Silisyum Karbür ve Tungsten Karbür Nedir?
Silisyum karbür (SiC) ve tungsten karbür (WC), mekanik salmastralarda sürtünen yüzey çiftini oluşturan iki sert malzemedir. Silisyum karbür, seramik bir bileşik olarak en yüksek sertliği ve ısıl iletkenliği sunar; tungsten karbür ise metalik bağlayıcısı sayesinde daha tok davranır, darbeye ve kenar kırılmasına karşı daha dayanıklıdır.
Yüzey çifti, bir salmastranın ömrünü en çok belirleyen bileşendir: kaçak buradan başlar, sürtünme ısısı burada üretilir ve aşınma burada ilerler. Bu nedenle malzeme kararı akışkan analizinin hemen ardından verilir. Temel çalışma prensibi için mekanik salmastra nedir rehberine bakabilirsiniz.
Bu rehber silisyum karbürün iki üretim tipini, tungsten karbürün bağlayıcı seçeneklerini, karbon grafiti ve alümina seramiği karşılaştırır; hangi çiftin hangi akışkana uygun olduğunu ve DIN 24960 / EN 12756 malzeme kodlarını tablolarla verir. Salmastra tiplerinin sınıflandırması için mekanik salmastra çeşitleri yazısına bakabilirsiniz.
Silisyum Karbür Tipleri: Sinterlenmiş SSiC ve Reaksiyon Bağlı RBSiC
Sinterlenmiş silisyum karbür (SSiC), serbest silisyum içermeyecek biçimde basınçsız sinterlenir. Yapısında çözünebilir metalik faz bulunmadığı için pratikte tüm pH aralığında, kuvvetli asitlerde ve kostik çözeltilerde kararlı kalır. Sertliği yaklaşık 2.500 HV mertebesindedir ve salmastra yüzey malzemeleri arasında en yüksek aşınma direncini verir.
Reaksiyon bağlı silisyum karbür (RBSiC veya SiSiC), gözenekli karbon iskeletin ergimiş silisyumla doldurulmasıyla üretilir; yapıda yaklaşık %8–15 oranında serbest silisyum kalır. Bu faz kuvvetli alkalilere, sıcak kostiğe ve hidroflorik asite karşı zayıftır. Buna karşılık üretimi daha ekonomiktir, büyük ve karmaşık geometrilerde daha kolay elde edilir.
Her iki tip de metallerle kıyaslanabilir ısıl iletkenliğe sahiptir; sürtünme ısısını yüzeyden hızla uzaklaştırdıkları için termal şok davranışları iyidir. Kuvvetli alkali, kostik temizlik döngüsü veya yüksek saflık gerektiren proseslerde SSiC; temiz su ve nötr endüstriyel akışkanlarda RBSiC yeterli olur.
Tungsten Karbür: Kobalt ve Nikel Bağlayıcı Farkı
Tungsten karbür, sert WC tanelerinin metalik bir bağlayıcıyla sinterlenmesiyle elde edilen bir sermet malzemedir. Sertliği silisyum karbürün altında kalır (yaklaşık 1.500 HV), ancak kırılma tokluğu belirgin biçimde daha yüksektir. Titreşim, kavitasyon ve hidrolik darbe altında yüzey kenarları kırılmaz; tungsten karbür salmastra bu yüzden ağır hizmet pompalarında tercih edilir.
Bağlayıcı fazı, korozyon davranışını belirler. Kobalt bağlayıcılı kalite daha tok ve daha ekonomiktir; ancak asidik ortamda kobalt seçici olarak çözünür, taneler desteğini kaybeder ve yüzeyden kopar. Nikel bağlayıcılı kalite asitlere ve deniz suyuna karşı belirgin biçimde daha dirençlidir, buna karşılık mekanik dayanımı bir miktar düşüktür.
Tungsten karbür yoğun bir malzemedir; büyük çaplı yüzeylerde dönen kütleyi ve maliyeti artırır. Isıl iletkenliği yüksektir ama silisyum karbürün altında kaldığı için çok yüksek PV değerlerinde genellikle SiC ile eşleştirilir. Ürün verisinde tungsten karbür yüzey seçeneği MS-7 gibi MEGASEAL serisi modellerinde listelenir.
Karbon Grafit: Kendinden Yağlama ve Emdirme Tipleri
Karbon grafit, katmanlı yapısı sayesinde kendi kendini yağlayan tek salmastra yüzey malzemesidir. Sürtünme katsayısı düşüktür, karşı yüzeye uyum sağlar ve kısa süreli kuru çalışmaya diğer malzemelerden çok daha toleranslıdır. Yumuşak olduğu için küçük partikülleri yapısına gömer; ancak partikül yükü yüksek akışkanlarda hızla aşınır.
Gözenekli karbon iskelet, emdirme ile sızdırmaz hâle getirilir ve emdirme malzemesi karbonun kimyasal ve sıcaklık sınırını belirler. Reçine emdirilmiş kaliteler genel amaçlı su ve kimyasal uygulamalarda kullanılır; antimon emdirilmiş kaliteler daha yüksek basınç ve sıcaklık taşır, blister oluşumuna karşı daha dayanıklıdır.
Karbon grafit tek başına değil, daima sert bir karşı yüzeyle çalışır. Sert–yumuşak çift düşük sürtünme ve düşük kaçak verir; iki sert yüzeyin birlikte çalıştığı kombinasyonlar ise aşındırıcı ortamlara ayrılır. Elastomer ve metalik bileşenler dahil malzemelerin genel görünümü için sızdırmazlık ürünlerinde malzeme seçimi rehberini inceleyin.
Alümina Seramik: Ekonomik Yüzey ve Termal Şok Sınırı
Alümina seramik (Al₂O₃), salmastra yüzeyleri arasında en ekonomik sert malzemedir. Saflık oranı arttıkça sertliği ve aşınma direnci yükselir. Oksitleyici ortamlarda ve temiz suda kararlıdır; ancak kuvvetli asit ve alkalilerde silisyum karbür kadar geniş çalışma penceresi sunmaz.
Zayıf yönü ısıl iletkenliğidir. Sürtünme ısısını yüzeyden yeterince hızlı uzaklaştıramadığı için termal şoka duyarlıdır; ani sıcaklık değişimi veya kısa bir kuru çalışma yüzeyde çatlak başlatabilir. Bu nedenle yüksek PV değerlerinde ve kuru çalışma riski taşıyan hatlarda alümina yerine silisyum karbür seçilir.
Alümina, karbon grafitle eşleştirildiğinde temiz su ve düşük basınçlı genel uygulamalarda uzun ömür verir; maliyet belirleyici olduğunda doğru karardır.
Salmastra Yüzey Malzemeleri Karşılaştırma Tablosu
Aşağıdaki tablo nitel bir ön eleme aracıdır; verilen değerler genel mühendislik literatüründeki yaklaşık aralıkları yansıtır ve üretici malzeme listesiyle doğrulanmalıdır.
| Özellik | SSiC (Q1) | RBSiC (Q2) | Tungsten karbür (U) | Alümina (V) | Karbon grafit (A/B) |
|---|---|---|---|---|---|
| Sertlik | Çok yüksek (≈ 2.500 HV) | Çok yüksek (≈ 2.200 HV) | Yüksek (≈ 1.500 HV) | Orta-yüksek | Düşük |
| Isıl iletkenlik | Çok yüksek | Çok yüksek | Yüksek | Düşük | Orta |
| Kimyasal direnç | Çok yüksek, tüm pH aralığı | Yüksek; kuvvetli alkali ve HF sınırlı | Kobalt bağlayıcıda orta, nikelde yüksek | Yüksek; oksitleyici ortamda iyi | Emdirme malzemesine bağlı |
| PV limiti | Çok yüksek | Yüksek | Yüksek | Orta | Orta; karşı yüzeye bağlı |
| Aşındırıcı akışkan | Çok uygun | Uygun | Uygun | Sınırlı | Uygun değil |
| Termal şok | İyi | İyi | İyi | Zayıf | Çok iyi |
| Tokluk ve darbe dayanımı | Düşük (kırılgan) | Düşük (kırılgan) | Yüksek | Düşük (kırılgan) | Orta |
| Göreli maliyet | Yüksek | Orta | Yüksek | Düşük | Düşük-orta |
Hangi Yüzey Çifti Hangi Akışkana Uygun?
Yüzey çifti seçimi akışkanın partikül yükü, yağlama kabiliyeti ve kimyasal agresifliğiyle başlar; basınç ve hız bu kararı daraltır. Genel kural, çiftin en az bir tarafının diğerinden yumuşak olmasıdır; iki sert yüzey yalnızca aşındırıcı ortamlar için ayrılır.
| Yüzey çifti | Tipik akışkan ve koşul | Seçim gerekçesi |
|---|---|---|
| SiC / SiC (Q1/Q1 veya Q2/Q2) | Aşındırıcı partikül, çamur, madencilik ve kağıt hamuru hatları | İki sert yüzey partikül gömülmesine izin vermez, aşınma hızı düşük kalır; kuru çalışmayı tolere etmez |
| SiC / karbon grafit (Q1/B) | Temiz su, genel amaçlı pompalar ve kimya prosesleri | Düşük sürtünme, düşük güç kaybı ve düşük kaçak |
| WC / karbon grafit (U/B) | Titreşim, hidrolik darbe ve viskoz akışkan taşıyan ağır hizmet pompaları | Tungsten karbürün tokluğu yüzey kenarının kırılmasını önler |
| WC / SiC (U/Q1) | Yüksek basınç ve yüksek yüzey yükü | Tokluk ile yüksek ısıl iletkenliğin birlikte gerektiği durum |
| Alümina / karbon grafit (V/A) | Temiz su, düşük basınçlı ev ve bahçe pompaları | Ekonomik çözüm; akışkan temiz, yük düşük |
| SSiC / SSiC (Q1/Q1) | Kuvvetli alkali, kostik ve hidroflorik asit içeren akışkanlar | Serbest silisyum içermediği için kimyasal atak riski yok |
DIN 24960 ve EN 12756 Malzeme Kodları
DIN 24960 ve EN 12756, salmastra yüzey ve elastomer malzemelerini harf kodlarıyla tanımlar; sipariş ve yedek parça yazışmalarında ortak dil budur. Bağlayıcı karşılıkları kod listelerindeki yaygın kullanımı yansıtır ve kesin karşılık üretici malzeme listesinden doğrulanmalıdır.
| Kod | Malzeme | Tipik kullanım |
|---|---|---|
| Q1 | Sinterlenmiş silisyum karbür (SSiC) | Aşındırıcı ve kimyasal olarak agresif akışkanlar |
| Q2 | Reaksiyon bağlı silisyum karbür (RBSiC) | Genel endüstriyel akışkanlar, ekonomik sert yüzey |
| U1 | Tungsten karbür, kobalt bağlayıcılı (yaygın kullanım) | Darbe ve titreşimin yüksek, akışkanın nötr olduğu hatlar |
| U2 | Tungsten karbür, nikel bağlayıcılı (yaygın kullanım) | Asidik ortamlar ve deniz suyu |
| A | Antimon emdirilmiş karbon grafit | Yüksek basınç ve sıcaklık, blister riski taşıyan uygulamalar |
| B | Reçine emdirilmiş karbon grafit | Genel amaçlı su ve kimyasal uygulamalar |
| V | Alümina seramik (Al₂O₃) | Temiz su ve düşük yüklü ekonomik uygulamalar |
Meccanotecnica Umbra Turkey Serilerinde Yüzey Malzemeleri
Meccanotecnica Umbra Turkey, İtalyan mekanik salmastra üreticisi Meccanotecnica Umbra S.p.A.'nın Türkiye şirketidir. İstanbul İkitelli OSB'den; otomotiv, beyaz eşya ve endüstriyel pompalar için mekanik salmastra, yumuşak salmastra, conta ve döner mafsal üretir ve tedarik eder.
Aşağıdaki tablo ürün verisindeki yüzey malzemelerini ve sınır değerleri verir. Silisyum karbür ve karbon grafit endüstriyel serilerin ortak seçeneğidir; tungsten karbür ve seramik yüzeyler MEGASEAL serisi modellerde listelenir.
| Seri | Yüzey malzemeleri (ürün verisi) | Sınır değerler |
|---|---|---|
| DPS | SiC, karbon | 12 bar, -20…180 °C; DIN 24960 / EN 12756 uyumlu |
| DRM1-S | SiC, karbon | 16 bar, -20…180 °C; konik yaylı, bağımlı dönüş yönü |
| HUHNSEAL | SiC, karbon | 25 bar, -40…260 °C; tek ve çift kartuş |
| MS-7 | SiC, tungsten karbür, karbon | 25 bar, -50…220 °C; EN 12756, 14-200 mm mil çapı |
| DR2-S | SiC, karbon | 30 bar, -30…220 °C; korumalı çoklu yay, dengelenmiş |
Yüzey Malzemesi Seçim Kontrol Listesi
Malzeme kararını aşağıdaki altı soru daraltır; cevaplar netleştiğinde geriye genellikle tek bir uygun yüzey çifti kalır.
- Akışkan aşındırıcı partikül içeriyor mu? İçeriyorsa iki sert yüzeyli SiC/SiC çifti gerekir.
- pH aralığı ne? Kuvvetli alkali, sıcak kostik veya hidroflorik asit varsa RBSiC değil SSiC seçilir.
- Asit veya deniz suyu var mı? Tungsten karbürde kobalt yerine nikel bağlayıcılı kalite istenir.
- Kuru çalışma riski var mı? Karbon grafitli çift kısa kesintileri tolere eder; alümina seramik ve iki sert yüzeyli çiftler (SiC/SiC, WC/SiC) tolere etmez, karbon karşı yüz tercih edilir.
- Basınç ve hız çarpımı (PV) yüksek mi? Isıl iletkenliği yüksek silisyum karbür yüzey ısıyı hızla uzaklaştırır.
- Titreşim veya hidrolik darbe var mı? Kırılgan seramik yerine tok tungsten karbür daha güvenlidir.
Doğru Yüzey Çiftiyle Devam Edin
Seri bazında yüzey ve elastomer seçenekleri ve teknik PDF'ler için ürün kataloğunu inceleyin; akışkan bilgisi ve çalışma noktası paylaşıldığında uygun kombinasyon birlikte belirlenir.
