Matériau de joint à haute température

Donc,Joints à haute température... Les gens pensent souvent que tout est simple ici - vous prenez du matériel avec un point de fusion élevé. Mais cette idée fausse, assez courante, et je l'ai rencontrée à plusieurs reprises. Une température élevée n'est qu'un des facteurs. Il est important de considérer de nombreux autres paramètres: les propriétés mécaniques, la résistance chimique, la compatibilité avec d'autres composants, ainsi que les conditions de fonctionnement. L'expérience suggère que le bon choix de matériel est une approche intégrée, et pas seulement la recherche du plus «chaud».

Pourquoi n'est-il pas toujours assez de température de fusion?

Tout commence par une compréhension queJoints à haute températureIls fonctionnent non seulement à température maximale, mais aussi dans la plage de températures. Et cette plage peut varier considérablement. Le matériau peut parfaitement résister aux charges de pointe, mais avec un travail constant légèrement plus bas que les températures, perdre ses propriétés, par exemple, l'élasticité, et finalement - l'étanchéité. De plus, tous les matériaux résultant de températures élevées se comportent également bien dans les conditions des effets de température cyclique. Cela affecte sérieusement la durée de vie.

Par exemple, lorsque nous avons travaillé avec des poêles à haute température, nous avons initialement considéré un joint en graphite. Le point de fusion du graphite, bien sûr, est énorme. Mais le graphite à grande vitesse et en présence d'oxygène commence à s'effondrer, perdant son adhérence avec la surface. La perte d'adhésion est un chemin direct vers les fuites. En conséquence, nous avons refusé le graphite et sommes passés à un matériau plus cher mais stable dans le fluoroplaste à haute température à haute température.

Quels matériaux sont le plus souvent utilisés et dans quels cas?

Si nous parlons de matériaux communs, les positions principales occupent: les matériaux en céramique (en particulier le carbure de silicium, le bore carbure), les fluoroplastes résistants à la chaleur (PTFE, PFA, FEP), matériaux composites basés sur la céramique et les polymères, ainsi que certains métaux spéciaux et leurs alliages. Le choix dépend de tâches spécifiques.

Par exemple, pour des températures très élevées (supérieures à 1500 ° C), les joints en céramique sont presque toujours utilisés. Ils ont une excellente résistance thermique et une inertie chimique. Mais les céramiques sont fragiles, elles sont donc souvent combinées avec des matrices de polymère pour augmenter la résistance mécanique. Dans les cas où la résistance chimique à des environnements agressives est importante, il est préférable d'utiliser des fluoroplastes. Ils fonctionnent bien dans une large gamme de températures et ne sont pas exposés à de nombreux produits chimiques.

Expérience avec des matériaux composites: avantages et inconvénients de

Au cours des dernières annéesMatériaux compositesL'acier est très populaire. Ils vous permettent de combiner les avantages de différents matériaux - température élevée et résistance chimique de la céramique avec la flexibilité et la résistance mécanique des polymères. Nous les avons utilisés dans l'un de nos développements pour les pompes à haute température. En conséquence, ils ont reçu un joint qui résiste aux températures élevées, à la pression et aux liquides agressifs.

Cependant, les matériaux composites ne sont pas privés d'inconvénients. Ils sont plus chers que les matériaux traditionnels et leur processus de production est plus compliqué. De plus, il n'est pas toujours facile de prédire leur durabilité, en particulier dans des conditions de fonctionnement difficiles. Si la matrice composite est incorrecte, vous pouvez obtenir un joint qui est rapidement déformé ou détruit.

Qu'est-ce qui est important à considérer lors du choix? Propriétés mécaniques et compatibilité

En plus de la température et de la résistance chimique, il est important de considérer les propriétés mécaniques du matériau. Le joint doit être suffisamment fort pour résister à la pression et aux charges, ainsi que suffisamment flexible pour assurer un ajustement serré aux surfaces. Nous ne devons pas oublier la compatibilité du matériau avec d'autres composants du système. Certains matériaux peuvent réagir avec d'autres matériaux, provoquant de la corrosion ou d'autres défauts.

Par exemple, lorsqu'un polymère à haute température contacte certains métaux, une décharge diélectrique peut se produire, ce qui endommagera le joint et le système dans son ensemble. Par conséquent, il est nécessaire d'étudier soigneusement la compatibilité des matériaux et, si nécessaire, d'utiliser des revêtements spéciaux ou des isolateurs.

Erreurs qui doivent être évitées

L'erreur la plus courante est le choix du matériel uniquement par son point de fusion, sans prendre en compte d'autres facteurs. Ils font également souvent une erreur, choisissant le matériel le moins cher, ne prenant pas en compte sa durabilité et sa fiabilité. Une autre erreur est la mauvaise installation du joint. Une installation incorrecte peut entraîner ses usures prématurées et ses fuites.

Dans notre pratique, il y avait des cas où ils ont choisi un matériel qui fonctionnait bien en laboratoire, mais dans des conditions de fonctionnement réelles, elle a été rapidement détruite. La raison en était souvent l'installation ou l'incompatibilité inappropriée du matériau avec d'autres composants du système. Par conséquent, avant de choisir le matériau, il est toujours recommandé d'effectuer des tests dans des conditions de fonctionnement réelles.

Conclusion: les joints pour des températures élevées sont une tâche délicate

ChoixMatériaux résistants à la chaleur- Il s'agit d'une tâche responsable qui nécessite des connaissances et une expérience approfondies. Il est impossible de se fier uniquement aux données théoriques - il est nécessaire de prendre en compte les conditions de fonctionnement et les tests réels. C'est le seul moyen de choisir un joint qui servira de manière fiable pendant longtemps.