Keausan merupakan ancaman yang terus-menerus terhadap pekerjaan industri, yang menambah biaya, memperpanjang waktu, dan mengorbankan efektivitas keseluruhan operasi. Material keramik merupakan cara untuk mengatasi masalah ini. Silikon Karbida (SiC) dan Tungsten Karbida (WC) merupakan dua pilihan yang umum tersedia. Kami di Keramik yang menawan, dalam artikel ini akan membandingkan kedua bahan dan efektivitasnya dalam aplikasi keausan.
Karbida silikon
Karbida Tungsten
Apa itu Karbida Silikon
Karbida Silikon terkenal karena kesesuaiannya dalam aplikasi yang sensitif terhadap suhu dan bahan kimia. Material ini merupakan gabungan unsur karbon dan silikon, dengan atom-atomnya membentuk ikatan kovalen dan memberikan material tersebut struktur kristal.
Setelah berlian, ini adalah elemen yang paling keras. Hal ini membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi yang melibatkan keausan. Karena sifat non-oksida dari Silikon Karbida, ia bebas dari korosi, yang selanjutnya meningkatkan keandalannya.
Apa itu Karbida Tungsten?
Tungsten Carbide WC, seperti namanya, adalah produk Tungsten dan karbon yang diproduksi melalui proses yang disebut Proses sintering. WC memiliki sejarah panjang penggunaan dalam aplikasi industri. Material ini siap pakai, baik untuk ketahanan terhadap keausan, abrasi, panas, atau kimia.
Karbida Silikon Vs. Karbida Tungsten dalam Aplikasi Keausan
Biaya merupakan faktor penting, tetapi bukan satu-satunya faktor yang memengaruhi pilihan material aus. Dalam jangka panjang, memahami keandalan material dalam berbagai situasi kerja seperti tekanan ekstrem, suhu, abrasi, dan paparan bahan kimia sangat penting untuk memahami efisiensinya secara keseluruhan.
Karbida Tungsten, misalnya, memiliki harga yang tinggi, yang dibenarkan oleh kekuatan tekannya yang tinggi hingga 6833Mpa. Namun, dalam operasi yang melibatkan suhu ekstrem, deformasi plastik membuat sebagian besar kekuatan ini sia-sia. Hal ini pada akhirnya membuat mereka bukan pilihan yang sangat cocok untuk aplikasi dengan tekanan tinggi. Di sisi lain, material dengan ketahanan suhu tinggi dapat terbukti menjadi alternatif yang lebih baik.
Dalam konteks ini, Silicon Carbide (SiC) adalah pilihan yang tepat. Karbida silikon paling sering digunakan dalam operasi yang membutuhkan ketahanan suhu tinggi dan ketahanan kimia. Namun, kedua keramik tersebut memerlukan pertimbangan cermat dari banyak faktor saat memilih di antara keduanya. Faktor-faktor tersebut dibahas di bawah ini.
Kondisi Abrasif
Kekerasan keramik merupakan aspek utama aplikasi keausan. Semakin keras keramik, semakin kecil kemungkinannya untuk rusak. Pada skala Mohs, tingkat kekerasan Karbida Silikon adalah 9,5, melampaui Tungsten yang hanya 8,5-9. Dengan demikian, Karbida Silikon lebih direkomendasikan dalam aplikasi yang sensitif terhadap abrasi.
Dalam hal kepadatan, SiC berada di posisi terendah dengan 3,21 g/cm³, jauh lebih rendah dari Tungesten yang 15,6 g/cm³. Kepadatan rendah ini membuat Silicon Carbide mudah ditangani. Selain itu, ketahanan goresnya yang tinggi semakin menjadikannya pilihan yang menguntungkan.
Bubur Berat dan Kondisi Pemompaan Ekstrim
Mesin bubur dan pompa harus kompatibel agar dapat bekerja secara efektif di lingkungan yang abrasif dan korosif. Karbida Silikon dianggap paling baik untuk bekerja dalam kondisi ini. Koefisien gesekannya yang rendah memastikan keausan dan kehilangan energi yang minimum.
Sebaliknya, Tungsten Carbide, karena ikatan kobaltnya, sangat rentan terhadap asam kuat. Namun, hal ini dapat diatasi melalui pelapisan kromium dan molibdenum tambahan, tetapi ini akan mengakibatkan biaya akhir yang tinggi. Dengan demikian, Silicon Carbide merupakan pilihan yang lebih baik untuk aplikasi semacam itu.
Lingkungan Bertekanan Tinggi
Aplikasi pengeboran seperti minyak dan gas melibatkan tekanan tinggi, dan segelnya masing-masing harus cukup kuat untuk menahan tekanan ini. Karbida Tungsten memiliki kombinasi yang baik antara kepadatan dan kekuatan yang tinggi, sehingga sangat cocok untuk kasus seperti itu. Namun, jika kita hanya mempertimbangkan kekuatan, Karbida Silikon juga berguna tetapi kinerjanya lebih rendah daripada Tungsten karena kepadatannya yang tinggi.
Perubahan Suhu yang Cepat
Mesin yang digunakan dalam aplikasi suhu tinggi seperti tungku harus dibuat dengan bahan yang tahan suhu. Jadi, ketahanan suhu harus dipertimbangkan saat memilih antara Silikon dan Tungsten Karbida.
Koefisien ekspansi suhu Karbida Silikon adalah sekitar 4 hingga 4,5×10⁻⁶/°C, dibandingkan dengan Tungsten yang 5,00 hingga 6,00 10⁻⁶/°C, yang rendah dan dianggap paling sesuai. Namun, itu belum semuanya. Mengenai konduktivitas termal, Silikon juga unggul dalam parameter tersebut, dengan konduktivitas berkisar antara 120 dan 170 W/mK dibandingkan dengan Tungsten yang 84 hingga 100 W/mK.
Perbedaan Daya Tahan dan Ketahanan Aus
Karbida Silikon unggul dalam hal kekuatan dan ketahanan suhu. Dalam aplikasi yang memiliki kemungkinan keausan dan gesekan tinggi, SiC dapat menjadi pilihan yang andal. Sifatnya yang non-oksidatif, ditambah dengan koefisien suhu rendah, mencegah deformasi dan memastikan ketahanannya dalam berbagai aplikasi.
Di sisi lain, kekakuan dan kekuatan Tungsten tak tertandingi. Hal ini membuat keramik tahan lama selama aplikasi bertekanan tinggi dalam jangka waktu lama. Jadi untuk aplikasi yang tidak rentan terhadap suhu dan paparan bahan kimia, Tungsten Carbide dapat menjadi solusi yang tepat.
Cara Memilih Antara Segel Mekanik Karbida Silikon dan Karbida Tungsten
Saat memilih antara silikon atau tungsten karbida, penting untuk memahami terlebih dahulu kegunaannya. Ini termasuk pertimbangan cermat terhadap berbagai aspek seperti keberadaan cairan, rentang suhu, perubahan tingkat tekanan, abrasi, dan kemungkinan korosi.
Kepadatan tungsten yang tinggi, dipadukan dengan kekuatannya yang luar biasa, membuatnya sangat cocok untuk aplikasi bertekanan tinggi. Sebaliknya, silikon karbida hanya memiliki kepadatan yang lebih rendah dan memiliki kekuatan, penanganan suhu, korosi, dan ketahanan abrasi yang lebih baik. Silikon karbida juga tetap sangat stabil saat terkena bahan kimia lainnya.
Bergantung pada analisis di atas, dapat dipastikan bahwa Karbida Silikon sangat cocok untuk semua jenis aplikasi keausan kecuali yang melibatkan tekanan ekstrem. Lebih jauh, titik harganya, yang rendah dibandingkan dengan Tungsten, membuatnya lebih disukai, tetapi pilihan akhir bergantung pada preferensi masing-masing proses.
Intinya
Baik Karbida Silikon maupun Karbida Tungsten memiliki keunggulan dan keterbatasan yang unik. Sementara Karbida Tungsten tetap menjadi pilihan populer untuk aplikasi industri, Karbida Silikon muncul sebagai alternatif yang hemat biaya dan serbaguna. Keramik yang menawan didedikasikan untuk menyediakan solusi inovatif yang disesuaikan dengan kebutuhan Anda. Hubungi kami hari ini untuk mendiskusikan proyek Anda dan temukan bagaimana keahlian kami dapat meningkatkan proses Anda.