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। यहाँ, हम इस बात पर नज़र डालते हैं कि पर्यावरण सील सामग्री के चयन को कैसे प्रभावित करेगा, साथ ही कुछ सबसे आम सामग्रियों और वे किन अनुप्रयोगों के लिए सबसे उपयुक्त हैं।

वातावरणीय कारक

डिजाइन और सामग्री का चयन करते समय सील को जिस वातावरण में रखा जाएगा, वह महत्वपूर्ण होता है। सील सामग्री में कई प्रमुख गुण होते हैं जो सभी वातावरणों के लिए आवश्यक होते हैं, जिसमें एक स्थिर सील फेस बनाना, गर्मी का संचालन करने में सक्षम होना, रासायनिक रूप से प्रतिरोधी होना और अच्छा घिसाव प्रतिरोध शामिल है।

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

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

ऐसे वातावरण के लिए, उच्च गुणवत्ता वाली सील के लिए पैसा खर्च करना समय के साथ अपने आप ही भुगतान कर देगा क्योंकि यह महंगी शटडाउन, मरम्मत और नवीनीकरण या सील के प्रतिस्थापन को रोकने में मदद करेगा जो कम गुणवत्ता वाली सील के परिणामस्वरूप होगा। हालांकि, बहुत साफ तरल पदार्थ के साथ पंपिंग अनुप्रयोगों में जिसमें स्नेहन गुण होते हैं, उच्च गुणवत्ता वाले बीयरिंग के पक्ष में एक सस्ता सील खरीदा जा सकता है।

सामान्य सील सामग्री

कार्बन

सील फेस में इस्तेमाल किया जाने वाला कार्बन अनाकार कार्बन और ग्रेफाइट का मिश्रण है, जिसमें प्रत्येक का प्रतिशत कार्बन के अंतिम ग्रेड पर भौतिक गुणों को निर्धारित करता है। यह एक निष्क्रिय, स्थिर पदार्थ है जो स्वयं चिकनाई कर सकता है।

यह यांत्रिक मुहरों में अंत चेहरों की जोड़ी में से एक के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और यह शुष्क या कम मात्रा में स्नेहन के तहत खंडित परिधीय मुहरों और पिस्टन के छल्ले के लिए भी एक लोकप्रिय सामग्री है। इस कार्बन/ग्रेफाइट मिश्रण को अन्य सामग्रियों के साथ भी लगाया जा सकता है ताकि इसे कम छिद्रण, बेहतर पहनने के प्रदर्शन या बेहतर ताकत जैसी विभिन्न विशेषताएं दी जा सकें।

थर्मोसेट रेजिन इंप्रेग्नेटेड कार्बन सील मैकेनिकल सील के लिए सबसे आम है, जिसमें अधिकांश रेजिन इंप्रेग्नेटेड कार्बन मजबूत बेस से लेकर मजबूत एसिड तक कई तरह के रसायनों में काम करने में सक्षम हैं। उनके पास अच्छे घर्षण गुण भी होते हैं और दबाव विकृतियों को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए पर्याप्त मापांक होता है। यह सामग्री पानी, शीतलक, ईंधन, तेल, हल्के रासायनिक घोल और खाद्य और दवा अनुप्रयोगों में 260°C (500°F) तक सामान्य ड्यूटी के लिए उपयुक्त है।

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

कार्बन को शुष्क परिचालन, क्रायोजेनिक्स और वैक्यूम अनुप्रयोगों के लिए फ्लोराइड जैसे फिल्म निर्माताओं, 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 प्राकृतिक या सिंथेटिक यौगिकों से बने अकार्बनिक गैर-धातु सामग्री हैं, जो आमतौर पर एल्यूमिना ऑक्साइड या एल्यूमिना होते हैं। इसमें उच्च गलनांक, उच्च कठोरता, उच्च पहनने का प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध होता 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, पहनने के प्रतिरोधी घटकों, पीसने वाले माध्यम 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 जहाँ 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 होते हैं और यह कठोर होता है, जिससे यह कठोर वातावरण के लिए एक अच्छा टिकाऊ समाधान बन जाता है।

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

जब मैकेनिकल सील फेस के लिए उपयोग किया जाता है, तो सिलिकॉन कार्बाइड के परिणामस्वरूप बेहतर प्रदर्शन, सील लाइफ़ में वृद्धि, कम रखरखाव लागत और टर्बाइन, कंप्रेसर और सेंट्रीफ्यूगल पंप जैसे घूमने वाले उपकरणों के लिए कम चलने की लागत होती है। सिलिकॉन कार्बाइड के निर्माण के तरीके के आधार पर इसके अलग-अलग गुण हो सकते हैं। रिएक्शन बॉन्डेड सिलिकॉन कार्बाइड एक रिएक्शन प्रक्रिया में सिलिकॉन कार्बाइड कणों को एक दूसरे से जोड़कर बनाया जाता है।

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

स्व-सिंटर किए गए सिलिकॉन कार्बाइड को 2,000 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर निष्क्रिय वातावरण में गैर-ऑक्साइड सिंटरिंग एड्स का उपयोग करके सिलिकॉन कार्बाइड कणों को सीधे एक साथ सिंटर करके बनाया जाता है। द्वितीयक सामग्री (जैसे सिलिकॉन) की कमी के कारण, प्रत्यक्ष सिंटर की गई 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 ही एक अत्यधिक बहुमुखी सामग्री है, लेकिन यह उच्च दबाव अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त है क्योंकि इसमें उच्च लोच है जो इसे बहुत थोड़ा लचीला होने और चेहरे के विरूपण को रोकने की अनुमति देता है। सिलिकॉन कार्बाइड की तरह, इसे फिर से लैप किया जा सकता है और 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 किया जाता 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 से संभव की तुलना में अधिक कठोरता और प्रभाव शक्ति प्रदान करके लाभ के लिए किया गया है। सीमेंटेड टंगस्टन कार्बाइड की कमज़ोरियों में से एक इसका उच्च घनत्व है। अतीत में, कोबाल्ट-बाउंड टंगस्टन कार्बाइड का उपयोग किया जाता था, हालाँकि इसे धीरे-धीरे निकल-बाउंड टंगस्टन कार्बाइड द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है क्योंकि इसमें उद्योग के लिए आवश्यक रासायनिक अनुकूलता की सीमा का अभाव है।

निकेल-बद्ध टंगस्टन कार्बाइड का उपयोग व्यापक रूप से सील फेस के लिए किया जाता है, जहां उच्च शक्ति और उच्च कठोरता के गुण वांछित होते हैं, और इसमें अच्छी रासायनिक संगतता होती है जो आमतौर पर मुक्त निकेल द्वारा सीमित होती है।

जीएफपीटीएफई

GFPTFE में अच्छा रासायनिक प्रतिरोध होता है, और जोड़ा गया ग्लास सीलिंग फेस के घर्षण को कम करता है। यह अपेक्षाकृत साफ अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है और अन्य सामग्रियों की तुलना में सस्ता है। आवश्यकताओं और पर्यावरण के लिए सील को बेहतर ढंग से मिलाने के लिए उप-संस्करण उपलब्ध हैं, जिससे इसका समग्र प्रदर्शन बेहतर होता है।

बुना

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

चूंकि बुना एक सिंथेटिक रबर कॉपोलीमर है, इसलिए यह धातु 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 का उपयोग चरम कारकों जैसे उच्च तापमान, मौसम, सूर्य के प्रकाश और भाप प्रतिरोध अनुप्रयोगों में सीमित है, तथा यह एसिड और पेरोक्साइड युक्त क्लीन-इन-प्लेस (सीआईपी) सैनिटाइजिंग एजेंटों के साथ उपयुक्त नहीं है।

ईपीडीएम

EPDM एक सिंथेटिक रबर है जिसका इस्तेमाल आमतौर पर ऑटोमोटिव, निर्माण और मैकेनिकल अनुप्रयोगों में सील और ओ-रिंग, ट्यूबिंग और वॉशर के लिए किया जाता है। यह बुना से ज़्यादा महंगा है, लेकिन इसकी लंबे समय तक चलने वाली उच्च तन्य शक्ति के कारण यह कई तरह के तापीय, मौसम और यांत्रिक गुणों का सामना कर सकता है। यह बहुमुखी है और पानी, क्लोरीन, ब्लीच और अन्य क्षारीय पदार्थों से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।

अपने लचीले और चिपकने वाले गुणों के कारण, एक बार खिंच जाने पर, EPDM तापमान की परवाह किए बिना अपने मूल आकार में वापस आ जाता है। EPDM को पेट्रोलियम तेल, तरल पदार्थ, क्लोरीनयुक्त हाइड्रोकार्बन या हाइड्रोकार्बन विलायक अनुप्रयोगों के लिए अनुशंसित नहीं किया जाता है।

विटोन

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

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

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