واشر سرامیکی (مشخصات، کاربرد و نکات خرید)

در صنایع شیمیایی و مخازن سوخت، برای آب بندی و درزگیری مخازن و لوله ها از واشر استفاده می‌کنند. همچنین واشرها در خطوط لوله نفت و گاز نیز به کار برده می‌شوند تا از نشت سیالات جلوگیری شود. واشرها انواع مختلفی دارند از فلزی، پلیمری، آمیدی گرفته تا واشرهای سرامیکی. به طو کلی مواد سرامیکی دارای ویژگی‌های منحصر بفردی هستند که می‌توانند جهت افزایش کیفیت محصول جایگزین مواد دیگر شوند. در این مقاله با انواع واشرهای سرامیکی و ویژگی‌های آن‌ها آشنا می‌شویم.

واشر سرامیکی چیست؟

واشر سرامیکی جزء سرامیک‌های تکنیکال محسوب می‌شود که به دلیل خواص الکتریکی و مکانیکی مطلوب آن جایگزین بسیاری از واشرهای قدیمی گردیده است. به طور معمول دمای کاری این واشرها تا 1750 درجه سانتیگراد است. بعلت ویژگی مقاومت به خوردگی بالا در این قطعات در برابر محیط‌های اسیدی و بازی و همچنین مرطوب دوام دارند. 

انواع واشر سرامیکی

واشر های سرامیکی بر حسب کاربردشان انواع مختلفی دارند و از مواد مختلفی تهیه می‌شوند که به طور مختصر به بعضی از آن‌ها اشاره می‌گردد.

واشر گرافیت خالص (C)

واشرهای بر پایه‌ی گرافیت در دو شکل تنجد دار (گرافیت سیم دار) و بدون تنجد استفاده می‌شوند. اصلی‌ترین مشخصه‌ی واشر گرافیتی تحمل دمایی گسترده (200- تا 500 درجه‌ی سانتی‌گراد) و مقاومت شیمیایی بالاست. واشر سرامیکی گرافیتی عموما دارای یک پوشش نچسب بوده و پس از قرار گرفتن در معرض حرارت، به آسانی از فلنج جدا می‌گردد

 این واشرها عموما دارای 90-95 درصد کربن هستند. این قطعات اگر برای صنایع هسته‌ای مورد استفاده قرار بگیرند دارای درجه خلوص 99/5 درصد هستند. هرچقدر میزان کربن بیشتر باشد ، انعطاف پذیری (flexibility) واشر بیشتر می‌شود. البته لازم به ذکر است که با افزایش میزان کربن احتمال شکنندگی نیز بالا می‌رود. در چنین مواردی یک قطعه تقویت کننده فولاد ضد زنگ با ضخامت پایین در بین لایه‌های گرافیت قرار گرفته تا پایداری و استحکام واشر را بهبود بخشد.

دیگر ویژگی‌های واشر گرافیتی

• بدون رزین آلی
• استحکام فشاری بالا
• سازگاری به انواع سطوح آب بندی
• ثبات خصوصیات فیزیکی در بازه‌های دمایی متفاوت

انواع واشرهای گرافیتی 

این واشرها برحسب مواد تشکیل دهنده‌ به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند ، نظیر ورق گرافیت تقویت شده با فولاد ضد زنگ ، ورق گرافیتی فولادی کربن قلع‌دار و ورق گرافیت مش سیم . در مواردی که دمای کاری بسیار بالا باشد ، استفاده از ورق‌های گرافیتی فشرده یا فویل‌دار گزینه مناسبی به نظر می‌رسد.

کاربردهای واشر گرافیتی

واشر سرامیکی آلومینایی (Al₂O₃)

این واشرها از جنس پرسلان (چینی) آلومینا هستند. پرسلان آلومینا جزء پرکاربردترین مواد در سرامیک ساختاری است. در مصارف عمومی معمولا از آلومینا با درصد خلوص 95 درصد و در موارد خاص از آلومینا با 99/99 درصد خلوص استفاده  می‌کنند. در جدول زیر برخی از خصوصیات آلومینا نشان داده شده است.

واشر سرامیکی آلومینا از مقاومت مکانیکی و حرارتی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و سایش خوب برخوردار است و جهت عایق بندی گزینه مناسبی به نظر می‌رسد.  به دلیل عملکرد خوب واشر آلومینایی در ولتاژهای بالا و افت دی‌الکتریک پایین و همچنین مقاومت در برابر گرما و سایش، از این قطعه در صنعت نساجی استفاده می‌گردد. از دیگر کاربردهای این محصول، عایق کردن هیتر و المنت‌های شاخه‌ای است.

واشر سرامیکی زیرکونیایی (ZrO₂)

واشر زیرکونیایی به دلیل مقاومت در برابر گرما و همچنین خوردگی مصارف زیادی دارد. از این واشر در استاتورها و روتورها استفاده می‌شود. واشرهای زیرکونیایی TZP (زیرکونیای پایدار شده) به دلیل استحکام و مقاومت به سایش بالا در اتصالات شیر آب استفاده می‌شود.از دیگر کاربردهای واشر زیرکونیایی می‌توان به کاربردهای پیشرفته مانند HPLC (کروماتوگرافی مایع) ، میکرو HPLC ، پزشکی ، صنعتی و غیره اشاره نمود.

واشر سرامیکی آلومینیوم نیترید (AlN)

از اصلی‌ترین خصوصیات این ماده‌ی سرامیکی می‌توان به هدایت حرارتی بالا، انبساط حرارتی و ثابت دی‌الکتریک کم و استحکام فشاری بالا نام برد.
آلومینیوم نیترید را می‌توان به وسیله‌ی لیزر برش داد و ماشین‌کاری این ماده اندکی دشوار و پرهزینه است. در جدول زیر برخی خواص آلومینیوم نیترید آورده شده است.

واشر سرامیکی استئاتیتی

استئاتیت (Steatite) یک ماده ارزان با مقاومت الکتریکی بالا در دماهای بالا، استحکام مکانیکی خوب و ضریب افت دی الکتریک بسیار کم است. چنین خواصی این ماده را برای کاربردهای فرکانس بالا و عایق الکتریکی مناسب می‌سازد. علاوه بر این، استیاتیت یک ماده عالی برای کاربردهای الکتریکی است ؛ زیرا می توان آن را به راحتی در قالب‌های مختلفی مانند واشر، بوش، فرم‌های مقاومت، فضاها و مهره‌ها قرار داد.

قطعات استئاتیتی سختی بالایی دارند، به همین دلیل برای خرد کردن آن‌ها از موادی مانند ساینده‌های الماس استفاده می‌شود. این قطعات به روش پرس داغ (Hot Press) تولید شده و در رنگ‌های خاکستری و سفید در دسترس هستند. از واشر استئاتیتی در صنایع الکترونیک، پشتیبانی از عناصر گرمایشی و کاربردهای مشابه استفاده می‌شود.جدول زیر مشخصات استئاتیت را نشان می‌دهد. 

مزایای استفاده از واشرهای سرامیکی

• مقاومت در برابر اسید و باز
• هزینه‌ی تعمیر و نگهداری پایین
• ایجاد فشار ایزواستاتیک در قالب‌گیری
• سطح صاف و سیالیت آزاد مواد بدون انسداد
• افزایش ده برابری مقاومت لوله به سایش نسبت به لوله‌های معمولی

دلایل تخریب زودهنگام در واشرها

با توجه به اهمیت این قطعه در صنایع لازم است در انتخاب، نگهداری و شرایط استفاده از واشر دقت لازم به عمل آید در غیر اینصورت ممکن است واشر دچار تخریب گردد. از جمله این عوامل می‌توان به وجود ارتعاشات بالا یا ضربه قوچی در سیستم، عدم نصب مناسب، خزش و تغییر شکل واشر تحت فشار ثابت اشاره نمود. 

در هنگام خرید واشر سرامیکی به چه نکاتی باید توجه نمود؟

• دمای کاری که واشر در آن قرار دارد.
• نوع سیالی که قرار است با واشر در تماس باشد. 
• میزان فشاری که واشر تحمل می‌کند.
• نوع فلنچ و تعداد پیچ‌هایی که استفاده می‌شود.
• قیمت واشر سرامیکی
• مدت زمانی که باید مورد استفاده قرار بگیرد. 

جمع‌بندی

واشرهای سرامیکی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی مانند مقاومت بالا در برابر حرارت، سایش و خوردگی، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند. این واشرها به ویژه در محیط‌های با دمای بالا و شرایط سخت که نیاز به دوام و عملکرد پایدار دارند، به کار می‌روند.

واشرهای سرامیکی در صنایع مختلفی مانند صنایع هوافضا، الکترونیک، خودروسازی و تولید انرژی کاربرد دارند. در این صنایع، نیاز به موادی با استحکام بالا و مقاوم در برابر تغییرات دمایی و شیمیایی است که واشرهای سرامیکی این نیازها را برآورده می‌کنند.

در نهایت، واشرهای سرامیکی به دلیل ویژگی‌های برتر و کاربردهای گسترده، انتخاب مناسبی برای بسیاری از نیازهای صنعتی هستند. انتخاب صحیح و دقیق این واشرها بر اساس شرایط کاری و نیازهای خاص می‌تواند به افزایش کارایی و طول عمر تجهیزات کمک کند.

منابع

https://www.ceramics.net

Homepage

http://www.cerampart.com