Els segells de tungstè molibdè són components de segellat fets de metalls refractaris tungstè i molibdè, sovint en combinació, i s'utilitzen on els materials de segellat convencionals fallarien per temperatura, corrosió o desgast. Es produeixen mitjançant premsat i sinterització de pols metal·lúrgica, per emmotllament per injecció de metalls per a geometries petites complexes o per fabricació additiva on es requereixen canals de refrigeració interns o contorns personalitzats. Com que tots dos metalls són durs, densos i químicament estables, el segell acabat pot mantenir la seva forma i la geometria de la cara de segellat en condicions que destruirien un component de polímer, grafit o bronze.
Per què s'utilitzen metalls refractaris per segellar elements
El tungstè es fon a aproximadament 3422 graus i el molibdè a aproximadament 2623 graus, els punts de fusió més alts de tots els metalls disponibles comercialment. Les seves densitats són d'uns 19,3 g/cm³ per al tungstè i 10,2 g/cm³ per al molibdè, la qual cosa confereix a un segell una massa elevada per a un volum determinat i una resistència útil a la vibració i al desplaçament per pulsació de pressió. Tots dos metalls tenen una baixa expansió tèrmica i una bona conductivitat tèrmica, de manera que l'espai de segellat no canvia dràsticament en un ampli rang de temperatures. Aquesta combinació d'una resistència en calent estable, un coeficient d'expansió modest i una superfície dura i resistent al desgast és el que els fa adequats per a treballs de segellat en servei sever.
Rutes de fabricació
Metal·lúrgia de pols:la pols metàl·lica es prem en una matriu i es sinteritza sota atmosfera controlada o al buit; Aleshores, la densitat augmenta mitjançant premsa isostàtica en calent o re{0}}sinterització on es requereix una densitat total.
Emmotllament per injecció de metalls:La pols fina es barreja amb un aglutinant, modelat a la forma del segell, delimitat i sinteritzat, que s'adapta als anells de segellat petits i complexos produïts en volum.
Fabricació additiva:la geometria del segell es construeix capa per capa, permetent cavitats internes, contorns de segellat no-circulars i conjunts d'una-peça que no es poden pressionar econòmicament.
Acabats:cares de segellat esmolades, solapades o mecanitzades, sovint seguit d'un tractament superficial seleccionat per al material de la contracara d'acoblament.
La via escollida afecta la porositat, la mida del gra i la tolerància dimensional i, per tant, el rendiment de fuites del segell acabat. Un segell que s'assequi contra una contracara dura necessita un acabat superficial diferent d'un que s'executa contra un material més suau en un entorn lubricat.
Estabilitat a alta temperatura
El primer motiu per triar un segell de tungstè molibdè és la capacitat de temperatura. Tots dos metalls conserven la resistència i la duresa a temperatures a les quals els acers es suavitzen i la majoria dels materials de segellat no-metàl·lics es descomponen. Això els fa adequats per a segellats en aplicacions de segellat d'alta temperatura, com ara forns de buit i tractament tèrmic, vàlvules d'alta temperatura, equips de fusió de vidre i seccions d'escapament o turbina on la calor radiant i el cicle tèrmic són continus. El límit a la pràctica no és el punt de fusió del metall sinó el medi ambient: l'oxidació es converteix en el factor de control de l'aire a alta temperatura, de manera que els segells utilitzats en condicions oxidants normalment estan protegits pel disseny de la junta, per una atmosfera protectora o per un recobriment adequat, mentre que els ambients reductors o de buit permeten temperatures de funcionament molt més elevades.
Resistència a la corrosió
El tungstè i el molibdè resisteixen l'atac de molts àcids, àlcalis, sals i altres mitjans químics, i el molibdè en particular té una bona resistència a diversos àcids minerals. Aquesta estabilitat química proporciona als segells de tungstè molibdè una forta resistència a la corrosió en bombes, reactors i vàlvules de processos químics on un segell metàl·lic està exposat al fluid del procés. La qualificació important és que la resistència és específica de l'entorn: el molibdè és atacat per mitjans oxidants i per àlcalis forts en algunes condicions, i el tungstè torna a comportar-se de manera diferent. Per tant, la selecció del material s'ha de fer en funció de la química real del fluid, la temperatura i el contingut d'oxigen en lloc d'una declaració general que els metalls són resistents a la corrosió.
Resistència al desgast i servei mecànic
El tercer avantatge és la resistència al desgast. Un segell de tungstè molibdè pot tolerar un desgast i una fricció greus i mantenir un rendiment estable a alta pressió, alta velocitat i càrrega pesada, per això aquests segells apareixen en motors d'automòbils, bombes, compressors i equips rotatius similars. El tungstè aporta duresa i resistència al desgast abrasiu; El molibdè aporta duresa, conductivitat tèrmica i una densitat més baixa, de manera que s'utilitzen components de molibdè de tungstè compost o graduat on es necessiten tant una cara de segellat dura com un cos tolerant a danys. Quan el deure està dominat pel desgast abrasiu, un segell de carbur cimentat pot ser la millor opció, i les dues famílies sovint es comparen directament durant la selecció.
Comparació dels dos metalls
| Propietat | Tungstè | Molibdè |
|---|---|---|
| Punt de fusió | Aproximadament 3422 graus | Aproximadament 2623 graus |
| Densitat | Uns 19,3 g/cm³ | Uns 10,2 g/cm³ |
| Duresa, sinteritzat | Més alt | Més baix, més dúctil |
| Resistència al desgast | Excel·lent contra el desgast abrasiu | Bé, amb millor duresa |
| Estàndards típics de producte | ASTM B760 per a plaques, làmines i làmines de tungstè | ASTM B386 per a plaques, làmines, tires i làmines de molibdè |
| Ús típic de segellat | Cares de segellat dures i de càrrega elevada | Segells que necessiten duresa i transferència de calor |
Els valors de la propietat depenen de la puresa, la densitat i la ruta de fabricació, de manera que els valors acceptats per a un segell específic haurien de provenir del certificat de material en lloc d'una taula general.
Àrees d'aplicació
Més enllà d'equips rotatius i motors d'automòbil, els segells de tungstè molibdè es troben en forns de buit i equips de procés d'alta temperatura, en bombes químiques que manipulen medis agressius, en producció de vidre i ceràmica, en conjunts aeroespacials i de defensa i, cada cop més, en equips de processament de semiconductors on es requereix un material de segellat dens i resistent a la{0}desgasificació. En cada cas el fil conductor és el mateix: temperatura, atac químic o desgast que descarta materials més tous i menys estables.
Preguntes freqüents
P: Què és exactament un segell de tungstè molibdè?
Es tracta d'un element de segellat fet de tungstè i molibdè refractaris, generalment per metal·lúrgia de pols, emmotllament per injecció o fabricació additiva, i s'utilitza quan les altes temperatures, la corrosió o el desgast descarten els materials de segellat convencionals.
P: Per què aquests segells són adequats per al servei d'alta temperatura?
El tungstè i el molibdè tenen els punts de fusió més alts dels metalls comercials i conserven la resistència i la duresa a temperatures que suavitzen l'acer i descomponen els materials de segellat no-metàl·lics.
P: Els segells de tungstè molibdè resisteixen tots els productes químics?
No. Resisteixen molts àcids, àlcalis i sals, però la resistència depèn del medi específic, la temperatura i el contingut d'oxigen, de manera que la selecció s'ha de basar en l'entorn de servei real.
P: Quin metall s'ha de triar per a una cara de segellat amb molta càrrega?
El tungstè es prefereix quan predominen la duresa i la resistència al desgast abrasiu, mentre que el molibdè s'escull quan la duresa, la transferència de calor i el pes més baix són més importants.
P: Com canvia la ruta de fabricació el rendiment del segell?
El premsat i la sinterització, l'emmotllament per injecció i la fabricació additiva donen diferents porositats, mida del gra i tolerància, que controlen la taxa de fuites, l'acabat superficial i la resistència mecànica.
P: Els segells de tungstè molibdè són una alternativa als segells de carbur?
Són una alternativa en molts treballs corrosius i d'alta temperatura, però on domina el desgast abrasiu, els segells de carbur cimentat sovint segueixen sent l'opció més econòmica i es comparen durant la selecció.
