मैकेनिकल शाफ्ट सील के लिए सही सामग्री का चयन कैसे करें

अपनी सील के लिए सामग्री का चयन करना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह किसी अनुप्रयोग की गुणवत्ता, जीवनकाल और प्रदर्शन को निर्धारित करने और भविष्य में आने वाली समस्याओं को कम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा। यहाँ, हम इस बात पर एक नज़र डालेंगे 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

डिज़ाइन और सामग्री का चयन करते समय, सील को जिस वातावरण में रखा जाएगा, वह महत्वपूर्ण होता है। सील सामग्री में सभी वातावरणों के लिए कई प्रमुख गुण होने चाहिए, जिनमें एक स्थिर सील सतह बनाना, ऊष्मा का संचालन करने में सक्षम होना, रासायनिक रूप से प्रतिरोधी होना और अच्छा घिसाव प्रतिरोध शामिल है।

कुछ वातावरणों में, इन गुणों को अन्य की तुलना में अधिक मज़बूत होना आवश्यक होगा। वातावरण पर विचार करते समय, अन्य भौतिक गुणों में कठोरता, दृढ़ता, तापीय प्रसार, घिसाव और रासायनिक प्रतिरोध शामिल हैं। इन्हें ध्यान में रखने से आपको अपनी सील के लिए आदर्श सामग्री चुनने 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 हैं क्योंकि इन परिस्थितियों का सामना करने के लिए सामग्री का पर्याप्त मज़बूत होना आवश्यक है।

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 सस्ती सील खरीदी जा सकती है।

सामान्य सील सामग्री

कार्बन

सील के मुखों में प्रयुक्त कार्बन, अनाकार कार्बन और ग्रेफाइट का मिश्रण है, और प्रत्येक का प्रतिशत कार्बन के अंतिम ग्रेड के भौतिक गुणों को निर्धारित करता है। यह एक निष्क्रिय, स्थिर पदार्थ है जो स्वयं स्नेहक हो सकता है।

इसका व्यापक रूप से यांत्रिक सीलों में अंतिम चेहरों के जोड़े के रूप में उपयोग 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 छिद्रण, बेहतर घिसाव प्रदर्शन या बेहतर मजबूती जैसी विभिन्न विशेषताएँ भी प्रदान की जा सकती हैं।

थर्मोसेट रेज़िन संसेचित कार्बन सील यांत्रिक सीलों के लिए सबसे आम है, क्योंकि अधिकांश रेज़िन संसेचित कार्बन प्रबल क्षारों से लेकर प्रबल अम्लों तक, विभिन्न प्रकार के रसायनों में कार्य करने में सक्षम होते हैं। इनमें अच्छे घर्षण गुण और दाब विकृतियों को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए पर्याप्त मापांक भी होते हैं। यह सामग्री जल, शीतलक, ईंधन, तेल, हल्के रासायनिक विलयनों, और खाद्य एवं औषधि अनुप्रयोगों में 260°C (500°F) तक के सामान्य तापमान के लिए उपयुक्त है।

एंटीमनी से संसेचित कार्बन सील भी एंटीमनी की मज़बूती और मापांक के कारण सफल साबित हुई हैं, जिससे ये उच्च दाब वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, जहाँ एक मज़बूत और कठोर पदार्थ की आवश्यकता होती है। ये सील उच्च श्यानता वाले तरल पदार्थों या हल्के हाइड्रोकार्बन वाले अनुप्रयोगों में फफोले के प्रति भी अधिक प्रतिरोधी हैं, जिससे ये कई रिफ़ाइनरी अनुप्रयोगों के लिए मानक ग्रेड बन जाती हैं।

कार्बन को फिल्म निर्माताओं जैसे कि शुष्क परिचालन, क्रायोजेनिक्स और वैक्यूम अनुप्रयोगों के लिए फ्लोराइड्स, 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 कृत्रिम यौगिकों, आमतौर पर एल्यूमिना ऑक्साइड या एल्यूमिना से बने अकार्बनिक अधात्विक पदार्थ हैं। इनका गलनांक उच्च होता है, कठोरता उच्च होती है, घिसाव और ऑक्सीकरण प्रतिरोध उच्च होता है, इसलिए इनका मशीनरी, रसायन, पेट्रोलियम, दवा और ऑटोमोबाइल जैसे उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

इसमें उत्कृष्ट परावैद्युत गुण भी होते हैं और इसका उपयोग आमतौर पर विद्युत रोधकों, घिसावरोधी घटकों, ग्राइंडिंग माध्यमों और उच्च तापमान वाले घटकों में किया जाता है। उच्च शुद्धता में, एल्यूमिना में कुछ प्रबल अम्लों को छोड़कर अधिकांश प्रक्रिया द्रवों के प्रति उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध होता है, जिसके कारण इसका उपयोग कई यांत्रिक सील अनुप्रयोगों में किया जाता है। हालाँकि, एल्यूमिना तापीय आघात के कारण आसानी से टूट सकता है, जिसके कारण कुछ अनुप्रयोगों में इसका उपयोग सीमित हो गया है जहाँ यह एक समस्या हो सकती है।

सिलिकन कार्बाइड

सिलिकॉन कार्बाइड सिलिका और कोक के मिश्रण से बनता है। यह रासायनिक रूप से सिरेमिक जैसा ही है, लेकिन इसमें बेहतर स्नेहन गुण होते हैं और यह अधिक कठोर होता है, जिससे यह कठोर वातावरण में भी टिकाऊ रहता है।

इसे दोबारा लैप और पॉलिश भी किया जा सकता है ताकि सील को उसके जीवनकाल में कई बार नवीनीकृत किया जा सके। इसका उपयोग आमतौर पर यांत्रिक रूप से अधिक किया जाता है, जैसे कि यांत्रिक सील में, क्योंकि इसमें अच्छा रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, अच्छा घिसाव प्रतिरोध, कम घर्षण गुणांक और उच्च तापमान प्रतिरोध होता है।

मैकेनिकल सील फ़ेस के लिए इस्तेमाल किए जाने पर, सिलिकॉन कार्बाइड बेहतर प्रदर्शन, सील लाइफ़ में वृद्धि, कम रखरखाव लागत और टर्बाइन, कंप्रेसर और सेंट्रीफ्यूगल पंप जैसे घूर्णन उपकरणों के लिए कम परिचालन लागत प्रदान करता है। सिलिकॉन कार्बाइड के गुण इसके निर्माण के तरीके के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। अभिक्रिया-बंधित सिलिकॉन कार्बाइड, अभिक्रिया प्रक्रिया में सिलिकॉन कार्बाइड कणों को एक-दूसरे से जोड़कर बनता है।

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

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

टंगस्टन कार्बाइड

टंगस्टन कार्बाइड, सिलिकॉन कार्बाइड की तरह ही एक अत्यंत बहुमुखी पदार्थ है, लेकिन यह उच्च दाब अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त है क्योंकि इसमें उच्च लोच होती है जिससे यह बहुत हल्का सा मुड़ सकता है और सतह के विरूपण को रोक सकता है। सिलिकॉन कार्बाइड की तरह, इसे फिर से लैप और पॉलिश किया जा सकता है।

टंगस्टन कार्बाइड को अक्सर सीमेंटेड कार्बाइड के रूप में निर्मित किया जाता है, इसलिए टंगस्टन कार्बाइड को आपस में जोड़ने का कोई प्रयास नहीं किया जाता। 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 उपयोग अकेले टंगस्टन कार्बाइड की तुलना में अधिक कठोरता और प्रभाव शक्ति प्रदान करके लाभप्रद रूप से किया गया है। सीमेंटेड टंगस्टन कार्बाइड की एक कमज़ोरी इसका उच्च घनत्व है। अतीत में, कोबाल्ट-बद्ध टंगस्टन कार्बाइड का उपयोग किया जाता था, हालाँकि उद्योग के लिए आवश्यक रासायनिक अनुकूलता की कमी के कारण धीरे-धीरे इसकी जगह निकल-बद्ध टंगस्टन कार्बाइड ने ले ली है।

निकल-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 निकल द्वारा सीमित होती है।

जीएफपीटीएफई

GFPTFE में अच्छा रासायनिक प्रतिरोध होता है, और इसमें जोड़ा गया काँच सीलिंग सतहों के घर्षण को कम करता है। यह अपेक्षाकृत स्वच्छ अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है और अन्य सामग्रियों की तुलना में सस्ता है। सील को आवश्यकताओं और पर्यावरण के अनुसार बेहतर ढंग से ढालने के लिए इसके कई उप-प्रकार उपलब्ध हैं, जिससे इसका समग्र प्रदर्शन बेहतर होता है।

बुना

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

चूँकि बुना एक सिंथेटिक रबर कोपोलिमर है, 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 को भी झेल सकता है क्योंकि इसे कम अम्ल 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

ईपीडीएम एक सिंथेटिक रबर है जिसका इस्तेमाल आमतौर पर ऑटोमोटिव, निर्माण और यांत्रिक अनुप्रयोगों में सील, ओ-रिंग, ट्यूबिंग और वॉशर बनाने में किया जाता है। यह बुना से ज़्यादा महंगा है, लेकिन अपनी लंबे समय तक चलने वाली उच्च तन्यता 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

विटोन एक टिकाऊ, उच्च-प्रदर्शन, फ्लोरिनेटेड, 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 स्थिति के प्रति प्रतिरोधी, जिसमें एलिफैटिक और एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन, हैलोजनयुक्त तरल पदार्थ और मजबूत अम्लीय पदार्थ जैसे पदार्थ शामिल हैं, यह अधिक मजबूत फ्लोरोइलास्टोमर्स में से एक है।

किसी भी अनुप्रयोग की सफलता के लिए सीलिंग के लिए सही सामग्री का चयन महत्वपूर्ण है। हालाँकि कई सीलिंग सामग्रियाँ एक जैसी होती हैं, फिर भी प्रत्येक किसी विशिष्ट आवश्यकता को पूरा करने के लिए विविध उद्देश्यों की पूर्ति करती है।