กราไฟต์กับคาร์บอน: คำศัพท์วัสดุ การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ และคู่มือการเลือกแหวนซีล

1. คำศัพท์: ทำไมจึงสับสน

ในบริบทอุตสาหกรรม คำว่า "คาร์บอนกราไฟต์", "แกรไฟต์", "คาร์บอนแข็ง" และ "อิเล็กโทรกราไฟต์" มักใช้สลับกัน ทำให้เกิดความสับสนในการเลือกซื้อและวิศวกร สาเหตุหลักคือวัสดุเหล่านี้ล้วนเป็นวัสดุวิศวกรรมฐานคาร์บอนที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิการอบและระดับการเปลี่ยนแปลงผลึก:

• คาร์บอน: อบที่ 1000-1400°C อะตอมคาร์บอนส่วนใหญ่เป็นแบบไม่มีระเบียบ ไม่มีผลึกแกรไฟต์สมบูรณ์
• แกรไฟต์: ผ่านการทำให้เป็นแกรไฟต์ที่ 2400-3000°C อะตอมคาร์บอนจัดเรียงใหม่เป็นผลึกแกรไฟต์แบบชั้นที่เป็นระเบียบ
• คาร์บอนกราไฟต์: ผ่านการทำให้เป็นแกรไฟต์บางส่วน ระดับการเปลี่ยนผลึกอยู่ระหว่างคาร์บอนและแกรไฟต์
• อิเล็กโทรกราไฟต์: ผ่านการทำให้เป็นแกรไฟต์เต็มที่ในเตาไฟฟ้า มีระดับการเปลี่ยนผลึกสูงสุด

คำศัพท์ภาษาอังกฤษจัดลำดับตามนี้: Hard Carbon → Carbon Graphite → Electrographite โดยระดับการทำให้เป็นแกรไฟต์เพิ่มขึ้นตามลำดับ

2. ความแตกต่างของโครงสร้างผลึกที่สำคัญ

ความแตกต่างพื้นฐานอยู่ที่ความคมชัดของจุดสูงสุด (002) ในการวัดด้วยรังสีเอกซ์ หรือระดับการทำให้เป็นแกรไฟต์:

| วัสดุ | อุณหภูมิอบ | ระดับการทำให้เป็นแกรไฟต์ | ระยะห่าง d₀₀₂ | ลักษณะผลึก |

|----------|-------------|----------------|---------------|------------------|

| คาร์บอน (แข็ง) | 1000-1400°C | <30% | 3.44-3.70 Å | ส่วนใหญ่ไม่มีระเบียบ |

| คาร์บอนกราไฟต์ | 2000-2400°C | 30%-80% | 3.36-3.44 Å | มีระเบียบบางส่วน |

| อิเล็กโทรกราไฟต์ | 2400-3000°C | >80% | 3.35-3.36 Å | มีระเบียบสูง |

ระดับการทำให้เป็นแกรไฟต์สูงขึ้นหมายถึงโครงสร้างแบบชั้นสมบูรณ์มากขึ้น แรงแวนเดอร์วาลส์ระหว่างชั้นอ่อนลง และสมบัติหล่อลื่นตัวเองดีขึ้น แต่ความแข็งลดลงและความต้านทานการสึกหรอลดลง นี่คือการแลกเปลี่ยนหลักในการเลือกวัสดุ

3. การเปรียบเทียบสมรรถนะ

3.1 สมบัติทางกล

• คาร์บอน (แข็ง): ความแข็ง Shore HS 70-100, ความต้านทานแรงอัด 200-400 MPa, ความต้านทานการสึกหรอเยี่ยมแต่เปราะมากขึ้น
• คาร์บอนกราไฟต์: ความแข็ง Shore HS 40-90, ความต้านทานแรงอัด 150-340 MPa, สมดุลระหว่างความแข็งและความเหนียว
• อิเล็กโทรกราไฟต์: ความแข็ง Shore HS 30-60, ความต้านทานแรงอัด 100-200 MPa, ความเหนียวดีที่สุดแต่ความแข็งต่ำสุด

3.2 สมบัติทางแรงเสียดทาน

• คาร์บอน: แรงเสียดทานแบบแห้ง 0.15-0.30, สมบัติหล่อลื่นตัวเองต่ำ ต้องใช้ผิวสัมผัสนุ่มหรือหล่อลื่นภายนอก
• คาร์บอนกราไฟต์: แรงเสียดทานแบบแห้ง 0.04-0.15, สมบัติหล่อลื่นตัวเองดี วัสดุแหวนซีลหลัก
• อิเล็กโทรกราไฟต์: แรงเสียดทานแบบแห้ง 0.04-0.10, สมบัติหล่อลื่นตัวเองดีที่สุดแต่ความต้านทานการสึกหรอน้อยกว่าคาร์บอนกราไฟต์

3.3 สมบัติทางความร้อนและเคมี

วัสดุทั้งสามมีการนำความร้อนสูง (70-150 W/(m·K)) สูงกว่าพลาสติกวิศวกรรมอย่างมาก ทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 600°C ขึ้นไปในสื่อที่ไม่ใช้ออกซิไดซ์ ทางเคมี คาร์บอนและคาร์บอนกราไฟต์ทนต่อกรด ด่าง และเกลือส่วนใหญ่ แต่ต้องมีการอัดซึมเนื่องจากรูพรุนสูงกว่า อิเล็กโทรกราไฟต์มีรูพรุนต่ำกว่าแต่ยังต้องอัดซึมเพื่อการซีลที่ดี

4. คำแนะนำการเลือกแหวนซีล

4.1 สภาวะการรับน้ำหนักสูงและการสึกหรอหนัก

สำหรับบุชชิ่งลูกปืนเครื่องบดเหมืองแร่และเครื่องจักรหนัก ให้เลือกคาร์บอนหรือคาร์บอนแข็งเพื่อความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอ โปรดทราบว่าคาร์บอนมีความเปราะและไม่ควรรับน้ำหนักกระแทก

4.2 สภาวะการเสียดสีแบบแห้งและไม่มีน้ำมัน

สำหรับเครื่องจักรอาหาร อุปกรณ์สุญญากาศ และปั๊มจุ่ม ให้เลือกกราไฟต์หรือคาร์บอนกราไฟต์เพื่อแรงเสียดทานต่ำและหล่อลื่นตัวเองเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของตัวกลาง โดยทั่วไปจะใช้การอัดซึมด้วย PTFE หรือฟีนอลิก

4.3 ปั๊มน้ำมันที่อุณหภูมิสูง

เลือกคาร์บอนกราไฟต์ที่อัดซึมด้วยแอนติโมนีเพื่อทนต่ออุณหภูมิสูงกว่า 400℃ และรับน้ำหนักได้ดี โดยทั่วไปใช้เกรด M106K

4.4 งานเคมีที่มีความกัดกร่อนสูง

เลือกคาร์บอนกราไฟต์ที่อัดซึมด้วยเรซินฟูแรนเพื่อความต้านทานกรด/ด่างเข้มข้นสูง และสำหรับงานกรดไฮโดรฟลูออริกต้องใช้อัดซึมด้วย PTFE

4.5 การซีลความเร็วสูงและน้ำหนักเบา (แหวนซีลกล)

คาร์บอนกราไฟต์เป็นตัวเลือกหลักสำหรับผิวอ่อน โดยจับคู่กับซิลิกอนคาร์ไบด์หรือโลหะแข็งเป็นผิวแข็ง เพื่อสร้างสมดุลระหว่างความแข็งและการหล่อลื่นตัวเอง ทำให้ฟิล์มของเหลวมีความเสถียรและต้านทานการสึกหรอได้ดี

5. คำแนะนำการจัดซื้อ

โปรดยืนยันข้อมูลต่อไปนี้กับผู้จัดจำหน่ายเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการเลือกวัสดุ:

1.ประเภทวัสดุ: คาร์บอน/คาร์บอนกราไฟต์/อิเล็กโทรกราไฟต์ (ระดับการทำให้เป็นแกรไฟต์)

2.ประเภทการอัดซึม: เรซิน/โลหะ/ไม่อัดซึม

3.ตัวชี้วัดประสิทธิภาพ: ความแข็ง, ความต้านทานแรงอัด, ความพรุน, ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน

4.สภาวะการใช้งาน: อุณหภูมิ, ความดัน, ตัวกลาง, ความเร็ว

5.การปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรม (เช่น API 682); การจับคู่รหัสต่อท้ายกับสารอัดซึมตามแผ่นข้อมูลผู้ผลิต

Huahao Sealing Co., Ltd. จัดจำหน่ายแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์ บุชชิ่ง และแหวนแยกในเกรดต่างๆ เช่น M106K, M120K, M140K และ M106D พร้อมบริการกลึง CNC ตามแบบหรือชิ้นงานตัวอย่าง และรายงานการทดสอบวัสดุ