Zigilu mekanikoakoso paper garrantzitsua betetzen dute hainbat industriatan ihesak saihesteko. Itsas industrian badaudeponpa zigilu mekanikoak, ardatz birakariko zigilu mekanikoak. Eta petrolio eta gas industrian badaudekartutxo zigilu mekanikoak,zigilu mekaniko zatituak edo gas lehorreko zigilu mekanikoak. Automobilgintzaren industrietan ur-zigilu mekanikoak daude. Eta industria kimikoan nahasgailu-zigilu mekanikoak (irabiagailu-zigilu mekanikoak) eta konpresore-zigilu mekanikoak daude.
Erabilera-baldintza desberdinen arabera, material desberdinekin zigilatzeko irtenbide mekanikoa behar da. Material mota asko erabiltzen diraardatz-zigilu mekanikoak hala nola zeramikazko zigilu mekanikoak, karbonozko zigilu mekanikoak, silikonazko karburozko zigilu mekanikoak,SSIC zigilu mekanikoak etaTC zigilu mekanikoak.
Zeramikazko zigilu mekanikoak
Zeramikazko zigilu mekanikoak funtsezko osagaiak dira hainbat industria-aplikaziotan, bi gainazalen artean fluidoen isurketak saihesteko diseinatuta, hala nola ardatz birakari baten eta karkasa geldikor baten artean. Zigilu hauek oso baloratuak dira higadura-erresistentzia, korrosio-erresistentzia eta muturreko tenperaturak jasateko duten gaitasunagatik.
Zeramikazko zigilu mekanikoen funtzio nagusia ekipamenduaren osotasuna mantentzea da, fluidoen galera edo kutsadura saihestuz. Hainbat industriatan erabiltzen dira, besteak beste, petrolio eta gasean, produktu kimikoen prozesamenduan, uraren tratamenduan, farmazian eta elikagaien prozesamenduan. Zigilu hauen erabilera zabala haien eraikuntza iraunkorrari egotzi dakioke; zeramikazko material aurreratuekin eginda daude, eta beste zigilu-materialekin alderatuta errendimendu-ezaugarri hobeak eskaintzen dituzte.
Zeramikazko zigilu mekanikoek bi osagai nagusi dituzte: bata aurpegi mekaniko finko bat da (normalean zeramikazko materialez egina), eta bestea aurpegi mekaniko birakari bat da (normalean karbono grafitoz eraikia). Zigilatzeko ekintza bi aurpegiak malguki-indarra erabiliz elkarri sakatzen direnean gertatzen da, fluido-ihesen aurkako hesi eraginkor bat sortuz. Ekipamendua funtzionatzen duen bitartean, zigilatzeko aurpegien arteko lubrifikatzaile-filmak marruskadura eta higadura murrizten ditu, zigilu estua mantenduz.
Zeramikazko zigilu mekanikoak beste mota batzuetatik bereizten dituen faktore garrantzitsu bat higadurarekiko duten erresistentzia bikaina da. Zeramikazko materialek gogortasun propietate bikainak dituzte, eta horiei esker, baldintza urratzaileak kalte handirik gabe jasan ditzakete. Horren ondorioz, iraupen luzeko zigiluak lortzen dira, eta material bigunagoekin egindakoak baino ordezkapen edo mantentze gutxiago behar dira.
Higadura-erresistentziaz gain, zeramikei aparteko egonkortasun termikoa ere badago. Tenperatura altuak jasan ditzakete degradaziorik jasan gabe edo zigilatze-eraginkortasuna galdu gabe. Horrek tenperatura altuko aplikazioetan erabiltzeko egokiak bihurtzen ditu, non beste zigilatze-materialek goiz huts egin dezaketen.
Azkenik, zeramikazko zigilu mekanikoek bateragarritasun kimiko bikaina eskaintzen dute, hainbat substantzia korrosiboren aurkako erresistentzia dute. Horrek aukera erakargarri bihurtzen ditu produktu kimiko gogorrekin eta fluido oldarkorrekin ohiko lan egiten duten industrientzat.
Zeramikazko zigilu mekanikoak ezinbestekoak diraosagaien zigiluakIndustria-ekipoetan fluidoen isurketak saihesteko diseinatua. Haien propietate bereziek, hala nola higaduraren erresistentziak, egonkortasun termikoak eta bateragarritasun kimikoak, aukera hobetsia bihurtzen dituzte hainbat industriatako aplikaziotarako.
| zeramikazko propietate fisikoak | ||||
| Parametro teknikoa | unitatea | %95 | %99 | %99,50 |
| Dentsitatea | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Gogortasuna | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Porositate-tasa | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Haustura-indarra | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Bero-hedapenaren koefizientea | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Eroankortasun termikoa | W/MK | 27,8 | 26,7 | 26 |
Karbonozko zigilu mekanikoak
Karbono zigilu mekanikoak historia luzea du. Grafitoa karbono elementuaren isoforma bat da. 1971n, Estatu Batuek grafito malguko zigilu mekaniko material arrakastatsua aztertu zuten, energia atomikoko balbulen ihesa konpondu zuena. Prozesaketa sakon baten ondoren, grafito malgua zigilu material bikaina bihurtzen da, eta hainbat karbono zigilu mekaniko bihurtzen dira osagaiak zigilatzeko efektuarekin. Karbono zigilu mekaniko hauek industria kimikoan, petrolioan eta energia elektrikoan erabiltzen dira, hala nola tenperatura altuko fluidoen zigiluetan.
Grafito malgua tenperatura altuen ondoren grafito hedatua hedatzearen bidez sortzen denez, grafito malguan geratzen den tartekatzaile-agente kopurua oso txikia da, baina ez guztiz, beraz, tartekatzaile-agentearen presentziak eta osaerak eragin handia dute produktuaren kalitatean eta errendimenduan.
Karbono zigiluaren aurpegiko materialaren hautaketa
Jatorrizko asmatzaileak azido sulfuriko kontzentratua erabili zuen oxidatzaile eta tartekatzaile gisa. Hala ere, metalezko osagai baten zigiluan aplikatu ondoren, grafito malguan geratzen zen sufre kantitate txiki batek kontaktu-metala korroditzen zuela ikusi zen epe luzeko erabileraren ondoren. Puntu hau kontuan hartuta, bertako jakintsu batzuek hobetzen saiatu dira, Song Keminek adibidez, azido sulfurikoaren ordez azido azetikoa eta azido organikoa aukeratu zituena. Azido nitrikoan motela, eta tenperatura giro-tenperaturara jaisten da, azido nitriko eta azido azetikoaren nahasketa batetik egina. Azido nitrikoaren eta azido azetikoaren nahasketa txertatze-agente gisa erabiliz, sufre gabeko grafito hedatua prestatu zen potasio permanganatoarekin oxidatzaile gisa, eta azido azetikoa poliki-poliki gehitu zitzaion azido nitrikoari. Tenperatura giro-tenperaturara jaisten da, eta azido nitrikoaren eta azido azetikoaren nahasketa egiten da. Ondoren, grafito maluta naturala eta potasio permanganatoa gehitzen zaizkio nahasketa honi. Etengabeko nahastean, tenperatura 30 °C-koa da. Erreakzioaren 40 minutu igaro ondoren, ura neutroraino garbitu eta 50~60 °C-tan lehortu egiten da, eta grafito hedatua tenperatura altuko hedapenaren ondoren sortzen da. Metodo honek ez du bulkanizaziorik lortzen produktuak hedapen-bolumen jakin batera iristen den baldintzapean, zigilatzeko materialaren izaera nahiko egonkorra lortzeko.
| Mota | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Marka | Txernpean | Txernpean | Fenol inpregnatua | Antimonio Karbonoa (A) | |||||
| Dentsitatea | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Haustura-indarra | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Konpresio-indarra | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Gogortasuna | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porositatea | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Tenperaturak | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Siliziozko karburozko zigilu mekanikoak
Silizio karburoa (SiC) karborundo izenez ere ezagutzen da, eta kuartzozko hareaz, petrolio-kokeaz (edo ikatz-kokeaz), egur-txirbilez (silizio karburo berdea ekoiztean gehitu behar direnak) eta abarrez egina dago. Silizio karburoak mineral arraro bat ere badu naturan, masusta. Gaur egungo C, N, B eta beste oxido gabeko teknologia handiko errefraktario lehengaietan, silizio karburoa material erabilienetako eta ekonomikoenetako bat da, urrezko altzairuzko harea edo errefraktario harea deitu daitekeena. Gaur egun, Txinako silizio karburoaren industria-ekoizpena silizio karburo beltzean eta silizio karburo berdean banatzen da, biak 3,20 ~ 3,25eko proportzioa eta 2840 ~ 3320 kg/m²-ko mikrogogortasuna duten kristal hexagonalak dira.
Silizio karburozko produktuak hainbat motatan sailkatzen dira aplikazio-ingurunearen arabera. Oro har, mekanikoki erabiltzen da. Adibidez, silizio karburoa material aproposa da silizio karburozko zigilu mekanikoetarako, korrosio kimikoarekiko erresistentzia ona, erresistentzia handia, gogortasun handia, higadura-erresistentzia ona, marruskadura-koefiziente txikia eta tenperatura-erresistentzia handia duelako.
SIC zigilu eraztunak eraztun estatikoetan, eraztun mugikorretan, eraztun lauetan eta abar bana daitezke. SiC silizioa hainbat karburo produktutan egin daiteke, hala nola silizio karburozko eraztun birakariak, silizio karburozko eserleku finkoak, silizio karburozko kuxintxoak eta abar, bezeroen behar berezien arabera. Grafito materialarekin konbinatuta ere erabil daiteke, eta bere marruskadura koefizientea alumina zeramikakoa eta aleazio gogorrarena baino txikiagoa da, beraz, PV balio altuan erabil daiteke, batez ere azido sendo eta alkali sendoen baldintzetan.
SIC-aren marruskadura murriztua zigilu mekanikoetan erabiltzearen abantaila nagusietako bat da. Beraz, SIC-ak beste materialek baino hobeto jasan dezake higadura eta urradura, zigiluaren bizitza luzatuz. Gainera, SIC-aren marruskadura murriztuak lubrifikazio beharra murrizten du. Lubrifikazio faltak kutsadura eta korrosioaren aukera murrizten du, eraginkortasuna eta fidagarritasuna hobetuz.
SIC-ek higadurarekiko erresistentzia handia ere badu. Horrek adierazten du etengabeko erabilera jasan dezakeela hondatu edo hautsi gabe. Horrek fidagarritasun eta iraunkortasun maila handia eskatzen duten erabileretarako material ezin hobea bihurtzen du.
Berriro lapatu eta leundu ere egin daiteke, zigilua bere bizitza osoan hainbat aldiz berritu ahal izateko. Oro har, mekanikoki erabiltzen da, hala nola zigilu mekanikoetan, korrosioarekiko erresistentzia kimiko ona, erresistentzia handia, gogortasun handia, higadura-erresistentzia ona, marruskadura-koefiziente txikia eta tenperatura altuko erresistentzia duelako.
Zigilu mekanikoen aurpegietarako erabiltzen denean, silizio karburoak errendimendua hobetzen du, zigiluaren bizitza luzatzen du, mantentze-kostuak murrizten ditu eta funtzionamendu-kostuak murrizten ditu biraketa-ekipoetan, hala nola turbinetan, konpresoreetan eta ponpa zentrifugoetan. Silizio karburoak propietate desberdinak izan ditzake fabrikatu den moduaren arabera. Erreakzio bidezko lotura duen silizio karburoa silizio karburo partikulak elkarri erreakzio-prozesu batean lotuz sortzen da.
Prozesu honek ez du materialaren propietate fisiko eta termiko gehienetan eragin nabarmenik, baina materialaren erresistentzia kimikoa mugatzen du. Arazo sortzen duten produktu kimiko ohikoenak kaustikoak (eta pH altuko beste produktu kimiko batzuk) eta azido sendoak dira, eta, beraz, erreakzio bidezko silizio karburoa ez da erabili behar aplikazio hauekin.
Erreakzio-sinterizazio infiltratuasilizio karburoa. Material horretan, jatorrizko SIC materialaren poroak silizio metalikoa errez betetzen dira infiltrazio prozesuan, horrela bigarren mailako SiC agertzen da eta materialak propietate mekaniko bikainak lortzen ditu, higadurarekiko erresistente bihurtuz. Uzkurdura minimoa duenez, tolerantzia estuekin pieza handi eta konplexuak ekoizteko erabil daiteke. Hala ere, silizio edukiak funtzionamendu-tenperatura maximoa 1.350 °C-ra mugatzen du, erresistentzia kimikoa ere pH 10 ingurura mugatzen da. Materiala ez da gomendagarria ingurune alkalino oldarkorretan erabiltzea.
SinterizatuaSilizio karburoa SIC granulatu oso fin bat 2000 °C-ko tenperaturan sinterizatuz lortzen da, materialaren aleen artean lotura sendoak eratzeko.
Lehenik, sareak loditu egiten du, gero porositatea gutxitu egiten da, eta azkenik, aleen arteko loturak sinterizatzen dira. Prozesatzeko prozesuan, produktuaren uzkurdura nabarmena gertatzen da – % 20 inguru.
SSIC zigilu eraztuna Produktu kimiko guztien aurrean erresistentea da. Bere egituran silizio metalikorik ez dagoenez, 1600 °C-ko tenperaturetan erabil daiteke, bere erresistentzian eraginik izan gabe.
| propietateak | R-SiC | S-SiC |
| Porositatea (%) | ≤0.3 | ≤0.2 |
| Dentsitatea (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Gogortasuna | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Elastikotasun Modulua (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC edukia (%) | %85 ≥ | %99 ≥ |
| Si edukia (%) | %15 ≤ | % 0,10 |
| Tolestura-indarra (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Konpresio-erresistentzia (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Bero-hedapenaren koefizientea (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Beroarekiko erresistentzia (atmosferan) (℃) | 1300 | 1600 |
TC zigilu mekanikoa
TC materialek gogortasun, erresistentzia, urraduraren aurkako erresistentzia eta korrosioaren aurkako erresistentzia handiko ezaugarriak dituzte. "Hortz Industriala" bezala ezagutzen da. Bere errendimendu bikainagatik, asko erabili da industria militarrean, aeroespazialean, prozesamendu mekanikoan, metalurgian, petrolioaren erauzketan, komunikazio elektronikoan, arkitekturan eta beste arlo batzuetan. Adibidez, ponpetan, konpresoreetan eta irabiagailuetan, wolframio karburozko eraztunak zigilu mekaniko gisa erabiltzen dira. Urraduraren aurkako erresistentzia onak eta gogortasun handiak egokiak bihurtzen dituzte tenperatura, marruskadura eta korrosio altuko higaduraren aurkako piezak fabrikatzeko.
Bere konposizio kimikoaren eta erabilera-ezaugarrien arabera, TC lau kategoriatan bana daiteke: tungsteno-kobaltoa (YG), tungsteno-titanioa (YT), tungsteno-titanio-tantaloa (YW) eta titanio-karburoa (YN).
Wolframio eta kobaltozko (YG) aleazio gogorra WC eta Co.-z osatuta dago. Burdinurtua, metal ez-ferrosoak eta material ez-metalikoak bezalako material hauskorrak prozesatzeko egokia da.
Estelita (YT) WC, TiC eta antzekoez osatuta dago. Aleazioari TiC gehitu zaionez, higadura-erresistentzia hobetu da, baina tolestura-erresistentzia, artezketa-errendimendua eta eroankortasun termikoa gutxitu dira. Tenperatura baxuan hauskorra denez, material orokorrak abiadura handian mozteko soilik da egokia, eta ez material hauskorrak prozesatzeko.
Wolframio, titanio, tantalo (niobio) eta kobalto (YW) aleazioari gehitzen zaio tenperatura altuko gogortasuna, erresistentzia eta urradurarekiko erresistentzia handitzeko, tantalo karburo edo niobio karburo kantitate egokiaren bidez. Aldi berean, gogortasuna ere hobetzen da, ebaketa-errendimendu integral hobea lortuz. Batez ere material gogorrak ebakitzeko eta ebaketa tartekatuetarako erabiltzen da.
Titanio karbonizatuaren oinarrizko klasea (YN) TiC, nikel eta molibdeno fase gogorra duen aleazio gogorra da. Bere abantailak gogortasun handia, loturaren aurkako gaitasuna, higaduraren aurkakoa eta oxidazioaren aurkako gaitasuna dira. 1000 gradutik gorako tenperaturan, oraindik mekanizatu daiteke. Aleaziozko altzairuaren eta hozteko altzairuaren akabera jarraituan aplikagarria da.
| eredua | nikel edukia (pisuan%) | dentsitatea (g/cm²) | gogortasuna (HRA) | Tolestura-indarra (≥N/mm²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14,5-14,9 | 88,5-91,0 | 1800 |
| YN8 | 7,7-8,2 | 14,4-14,8 | 87,5-90,0 | 2000 |
| eredua | kobalto edukia (pisuan%) | dentsitatea (g/cm²) | gogortasuna (HRA) | Tolestura-indarra (≥N/mm²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14,6-15,0 | 89,5-91,0 | 1800 |
| YG8 | 7.8-8.2 | 14,5-14,9 | 88.0-90.5 | 1980an |
| YG12 | 11.7-12.2 | 13,9-14,5 | 87,5-89,5 | 2400 |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87,5-89,0 | 2480 |
| YG20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85,5-88,0 | 2650 |
| YG25 | 24,5-25,2 | 12.9-13.2 | 84,5-87,5 | 2850 |