¿Qué pares de materiales, en cuanto a material y rugosidad superficial, minimizan la abrasión con polvos cerámicos abrasivos?
Con polvos cerámicos abrasivos, la abrasión se minimiza sobre todo con materiales resistentes al desgaste, densos y con la menor porosidad posible. Lo decisivo no es solo la dureza, sino también la combinación de par de materiales, estado de la superficie, tenacidad y dimensionado constructivo de los componentes sometidos a contacto.
Pares de materiales adecuados
La combinación cerámica/cerámica puede ser muy resistente al desgaste, por ejemplo a base de óxido de aluminio, carburo de silicio o nitruro de silicio. Estos pares resultan especialmente adecuados cuando se exigen una elevada dureza, una buena resistencia química y una escasa contaminación. Sin embargo, solo son razonables si la construcción tiene también en cuenta la tenacidad a la fractura relativamente baja y el riesgo de fallo frágil.
Las combinaciones metal duro/metal duro o metal duro/cerámica son igualmente soluciones acreditadas cuando, además de una elevada dureza, se necesita cierta tenacidad a la fractura. En particular, los materiales a base de WC son con frecuencia una elección robusta para medios muy abrasivos, siempre que la fase ligante y la calidad del material se adecuen a la carga.
Los metales con recubrimiento de materiales duros son razonables cuando, por motivos constructivos o económicos, se requiere un cuerpo base metálico. Los recubrimientos como TiN, CrN, TiAlN, DLC o las capas proyectadas térmicamente resistentes al desgaste pueden reducir claramente la abrasión, pero no sustituyen a una buena construcción de base.
Los materiales más tenaces con un dimensionado resistente al desgaste pueden ser igualmente adecuados en casos concretos cuando no está en primer plano la dureza máxima, sino más bien la resistencia al impacto, la amortiguación o los aspectos de coste. Con polvos cerámicos muy abrasivos, sin embargo, solo suelen ser razonables allí donde la solicitación no está determinada principalmente por la abrasión pura de deslizamiento o de flujo.
Rugosidad superficial
Para las superficies de contacto con polvos cerámicos abrasivos rige en principio: cuanto más lisa y densa sea la superficie, menor será por lo general la abrasión y menor será también la adherencia de partículas. Una superficie muy rugosa puede retener partículas, crear puntos de ataque locales y acelerar así el desgaste.
Para muchas aplicaciones son razonables las superficies finamente rectificadas o pulidas, pero la rugosidad óptima depende del mecanismo de contacto:
- Las superficies muy lisas son favorables en superficies de sellado, contactos deslizantes y holguras con tolerancias estrechas.
- Una rugosidad media puede ser aceptable en algunas zonas de transporte o de guiado cuando intervienen la lubricación, la autolimpieza o el flujo.
- Las superficies demasiado rugosas son en general desfavorables con polvos abrasivos, porque las partículas pueden anclarse en la topografía.
Un límite rígido como Ra ≤ 0,2 µm o Ra ≤ 0,4 µm resulta poco útil. La superficie debería ser tan lisa como sea razonable desde el punto de vista funcional y de fabricación, normalmente en el rango finamente rectificado o pulido.
Porosidad y microestructura
En los materiales cerámicos es además importante una porosidad reducida. Los poros abiertos, los microdesprendimientos o los defectos de la microestructura actúan como puntos de ataque para la abrasión y como puntos de partida para la formación de fisuras. Por ello no solo es decisiva la composición química, sino también la densidad y la calidad de la microestructura del material.
Así minimiza amixon® la abrasión y la entrada de partículas extrañas
amixon® reduce la abrasión en primer lugar por vía constructiva: las herramientas mezcladoras trabajan deliberadamente a bajas revoluciones (típicamente aprox. 0,8–3,5 m/s), sin zonas de aplastamiento ni de impacto; el flujo total SinConvex® mezcla mediante recirculación forzada en lugar de mediante movimientos de lanzamiento y cizalla de alta energía, con lo que el desgaste se mantiene reducido ya en su origen, antes de que la ingeniería de materiales tenga que intervenir. Sobre esta base, los pares de materiales se seleccionan claramente según la aplicación: desde un material base resistente al desgaste, pasando por el recargue por soldadura de aleaciones duras con carburos de tungsteno y de cromo y por blindajes rectificables para polvos altamente abrasivos, hasta recubrimientos cerámicos de óxido en toda la superficie o plaquitas de metal duro o cerámica para órganos mezcladores grandes y de giro lento, incluida la reparación in situ sin desmontaje y con efecto de autopulido en las zonas sometidas a mayor solicitación.
Constructivamente se excluyen de forma consecuente las partículas extrañas: las cámaras de mezclado soldadas sin juntas y pulidas, sin uniones roscadas en el espacio de producto, los ejes de mezclado apoyados exclusivamente arriba y sin paso de eje inferior, las juntas dinámicas de eje – ejecutadas, según el sector y el producto, como empaquetadura de prensaestopas, junta labial de PTFE, junta de laberinto o de holgura o como cierre mecánico (en seco, con barrido de gas o de líquido) – y la junta estática OmgaSeal® en las puertas de inspección impiden tanto las entradas por desgaste de juntas y rodamientos como la contaminación desde el exterior. Los valores de abrasión y de contaminación metálica realmente alcanzables dependen del producto, de la geometría y del modo de operación; amixon® los determina por ello en el centro de ensayos con el producto original, hasta llegar a reactores de síntesis y mezclado-secado íntegramente recubiertos de cerámica, operables desde vacío fino hasta sobrepresión y hasta unos 350 °C, y dimensiona la velocidad, el tiempo de mezclado y el par de materiales de forma específica hacia el valor objetivo, antes de especificar una instalación de producción e invertir en ella.
Respaldo en el centro de ensayos de amixon®
Antes de la inversión está la demostración: en el centro de ensayos de amixon®, en la sede central de Paderborn, están disponibles 35 instalaciones de prueba en distintos tamaños, complementadas por centros de ensayos en Japón, India, Tailandia, China, Corea del Sur y los Estados Unidos Los ensayos se realizan con el producto original, con grados de llenado y tamaños de lote reales, en el rango de temperatura y presión previsto. Se evalúan la calidad de mezcla, la protección del producto, la aportación de energía, la limpiabilidad y la reproducibilidad en el posterior servicio en serie; los resultados se evalúan y documentan junto con los expertos de amixon®, como base de decisión sólida que despeja los riesgos técnicos y económicos antes de la compra.