GRAPHITE

Karbon-graphite merupakan kelompok material yang unik. Diproduksi seluruhnya dari karbon dan termasuk ikatan karbon suhu tinggi, bahan-bahan ini menggabungkan kekuatan, kekerasan dan ketahanan aus karbon dengan ketahanan korosi dan sifat pelumas graphite. Porositas karbon-graphite yang dikontrol dengan tepat dapat diisi dengan berbagai impregnan untuk meningkatkan sifat kimia, mekanik, dan tribologis.

Jenis Karbon

Istilah karbon dan graphite sering digunakan secara bergantian. Hal ini sangat disayangkan karena setiap bentuk unsur karbon menawarkan sifat khusus yang dapat digunakan untuk berbagai jenis aplikasi.

Karbon amorf adalah senyawa yang sangat keras dan kuat. Kristal menunjukkan gangguan turbostratik yang membuat bahan sangat tahan aus. Sifat kekuatan dan ketahanan aus bahan ini membuatnya menarik di beberapa aplikasi. Namun, kekuatan ini juga bisa menjadi kelemahan -karbon menghasilkan gesekan yang tinggi saat bergesekan dengan permukaan lain.

Graphite merupakan di sisi lain, lebih lunak dan relatif lemah karena urutan kristal dan jarak yang lebih dekat antara monoplane dan tumpukan. Struktur graphite dapat dibandingkan dengan setumpuk kartu dengan lapisan individual yang dapat dengan mudah meluncur dari dek. Fenomena ini memberi material kemampuan melumasi sendiri yang tidak dapat ditandingi oleh material lain. Pelumas eksternal sama sekali tidak diperlukan.

Graphite Karbon

Dimungkinkan untuk menggabungkan karbon amorf dan graphite untuk memanfaatkan sepenuhnya kekuatan dan kelemahan masing-masing dari kedua jenis karbon ini. Campuran yang tepat dari kedua bahan tersebut adalah kuat dan keras serta memiliki gesekan yang rendah. Pada saat yang sama, komposit ini memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan mampu beroperasi pada suhu lebih dari 450°C untuk waktu yang lama, tergantung pada tingkat spesifiknya. Kemampuan untuk membuat bahan yang memiliki sifat-sifat ini adalah dasar dari bahan karbon mekanis buatan yang bekerja dengan baik dalam situasi tribologis yang sulit seperti pompa.

Pengolahan Karbon-Graphite

Karbon-graphite dibuat dengan menggabungkan dua bentuk karbon dengan pitch tar batubara. Pitch tar batubara bertindak sebagai pengikat sementara yang menyatukan dua struktur selama proses pencetakan kompresi di mana bentuk jaring dekat terbentuk. Setelah operasi pencetakan, bagian-bagian tersebut disinter pada suhu yang cukup tinggi untuk mengkarbonisasi pitch tar batubara. Hasilnya adalah struktur yang sepenuhnya terikat karbon dan mengandung karbon dan grafit. Struktur ini sangat kuat dalam kompresi dan tidak akan merayap di bawah beban. Karbonisasi pengikat sementara meninggalkan lubang pada struktur pada skala mikro tubuh yang disinter adalah spons hitam. Pembentukan lubang selama pemrosesan komposit karbon-graphite memiliki berbagai keunggulan. Lubang dapat diisi dengan resin, logam, karbon, atau garam anorganik, tergantung pada rencana penggunaan bahan tersebut.

Pengisi ini berfungsi untuk meningkatkan kekuatan, konduktivitas termal, karakteristik korosi dan keausan material. Selain itu, karbon-graphite dapat disinter ke suhu yang lebih tinggi lagi untuk mengubah seluruh struktur menjadi graphite untuk memberikan kinerja yang sangat baik dalam suhu yang sangat tinggi, aplikasi kecepatan tinggi.

Aplikasi Impregnasi

Resin termoset tugas umum hingga 260°C dalam air, cairan pendingin, bahan bakar, oli. Larutan kimia ringan, makanan dan obat-obatan. Antimon, Air panas, uap, hidrokarbon ringan. Tembaga atau perak. Karbon Lingkungan yang sangat korosif. Pembentuk film (fluorida dll) dengan menggunakan, CVD, CVR, proses vakum dll. Penghambat oksidasi (larutan garam anorganik) untuk suhu tinggi dan/atau kecepatan tinggi (hingga 850°C ,500 RPM).

Karbon-Graphite berbanding Pelumas Tradisional

Karbon-graphite digunakan dalam berbagai aplikasi di mana metode pelumasan tradisional tidak sesuai. Misalnya, bantalan berpelumas oli pada suhu di bawah -40°C berjuang pada suhu di bawah -40°C karena viskositas oli yang tinggi. Di atas 200°C minyak mengalami karbonisasi, membuatnya abrasif dan tidak efektif. Bantalan grafit mampu digunakan lebih lama pada suhu di atas 600°C.

Lingkungan yang Agresif Secara Kimia

Aplikasi yang agresif secara kimia mewakili ceruk aplikasi lain untuk karbon-graphite. Misalnya, proses sterilisasi cenderung melarutkan minyak dari struktur bantalan berpelumas minyak. Juga, pelarut dan radiasi dapat memecah minyak pelumas, dan tekanan rendah dapat menyebabkan minyak menguap. Bahan karbon-graphite secara inheren stabil dan tahan bahan kimia, membuatnya cocok untuk jenis aplikasi ini.

Di dalam sebuah pompa. Empat baling-baling pada rotor terbuat dari karbon-graphite, dan karenanya dapat melumasi sendiri, tahan suhu, dan tidak dapat ditembus oleh gas dan cairan.

Aplikasi Beban Tinggi

Pelumas tidak sesuai untuk aplikasi lain karena berbagai alasan. Beban tinggi dapat memeras pelumas dari permukaan. Tanpa lapisan pelumas hidrodinamik, kegagalan akan segera terjadi jika bahan tidak dapat memberikan pelumasan sendiri. Dalam beberapa aplikasi, seperti penanganan makanan, pelumas dapat mencemari lingkungan sekitar. Nilai khusus karbon-graphite disetujui untuk digunakan dalam aplikasi penanganan makanan.

Faktor Desain

Bantalan karbon-graphite digunakan dalam kondisi operasi basah dan kering. Karbon-graphite memungkinkan perancang untuk menentukan bantalan yang mendekati batas kondisi terlumasi tanpa risiko penyitaan. Beban yang diizinkan dan kecepatan lari bergantung pada tingkat keausan yang diizinkan. Bahan poros dan pelapis permukaan merupakan faktor penting dalam tingkat keausan bahan karbon-graphite. Sebagai patokan, semakin keras dan halus permukaannya, semakin rendah keausannya. Jika memungkinkan, aluminium dan perunggu harus dihindari untuk digunakan sebagai bahan poros.

Aplikasi

Bahan karbon-graphite juga banyak digunakan sebagai poros berputar dan bahan penutup muka. Mereka bekerja dengan baik saat berlari melawan permukaan logam dan keramik. Segel dibuat dari cincin padat, cincin belah, dan cincin tersegmentasi untuk digunakan dalam aplikasi cair dan kering di industri kedirgantaraan, nuklir, petrokimia, dan kelautan umum.

Segel karbon-graphite dapat melumasi sendiri, tahan terhadap korosi kimia, dan mampu beroperasi pada suhu hingga 538°C. Karbon-Graphite Seal Bahan seal memerlukan kekuatan tinggi dan modulus elastisitas yang relatif tinggi untuk menahan deformasi pada antarmuka. Bahan segel karbon-graphite memberikan kekuatan dan kekakuan yang sangat penting dalam tekanan tinggi, segel ujung permukaan mekanis tanpa kebocoran. Konduktivitas termal yang tinggi sangat penting dalam menghilangkan panas dari antarmuka. Keausan segel adalah hasil dari keausan perekat, keausan bahan kimia, keausan erosif, dan terkadang keausan radioaktif. Karbon-graphite tidak bereaksi terhadap sebagian besar reagen kimia sehingga bertahan jika bahan lain gagal. Namun, keausan kimia dibuktikan di lingkungan pengoksidasi kuat tertentu atau di mana aditif diserang oleh reagen pengoksidasi tertentu.

Impregnasi Segel Karbon-Graphite

Impregnasi bahan karbon dapat dilakukan dengan berbagai bahan untuk mengontrol permeabilitas. Selain resin termoset, jenis impregnan lainnya termasuk termoplastik, logam, dan garam atau gelas anorganik. Batas suhu impregnan menempatkan batas atas pada suhu operasi bagian karbon. Logam seperti antimon, perak, dan keramik dapat meningkatkan kekuatan, konduktivitas termal, dan karakteristik trilogi material. Impregnan terbuat dari larutan garam anorganik – dan gelas digunakan dalam aplikasi suhu tinggi. Karbon yang diimpregnasi dengan garam terlarut harus ditangani dengan hati-hati untuk menghindari eksudasi, terutama pada kondisi lembab, tetapi hilangnya impregnan jarang memengaruhi sifat fisik segel selain permeabilitas. Tersedia proses khusus yang memberikan korosi dan ketahanan aus hingga 900°C atau lebih.

Blistering

Blistering adalah masalah kritis dengan bahan segel karbon. Anehnya, alasan mengapa terkadang terjadi lepuh tidak jelas. Salah satu penjelasan yang paling populer adalah bahwa sejumlah cairan terserap dalam substrat karbon dan mengembang karena panas gesekan, menciptakan tekanan di bawah permukaan dan akhirnya membentuk kawah di permukaan segel. Teori lain adalah bahwa bahan gabungan yang lebih lembut cenderung merobek potongan karbon-graphite dengan adanya hidrokarbon berat. Blistering paling sering ditemukan pada aplikasi yang melibatkan hidrokarbon atau layanan suhu siklus seperti kompresor AC. Dalam beberapa kasus, penggunaan silikon karbida sebagai permukaan gabungan akan mengurangi atau bahkan menghilangkan masalah pelepuhan, mungkin karena konduktivitas dan kekerasan termalnya yang tinggi. Segel Karbon-Graphite dalam Aplikasi Dirgantara Karbon-graphite dan graphite adalah bahan yang sangat baik untuk segel mainshaft mesin turbin pesawat terbang. Poros utama dalam mesin turbin berputar dengan kecepatan sangat tinggi dan beroperasi di lingkungan dengan kondisi suhu tinggi yang berubah-ubah. Segel kompartemen bantalan poros utama digunakan untuk melindungi bantalan penyangga rotor dari gas panas yang mengalir melalui mesin dan untuk mencegah hilangnya pelumas di kompartemen bantalan.

Pemilihan Bahan dan Kesesuaian

Beban, kecepatan, suhu, bahan kawin, kendala biaya, dan volume yang diproyeksikan merupakan faktor penting yang harus diingat saat memilih bahan. Puluhan bahan dasar karbon tersedia dengan ratusan modifikasi yang dapat disesuaikan untuk desain dan lingkungan tertentu. Karbon-graphite layanan umum dapat digunakan hingga 450°C sedangkan grade khusus tersedia yang memberikan ketahanan hingga 538°C. Karbon dan impregnan khusus digunakan untuk aplikasi segel, poros, rotor dalam kisaran suhu 260-900°C atau lebih. Bahan-bahan ini inert secara kimiawi, tahan suhu, ringan, ulet, stabil secara dimensi, dan tidak dapat ditembus gas dan cairan. Mereka dapat dicetak sesuai ukuran atau dikerjakan dengan mesin untuk menutup toleransi, diresapi, disepuh, divulkanisasi menjadi karet, dan disemen.