機(jī)械密封的密封性能和使用壽命,與各零件的材料有關(guān),尤其是端面密封(摩擦副)的材料,輔助密封的材料和彈簧的材料。
一、端面密封摩擦副的材料
摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬質(zhì)合金、碳化鎢合金、sic、填充聚四氟乙烯、錫青銅、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、不銹鋼、酚醛塑料、尼龍等。常用材料的性質(zhì)如下:
1、石墨
石墨的優(yōu)點是耐腐蝕性和自潤滑性好,摩擦系數(shù)小,耐熱沖擊性好并容易加工,缺點是機(jī)械強(qiáng)度低,有孔隙。石墨的這兩個缺點可以用浸漬和滲碳的方法改善。浸漬石墨可分為浸樹脂和浸漬金屬兩種。浸樹脂石墨耐腐蝕性好,但不耐高溫(耐溫約170~200℃);浸漬金屬石墨高溫性好(浸青銅、鋁、鉛等耐高溫可達(dá)400~500℃),但耐腐蝕性差。石墨是使用zui廣泛的非金屬材料,用作中低轉(zhuǎn)速機(jī)械密封的動環(huán)和高速機(jī)械密封的靜環(huán)。好的石墨,肉眼看來致密,手指摸上去不大脫粉,不大染黑手指。
2、陶瓷
陶瓷的優(yōu)點是耐腐蝕性好,硬度很高,耐磨性好,缺點是脆性大以及硬度過高而難以加工。應(yīng)用較多是氧化鋁陶瓷,還有金屬陶瓷。陶瓷多用于腐蝕性介質(zhì)、中低速的場合。
3、堆焊硬質(zhì)合金
在碳鋼、鉻鋼和鉻鎳鋼的密封面上堆焊硬質(zhì)合金,優(yōu)點是硬度高,耐磨性好,耐溫性好(500℃以下),耐腐蝕或汽蝕性好,缺點是易產(chǎn)生氣孔、夾渣和表面硬度不均勻。
4、碳化鎢合金
由碳化鎢、碳化鈦等硬度高、熔點高的金屬碳化物,是用加粘結(jié)劑粉末冶金的辦法,壓制燒結(jié)成型。優(yōu)點是硬度、強(qiáng)度都很高,耐磨、耐高溫、耐腐蝕,線膨脹系數(shù)低,缺點是性脆,加工困難。碳化鎢是應(yīng)用zui廣泛的端面密封副材料,多用作中低轉(zhuǎn)速機(jī)械密封的靜環(huán),高速機(jī)械密封的動環(huán)。
二、輔助密封圈的材料
對輔助密封材料的要求是彈性好,摩擦系數(shù)小,耐磨、耐熱和低溫性好,抗介質(zhì)腐蝕、溶解和老化等,此外還要求在壓縮后和長期使用中殘余變形好。常用的輔助密封圈材料是橡膠和聚四氟乙烯,此外還有軟聚氯乙烯。
1、橡膠
橡膠有較好的彈性、緩沖性、吸振性、耐熱性、耐腐蝕性。橡膠密封圈的密封效果好,應(yīng)用zui廣泛。常用的橡膠有硅橡膠、丁晴橡膠、氯丁橡膠和氟橡膠等。
2、聚四氟乙烯
聚四氟乙烯的優(yōu)點是化學(xué)穩(wěn)定性、耐油、耐溶解、耐濕性優(yōu)異,摩擦系數(shù)低,適用于各種腐蝕介質(zhì),缺點是彈性比橡膠差,易產(chǎn)生*變形。
三、彈性元件材料
1、彈簧材料
對彈簧材料的要求是:彈性好、耐介質(zhì)腐蝕。常用彈簧材料有不銹彈簧鋼(1cr18ni9ti等)、鉻鋼(3cr13、4cr13等)、碳素彈簧鋼(60si2mn等)和磷青銅。
2、波紋管材料
對波紋管材料的要求是:良好的焊接性能;較大的彈性;一定的耐腐蝕性。常用的波紋管材料有鐵基、銅基和鎳基合金以及鈦材等。一般以鐵基中的鎳鉻奧氏體帶材為主,尤以1cr18ni125mnmo2ti用得zui多。高鎳彈性合金被認(rèn)為是制作波紋管較理想的材料,含鋁的材料用一般焊接技術(shù)時會遇到困難。目前國外用得zui多的波紋管材料有am350(近似cr16ni45mnmo3n)屬于固溶體、低強(qiáng)度、低硬度、高延伸率。