Bronzefyldte PTFE-tætninger: Avanceret slidstærk løsning til højtryks- og højhastighedsapplikationer

IMG_20230912_110618_看图王(1)

Principper for materialedesign

CuSn6-bronze-PTFE-kompositten opnår synergistisk ydeevne:

Komponent Fungere Mekanisme
PTFE-matrix Kemisk inertitet / Lav friktion (μ=0,02–0,1) Molekylær kædeglidning
Bronze (25–40%) Varmeledningsevne ↑800% Metallisk varmenetværk (k=4,5 W/m·K)
Grafit (5%) Grænsesmøring Dannelse af transferfilm

Formel for sammensat densitet:
ρcomp = ρPTFE % PTFE + ρBronze % Bronze 100
(Optimeret densitet: 2,8–3,2 g/cm³)


Gennembrud inden for præstationer

(ASTM D3702 / ISO 11014 testdata)

Parameter Ren PTFE 25% Bronze 40% Bronze
Termisk ledningsevne 0,25 W/m·K 2.1 4,5
PV-grænse 0,5 MPa·m/s 0,85 1.2
CTE (×10⁻⁶/K) 120 45 25
Hårdhed (Shore D) 55 68 72
Slid (mg/1000 omdr.) 35 9 5

Vigtigste fordele:

  • Varmeafledning60% kortere termisk vej forhindrer PTFE-smeltning (>150°C)
  • DimensionsstabilitetCTE matcher metaller (stål CTE=11,5×10⁻⁶/K)
  • SlidstyrkeBronzepartikler bærer 60% belastning

Innovativ struktur

Triple-gradient tætningssystem (>20 MPa):

[Primær tætning] ┌─40% Bronze ┐ → Tryk/termisk belastning ├─25% Gradient┤ → Spændingsbuffering [Fleksibel zone] └─Ren PTFE ┘ → Deformationskompensation

Dynamisk tætningsmekanisme:

  • Lavt tryk: PTFE-laget kompenserer for huller (18-22% kompression)
  • Højt tryk: Bronzeholdigt lag modstår ekstrudering (<0,03 mm mellemrum)
  • Pulserende belastninger: Bronzenetværk absorberer vibrationer (↓80% slid ved gnavning)

Ekstreme forholdsapplikationer

Anvendelse Løsning Verifikation
Vindmøllepitchcylindre 30% bronze PTFE trinforseglinger PV=0,9 MPa·m/s ved -50°C
Sprøjtestøbningsenheder Dobbeltgradient glideringe >150k cyklusser ved 230°C
Skibsrorsystemer Bronze-PTFE + 304SS bagside Nul korrosion ved 35 MPa havvand

Testdata for hydraulisk system (35 MPa):

Metrisk NBR-tætning Bronze-PTFE Forbedring
Lækage 23,5 ml/min 0,8 ↓96%
Friktion ved brud 4500 N 1200 ↓73%
Levetid 1.800 timer 12.000 ↑567%

Fremstillingsproces

Gradientkomprimering:

  1. Pulverlagdeling: 40%→25%→0% bronzegradient
  2. Koldpresning: 30 MPa ved 80°C (forhindrer PTFE-fibrillering)
  3. Trinvis sintring:
    • Trin 1: 300°C×2t (aflastning)
    • Trin 2: 380°C×4t (molekylær diffusion)

Overfladeteknik:

  • Plasmaætsning: 15-20% overfladeporøsitet
  • Vakuumimprægnering: PFAE fluorolube-infusion

Udvælgelsesretningslinjer

Tilstand Anbefalet Undgå
Trykudsving ≥30% bronze + anti-ekstruderingsring Uforstærket PTFE
>200°C drift ≥40% bronzelag <15% bronzeindhold
Slibende medier ≥70 Shore D overflade Ubehandlede overflader
>1 m/s frem- og tilbagegående 3–5% grafittilsætning Tørre kørselsforhold

Næste generations forskning og udvikling:

  • Smarte tætninger: Indlejrede FBG-sensorer til overvågning af kontaktspænding
  • Biomimetiske strukturer: Bikagebronzeskelet (↓30 vægt%)
  • Nanobelægninger: WS₂/MoS₂ flerlagsfilm (μ↓ til 0,01)

Opslagstidspunkt: 18. juli 2025