Het juiste seal face materiaal kies je op basis van drie factoren: het gepompte medium, de bedrijfstemperatuur en de druk waaronder de seal werkt. Voor de meeste standaardtoepassingen volstaat een combinatie van siliciumcarbide en carbon grafiet, maar agressieve media, hoge temperaturen of specifieke hygiëne-eisen vragen om een andere aanpak. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over mechanical seal materiaal selectie, van basisprincipes tot specifieke industrietoepassingen.
Welke seal face materialen worden het meest gebruikt in de industrie?
De meest gebruikte seal face materialen in de industrie zijn siliciumcarbide (SiC), wolfraamcarbide (WC) en carbon grafiet. Deze drie materialen vormen de basis van vrijwel alle mechanical seal combinaties in de industrie. Siliciumcarbide scoort hoog op hardheid en chemische bestendigheid, wolfraamcarbide biedt uitstekende slijtvastheid, en carbon grafiet fungeert als zelfsmerende tegenloper.
Naast deze drie kom je in de praktijk ook keramiek (aluminiumoxide) tegen, met name in eenvoudigere of goedkopere toepassingen. Keramiek is harder dan staal maar brozer dan carbide-varianten, waardoor het minder geschikt is voor toepassingen met trillingen of thermische schokken.
De keuze voor een specifiek loopvlak materiaal hangt altijd samen met de tegenloper. Een mechanical seal bestaat uit twee loopvlakken die tegen elkaar draaien, en de combinatie van die twee materialen bepaalt hoe goed de seal presteert en hoe lang hij meegaat.
Hoe beïnvloedt het gepompte medium de materiaalkeuze?
Het gepompte medium bepaalt in grote mate welk seal face materiaal je kunt gebruiken, omdat sommige vloeistoffen bepaalde materialen aantasten of de smering tussen de loopvlakken verstoren. Zuren, logen, oplosmiddelen en abrasieve media stellen elk andere eisen aan de chemische en mechanische bestendigheid van het materiaal.
Enkele praktische richtlijnen per mediumtype:
- Zuren en logen: Siliciumcarbide (SiSiC of SSiC) biedt de beste chemische weerstand. Carbon grafiet is gevoelig voor oxiderende zuren en moet in die gevallen worden vermeden.
- Abrasieve media (slurries, suspensies): Kies voor harde materialen aan beide zijden, zoals SiC tegen SiC. Zachte materialen slijten snel bij vaste deeltjes in het medium.
- Koud water of lichte vloeistoffen: Carbon grafiet als tegenloper werkt goed, mits het medium voldoende smering biedt. Bij zeer dunne vloeistoffen kan de smeerfilm te dun worden.
- Koolwaterstoffen en oliën: Wolfraamcarbide gecombineerd met carbon grafiet is hier een beproefde keuze.
- Stoom en hete vloeistoffen: Siliciumcarbide verdraagt hoge temperaturen beter dan de meeste andere materialen.
Vergeet ook de temperatuur niet mee te nemen in je overweging. Sommige materialen, zoals bepaalde carbon grafiet kwaliteiten, verliezen bij hoge temperaturen hun structurele integriteit of oxideren sneller.
Wat is het verschil tussen gelijke en ongelijke materiaalcombinaties?
Bij een gelijke materiaalcombinatie bestaan beide loopvlakken uit hetzelfde materiaal, zoals SiC tegen SiC. Bij een ongelijke combinatie gebruik je twee verschillende materialen, zoals SiC tegen carbon grafiet. Het verschil zit in de slijtage, de smering en de gevoeligheid voor droogloop.
Ongelijke combinaties zijn de standaard in de meeste industriële toepassingen. Carbon grafiet als zelfsmerende tegenloper zorgt voor een stabiele smeerfilm en beschermt het hardere materiaal. Dit werkt goed zolang het medium voldoende smering biedt.
Gelijke combinaties, met name SiC tegen SiC, zet je in bij abrasieve media of toepassingen waar de smeerfilm onbetrouwbaar is. Beide vlakken zijn dan zo hard dat slijtage door vaste deeltjes minimaal blijft. Het nadeel is dat gelijke combinaties gevoeliger zijn voor thermische schokken en iets minder vergevingsgezind zijn bij kleine uitlijningsfouten.
Wanneer kies je voor siliciumcarbide in plaats van wolfraamcarbide?
Siliciumcarbide is de betere keuze bij chemisch agressieve media, hoge temperaturen of toepassingen waarbij gewicht een rol speelt. Wolfraamcarbide presteert beter bij zware mechanische belasting, hoge druk en toepassingen waarbij de seal regelmatig droogloopt of trillingen ervaart.
Siliciumcarbide bestaat in twee hoofdvarianten die elk hun eigen toepassingsgebied hebben:
- Reactiegebonden SiC (SiSiC): Goedkoper en breed inzetbaar, maar minder bestand tegen sterk alkalische media zoals natronloog.
- Gesinterd SiC (SSiC): Hogere chemische bestendigheid, ook tegen logen. Dit is de keuze voor de meest veeleisende chemische omgevingen.
Wolfraamcarbide is zwaarder en duurder, maar biedt een hogere taaiheid. Het is minder gevoelig voor breuk bij mechanische schokken en verdraagt hogere contactdrukken beter. In toepassingen met viskeuze media of bij pompen die regelmatig starten en stoppen, is wolfraamcarbide vaak de robuustere keuze.
Welke materialen zijn geschikt voor de voedings- en farmaceutische industrie?
Voor de voedings- en farmaceutische industrie zijn FDA-gecertificeerde materialen vereist. In de praktijk betekent dit dat je kiest voor siliciumcarbide of speciaal gecertificeerde carbon grafiet kwaliteiten, gecombineerd met elastomeren en metalen die voldoen aan FDA- en EC1935/2004-normen.
De loopvlakken zelf zijn doorgaans niet het grootste aandachtspunt, maar de secundaire afdichtingen en metalen componenten wel. Standaard carbon grafiet kan impregnatiemiddelen bevatten die niet levensmiddelenbestendig zijn. Voor deze sectoren gebruik je carbon grafiet zonder harsimpregnatie of met een goedgekeurde impregnatie.
Siliciumcarbide is in beide varianten (SiSiC en SSiC) chemisch inert en laat geen stoffen los in het medium, wat het tot een veilige keuze maakt voor hygiënische toepassingen. Gecombineerd met EPDM of PTFE als secundaire afdichting voldoe je aan de strenge eisen van de farmaceutische en voedingsindustrie.
Kan een verkeerd seal face materiaal worden gecorrigeerd via revisie?
Ja, bij revisie van een mechanical seal is het mogelijk om de loopvlakken te vervangen door een ander materiaal. Dit maakt revisie niet alleen een kostenbesparende optie, maar ook een moment om de materiaalkeuze te heroverwegen op basis van ervaringen in de praktijk.
Tijdens revisie worden de loopvlakken geïnspecteerd op slijtagepatronen. Die patronen vertellen veel over de oorzaak van falen: abrasieve slijtage wijst op een verkeerde materiaalkeuze bij deeltjeshoudende media, thermische schade wijst op onvoldoende koeling of een verkeerde materiaalcombinatie bij hoge temperaturen. Op basis van die analyse kies je bij revisie bewust voor een betere combinatie.
Niet alle materiaalwisselingen zijn zonder meer mogelijk. De afmetingen van de loopvlakken moeten passen binnen de bestaande sealbehuizing, en soms vraagt een andere materiaalkeuze ook om aanpassingen aan de seal support of koeling. Een goede technische beoordeling vooraf voorkomt dat je van het ene probleem in het andere stapt.
Hoe wij helpen bij de keuze van het juiste seal face materiaal
De juiste materiaalkeuze voor een mechanical seal vraagt om kennis van het medium, de procesomstandigheden en de beschikbare materiaalcombinaties. Wij helpen je daar graag concreet bij, of het nu gaat om een nieuwe seal of een revisie van een bestaande.
- We analyseren de slijtagepatronen van je huidige seals om de oorzaak van falen te achterhalen
- We adviseren de meest geschikte loopvlak materialen op basis van jouw specifieke medium en procesomstandigheden
- We reviseren mechanical seals van nagenoeg alle merken en typen, inclusief het vervangen van loopvlakken door een betere materiaalcombinatie
- We leveren FDA- en EC1935/2004-gecertificeerde producten voor de voedings- en farmaceutische industrie
- We bewerken loopvlakken tot 350 millimeter diameter in onze eigen werkplaats in Wezep
Twijfel je over het juiste mechanical seal materiaal voor jouw toepassing, of wil je een bestaande seal laten reviseren met een betere materiaalkeuze? Neem contact met ons op en we denken graag met je mee.
