Gli anelli di tenuta in carburo di tungsteno sono componenti fondamentali nei sistemi di tenuta industriali, ampiamente utilizzati in scenari come pompe e valvole, tenute meccaniche, apparecchiature idrauliche e reattori chimici. Le loro prestazioni determinano direttamente l'effetto di tenuta, la durata e la stabilità operativa. Le prestazioni principali degli anelli di tenuta dipendono dai materiali utilizzati. Attualmente, i materiali principali per gli anelli di tenuta in carburo di tungsteno sul mercato includono principalmente carburo di tungsteno serie YG, carburo di tungsteno serie YN e carburo di silicio (SiC). Allo stesso tempo, diversi gradi dello stesso materiale (come YG8, YG10, YN10, ecc.) presentano significative differenze di prestazioni dovute ai diversi rapporti dei componenti. Questo articolo utilizzerà un linguaggio di facile comprensione, combinato con elenchi e tabelle, per analizzare chiaramente le differenze tra questi materiali e gradi, aiutando i professionisti del settore a comprendere rapidamente la logica principale della selezione dei materiali.
1. Innanzitutto, chiariamo i materiali comparativi principali: definizioni di base di YG, YN e carburo di silicio
Prima di comprendere le differenze, chiariamo innanzitutto le proprietà di base di questi tre materiali principali per evitare confusione:
- Carburo di tungsteno serie YG: Appartiene alla lega dura tungsteno-cobalto, con componenti principali di carburo di tungsteno (WC) e cobalto legante (Co). "YG" è l'abbreviazione pinyin di "Ying Gu" (cobalto duro). La differenza nel contenuto di cobalto è la chiave per distinguere i diversi gradi. Maggiore è il contenuto di cobalto, migliore è la tenacità del materiale, ma la durezza e la resistenza all'usura diminuiranno leggermente.
- Carburo di tungsteno serie YN: Appartiene alla lega dura tungsteno-cobalto-azoto, che si basa sulla serie YG con l'aggiunta di nitruri (come TiN, TaN, ecc.). "YN" è l'abbreviazione pinyin di "Ying Dan" (azoto duro). L'aggiunta di nitruri serve principalmente a migliorare la durezza, la resistenza alle alte temperature e la resistenza all'ossidazione del materiale, rendendolo adatto a condizioni di lavoro ad alta temperatura più severe.
- Carburo di silicio (SiC): Non è un materiale in carburo di tungsteno, ma un materiale inorganico non metallico. I tipi comuni includono carburo di silicio sinterizzato per reazione (RBSiC) e carburo di silicio sinterizzato senza pressione (SSiC). Le sue caratteristiche principali sono l'estrema resistenza alle alte temperature e alla corrosione, e l'elevata durezza, ma la sua tenacità è relativamente inferiore a quella dei materiali in carburo di tungsteno.
2. Differenze principali: confronto completo dei materiali YG, YN e carburo di silicio
Questi tre materiali sono le scelte principali per gli anelli di tenuta in carburo di tungsteno, con differenze significative negli scenari applicabili. Di seguito è riportato un confronto dettagliato da tre dimensioni chiave: prestazioni chiave, condizioni di lavoro applicabili e vantaggi/svantaggi, presentati in modo più intuitivo sotto forma di tabella:
| Dimensione di confronto |
Carburo di tungsteno serie YG |
Carburo di tungsteno serie YN |
Carburo di silicio (SiC) |
| Durezza principale (HRA) |
89-92 |
91-94 |
92-95 |
| Resistenza all'usura |
Eccellente, adatto per carichi medio-bassi e condizioni di usura convenzionali |
Superiore, dal 15% al 30% in più rispetto alla serie YG, adatto per condizioni di elevata usura |
Estremamente elevata, più resistente all'usura dei materiali in carburo di tungsteno, particolarmente adatta per scenari di attrito ad alta velocità |
| Resistenza alle alte temperature |
Generale, temperatura di servizio a lungo termine ≤600℃, facile da ossidare quando si supera |
Buona, temperatura di servizio a lungo termine ≤800℃, migliore resistenza all'ossidazione rispetto alla serie YG |
Eccellente, temperatura di servizio a lungo termine fino a 1200℃, forte stabilità alle alte temperature |
| Resistenza alla corrosione |
Buona, resistente alla corrosione da parte di mezzi convenzionali come acidi, alcali e sali, ma non resistente a mezzi fortemente ossidanti |
Buona, leggermente migliore resistenza alla corrosione rispetto alla serie YG, con resistenza ad alcuni mezzi ossidanti |
Estremamente forte, resistente alla corrosione da parte della maggior parte di acidi, alcali, sali e mezzi fortemente ossidanti, quasi non eroso da mezzi chimici |
| Tenacità (resistenza agli urti) |
Buona, la migliore tenacità tra i materiali in carburo di tungsteno, in grado di resistere a un certo carico d'urto |
Generale, a causa dell'aggiunta di nitruri, la tenacità è leggermente inferiore alla serie YG e la resistenza agli urti è leggermente debole |
Scarsa, fragile, non resistente a forti urti, facile da rompere quando viene colpito |
| Condizioni di lavoro applicabili |
Scenari di tenuta con temperatura convenzionale (≤600℃), carico medio-basso e nessun forte impatto, come tenute per pompe ad acqua ordinarie e tenute per trasmissioni meccaniche |
Scenari di tenuta con temperatura medio-alta (≤800℃), elevata usura e leggera corrosione, come tenute per pompe dell'olio ad alta temperatura e tenute per apparecchiature di trasporto intermedio chimico |
Scenari di tenuta con alta temperatura (≤1200℃), forte corrosione e attrito ad alta velocità, come tenute per reattori ad acido e alcali forti, tenute per caldaie ad alta temperatura e tenute per apparecchiature nucleari |
| Vantaggi |
Buona tenacità, elevate prestazioni in termini di costi, bassa difficoltà di lavorazione e ampia gamma di applicazioni |
Resistenza alle alte temperature, eccellente resistenza all'usura, forte resistenza all'ossidazione e una certa tenacità |
Estremamente forte resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione e resistenza all'usura, lunga durata |
| Svantaggi |
Resistenza alle alte temperature e all'usura limitata, non adatto a condizioni di forte corrosione |
Tenacità leggermente scarsa, prezzo superiore del 20%-40% rispetto alla serie YG e difficoltà di lavorazione leggermente superiori |
Fragile, scarsa resistenza agli urti, prezzo elevato (2-3 volte quello della serie YG) e requisiti elevati per la precisione di lavorazione |
3. Differenze tra diversi gradi dello stesso materiale: differenze interne della serie YG e della serie YN
Oltre alle differenze tra i diversi materiali, anche gli anelli di tenuta di diversi gradi dello stesso materiale presentano differenze di prestazioni dovute ai diversi rapporti dei componenti. Il fattore che influenza principalmente è il contenuto di legante (contenuto di cobalto per la serie YG, contenuto totale di cobalto + nitruro per la serie YN). Di seguito vengono spiegate rispettivamente le differenze tra i gradi principali della serie YG e della serie YN:
3.1 Differenze tra i gradi principali della serie YG (differenza principale: contenuto di cobalto)
Il numero nel grado della serie YG rappresenta la percentuale di contenuto di cobalto. Ad esempio, YG8 significa che il contenuto di cobalto è l'8% e il resto è carburo di tungsteno. Maggiore è il contenuto di cobalto, migliore è la tenacità, ma la durezza e la resistenza all'usura diminuiranno leggermente e anche il prezzo aumenterà con l'aumento del contenuto di cobalto.
| Grado |
Contenuto di cobalto |
Caratteristiche principali delle prestazioni |
Condizioni di lavoro applicabili |
| YG6 |
6% |
Massima durezza (HRA≥91), migliore resistenza all'usura, ma peggiore tenacità e scarsa resistenza agli urti |
Scenari di tenuta statica con basso impatto ed elevata usura, come anelli di tenuta fissi e tenute per apparecchiature a bassa velocità |
| YG8 |
8% |
Il miglior equilibrio tra durezza (HRA≥90) e tenacità, il grado più ampiamente utilizzato nella serie YG |
Scenari di tenuta dinamica con velocità convenzionale e carico medio-basso, come pompe ad acqua ordinarie, ventilatori e tenute per apparecchiature idrauliche (scelta principale sul mercato) |
| YG10 |
10% |
Migliore tenacità rispetto a YG8, forte resistenza agli urti, ma durezza (HRA≥89) e resistenza all'usura leggermente inferiori |
Scenari di tenuta con un certo carico d'urto e velocità medio-alta, come apparecchiature per il trasporto di mezzi contenenti una piccola quantità di impurità e tenute per macchinari minerari |
| YG15 |
15% |
Migliore tenacità, estrema resistenza agli urti, ma minore durezza (HRA≥88) e resistenza all'usura |
Scenari di tenuta con elevato impatto ed elevato carico, come grandi pompe per fanghi, frantoi e altre tenute per apparecchiature per mezzi contenenti molte impurità |
3.2 Differenze tra i gradi principali della serie YN (differenza principale: contenuto di nitruro)
Il numero nel grado della serie YN rappresenta il contenuto totale di cobalto + nitruri. L'aggiunta di nitruri (principalmente TiN) serve principalmente a migliorare la resistenza alle alte temperature e la resistenza all'ossidazione. I gradi comuni includono YN6, YN10, YN12, ecc., tra i quali YN10 è il grado più ampiamente utilizzato.
| Grado |
Contenuto totale di cobalto + nitruro |
Caratteristiche principali delle prestazioni |
Condizioni di lavoro applicabili |
| YN6 |
6% |
Elevato contenuto di nitruri, massima durezza (HRA≥93), migliore resistenza alle alte temperature (a lungo termine ≤850℃), ma scarsa tenacità |
Scenari di tenuta ad alta temperatura, a basso impatto e ad alta usura, come tenute per forni a olio diatermico ad alta temperatura e tenute per apparecchiature di trasporto di sali fusi |
| YN10 |
10% |
Il miglior equilibrio tra resistenza alle alte temperature (a lungo termine ≤800℃) e tenacità, forte resistenza all'ossidazione, il grado principale della serie YN |
Scenari di tenuta a temperatura medio-alta, usura medio-alta, leggera corrosione, come tenute per pompe chimiche ad alta temperatura, tenute per tubazioni di vapore e tenute per apparecchiature di trasporto di olio caldo |
| YN12 |
12% |
Migliore tenacità rispetto a YN10, forte resistenza agli urti, resistenza alle alte temperature leggermente inferiore (a lungo termine ≤750℃) |
Scenari di tenuta a temperatura medio-alta, con un certo impatto, come tenute per pompe per fanghi ad alta temperatura, tenute per ventilatori ad alta temperatura e altre tenute per apparecchiature ad alta temperatura contenenti una piccola quantità di impurità |
4. Guida alla selezione dei materiali: abbina rapidamente le condizioni di lavoro con materiali/gradi
Dopo aver compreso le differenze tra i diversi materiali e gradi, è possibile selezionare rapidamente l'anello di tenuta in carburo di tungsteno appropriato in base alle condizioni di lavoro delle proprie apparecchiature. La seguente è una semplice logica di selezione:
- Se la condizione di lavoro è a temperatura normale, senza corrosione, con carico medio-basso e senza impatto: la priorità è data a YG8 (prestazioni più elevate in termini di costi, ampia applicazione); se l'usura è minima, è possibile selezionare YG6 per migliorare la resistenza all'usura; se c'è un leggero impatto, è possibile selezionare YG10.
- Se la condizione di lavoro è a temperatura medio-alta (600-800℃), leggera corrosione e elevata usura: la priorità è data a YN10 (bilancia resistenza alle alte temperature e tenacità); se la temperatura è più alta (≤850℃) e non c'è impatto, viene selezionato YN6; se c'è impatto, viene selezionato YN12.
- Se la condizione di lavoro è ad alta temperatura (>800℃), forte corrosione (acido e alcali forti) e attrito ad alta velocità: la priorità è data al carburo di silicio (SiC). È necessario prestare attenzione per evitare forti impatti sull'apparecchiatura e, se necessario, devono essere abbinate strutture di buffer.
- Se la condizione di lavoro è a temperatura medio-bassa con impurità e forte impatto: la priorità è data a YG10 o YG15 (alto contenuto di cobalto, buona tenacità) e devono essere evitate le serie YN e il carburo di silicio con elevata fragilità.
5. Note aggiuntive: precauzioni durante l'uso
- Sebbene gli anelli di tenuta in carburo di silicio abbiano prestazioni eccellenti, devono essere maneggiati con cura durante l'installazione per evitare collisioni, altrimenti sono facili da rompere; allo stesso tempo, è necessario garantire la planarità della superficie di tenuta, altrimenti l'effetto di tenuta sarà compromesso.
- Quando si utilizzano anelli di tenuta della serie YG, se la temperatura del mezzo supera i 600℃, devono essere prese misure di raffreddamento, altrimenti la superficie di tenuta si guasterà a causa dell'ossidazione.
- Si consiglia di selezionare materiali con prestazioni corrispondenti per la coppia di tenuta (anello rotante + anello fisso) della stessa apparecchiatura, come l'anello rotante YG8 che corrisponde all'anello fisso YG8, o l'anello rotante in carburo di silicio che corrisponde all'anello fisso in carburo di silicio, per evitare una rapida usura causata da un'eccessiva differenza di durezza.
- In termini di prezzo: carburo di silicio ＞ serie YN ＞ serie YG. Tra gli stessi materiali, i gradi con un elevato contenuto di legante hanno prezzi più alti. Durante la selezione, è necessario prendere in considerazione le condizioni di lavoro e i costi e prestazioni più elevate non sono necessariamente migliori.
Riepilogo: il fulcro della selezione è "Corrispondenza delle condizioni di lavoro"
Le differenze tra i diversi materiali (YG, YN, carburo di silicio) e i diversi gradi dello stesso materiale degli anelli di tenuta in carburo di tungsteno sono principalmente le differenze nell'attenzione alle prestazioni——la serie YG eccelle in tenacità e prestazioni in termini di costi, la serie YN è forte nella resistenza alle alte temperature e all'usura e il carburo di silicio è valido per la resistenza alle alte temperature e alla corrosione. Non è necessario perseguire ciecamente prestazioni elevate durante la selezione. La chiave è abbinare i materiali e i gradi corrispondenti in base alle condizioni di lavoro delle proprie apparecchiature, come temperatura, corrosione del mezzo, grado di usura, carico d'urto, ecc., in modo da garantire l'effetto di tenuta, controllare i costi ed estendere la durata.
In qualità di professionisti nel settore dei prodotti industriali in carburo di tungsteno, possiamo personalizzare il materiale dell'anello di tenuta appropriato e il piano di grado per te in base alle tue specifiche condizioni di lavoro (come tipo di mezzo, temperatura, velocità, pressione, ecc.). Se hai esigenze specifiche di tenuta delle apparecchiature, non esitare a contattarci per suggerimenti di selezione più accurati!
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