी, विभिन्न अल्कोहल, सिलिकॉन ग्रीस और हाइड्रोलिक द्रव अनुप्रयोगों के लिए भी इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

चूंकि बुना एक सिंथेटिक रबर कॉपोलीमर है, यह धातु के आसंजन और घर्षण-प्रतिरोधी सामग्री की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में अच्छा प्रदर्शन करता है, और यह रासायनिक पृष्ठभूमि इसे सीलेंट अनुप्रयोगों के लिए भी आदर्श बनाती है। इसके अलावा, यह कम तापमान का सामना कर सकता है क्योंकि इसे खराब एसिड और हल्के क्षार प्रतिरोध के साथ डिज़ाइन किया गया है।

बुना उच्च तापमान, मौसम, सूरज की रोशनी और भाप प्रतिरोध अनुप्रयोगों जैसे चरम कारकों वाले अनुप्रयोगों में सीमित है, और एसिड और पेरोक्साइड युक्त क्लीन-इन-प्लेस (सीआईपी) सैनिटाइजिंग एजेंटों के साथ उपयुक्त नहीं है।

ईपीडीएम

ईपीडीएम एक सिंथेटिक रबर है जिसका उपयोग आमतौर पर सील और ओ-रिंग्स, ट्यूबिंग और वॉशर के लिए ऑटोमोटिव, निर्माण और यांत्रिक अनुप्रयोगों में किया जाता है। यह बुना की तुलना में अधिक महंगा है, लेकिन लंबे समय तक चलने वाली उच्च तन्यता ताकत के कारण विभिन्न प्रकार के थर्मल, मौसम और यांत्रिक गुणों का सामना कर सकता है। यह पानी, क्लोरीन, ब्लीच और अन्य क्षारीय सामग्रियों से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए बहुमुखी और आदर्श है।

इसके लचीले और चिपकने वाले गुणों के कारण, एक बार खिंचने पर, 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।

विटॉन

विटन एक लंबे समय तक चलने वाला, उच्च प्रदर्शन वाला, फ्लोराइड युक्त, हाइड्रोकार्बन रबर उत्पाद है जिसका उपयोग आमतौर पर ओ-रिंग्स और सील में किया जाता है। यह अन्य रबर सामग्रियों की तुलना में अधिक महंगा है लेकिन सबसे चुनौतीपूर्ण और मांग वाली सीलिंग आवश्यकताओं के लिए यह पसंदीदा विकल्प है।

ओजोन, ऑक्सीकरण और अत्यधिक मौसम की स्थिति के प्रति प्रतिरोधी, जिसमें स्निग्ध और सुगंधित हाइड्रोकार्बन, हैलोजेनेटेड तरल पदार्थ और मजबूत एसिड सामग्री जैसी सामग्रियां शामिल हैं, यह अधिक मजबूत फ्लोरोइलास्टोमर्स में से एक है।

किसी अनुप्रयोग की सफलता के लिए सीलिंग के लिए सही सामग्री का चयन करना महत्वपूर्ण है। जबकि कई सील सामग्री समान हैं, प्रत्येक किसी विशिष्ट आवश्यकता को पूरा करने के लिए विभिन्न उद्देश्यों को पूरा करता है।