Jakie pary materiałów, pod względem materiału i chropowatości powierzchni, minimalizują ścieranie przy ściernych proszkach ceramicznych?
Przy ściernych proszkach ceramicznych ścieranie minimalizują przede wszystkim materiały odporne na zużycie, zwarte i możliwie ubogie w pory. Decydująca jest nie tylko twardość, ale również połączenie pary materiałów, stanu powierzchni, udarności i konstrukcyjnego doboru elementów obciążonych kontaktowo.
Odpowiednie pary materiałów
Ceramika/ceramika może być bardzo odporna na zużycie, na przykład na bazie tlenku glinu, węgliku krzemu lub azotku krzemu. Takie pary nadają się szczególnie wtedy, gdy wymagane są wysoka twardość, dobra odporność chemiczna i niskie zanieczyszczenie. Są jednak sensowne tylko wtedy, gdy konstrukcja uwzględnia również stosunkowo niską odporność na pękanie i niebezpieczeństwo kruchego zniszczenia.
Węglik spiekany/węglik spiekany lub węglik spiekany/ceramika to również sprawdzone rozwiązania, gdy obok wysokiej twardości potrzebna jest także pewna odporność na pękanie. W szczególności materiały na bazie WC są dla silnie ściernych mediów często wyborem odpornym, o ile faza wiążąca i jakość materiału odpowiadają obciążeniu.
Metale z powłokami z materiałów twardych są sensowne wtedy, gdy z powodów konstrukcyjnych lub ekonomicznych konieczny jest metalowy korpus podstawowy. Powłoki takie jak TiN, CrN, TiAlN, DLC lub odporne na zużycie natryskowe powłoki termiczne mogą wyraźnie zmniejszyć ścieranie, nie zastępują jednak dobrej konstrukcji podstawowej.
Materiały bardziej wytrzymałe, o wykonaniu odpornym na zużycie, mogą w pojedynczych przypadkach również być odpowiednie, gdy na pierwszym planie stoi nie maksymalna twardość, lecz raczej odporność na uderzenia, tłumienie lub aspekty kosztowe. Przy bardzo ściernych proszkach ceramicznych są one jednak najczęściej sensowne tylko tam, gdzie obciążenie nie jest określane przede wszystkim przez samo ścieranie poślizgowe lub przepływowe.
Chropowatość powierzchni
Dla powierzchni kontaktowych ze ściernymi proszkami ceramicznymi obowiązuje zasadniczo: im gładsza i zwarta powierzchnia, tym mniejsze jest zwykle ścieranie i tym mniejsze jest również przyleganie cząstek. Bardzo chropowata powierzchnia może zatrzymywać cząstki, tworzyć lokalne punkty zaczepienia i tym samym przyspieszać zużycie.
Dla wielu zastosowań sensowne są powierzchnie drobno szlifowane lub polerowane, ale optymalna chropowatość zależy od mechanizmu kontaktu:
- Bardzo gładkie powierzchnie są korzystne przy powierzchniach uszczelniających, kontaktach poślizgowych i szczelinach o wąskich tolerancjach.
- Średnia chropowatość może być akceptowalna w niektórych obszarach transportu lub prowadzenia, gdy rolę odgrywają smarowanie, samoczyszczenie lub przepływ.
- Zbyt chropowate powierzchnie są przy ściernych proszkach najczęściej niekorzystne, ponieważ cząstki mogą zakotwiczać się w topografii.
Sztywna granica, taka jak Ra ≤ 0,2 µm albo Ra ≤ 0,4 µm, jest mało pomocna. Powierzchnia powinna być tak gładka, jak jest to sensowne funkcjonalnie i technologicznie, typowo w obszarze drobno szlifowanym lub polerowanym.
Porowatość i struktura
Przy materiałach ceramicznych ważna jest ponadto niska porowatość. Otwarte pory, mikrowykruszenia lub wady struktury działają jako punkty zaczepienia dla ścierania i jako punkty wyjścia powstawania pęknięć. Dlatego decydujący jest nie tylko skład chemiczny, ale również zwartość i jakość struktury materiału.
W ten sposób amixon® minimalizuje ścieranie i wnikanie cząstek obcych
amixon® redukuje ścieranie najpierw konstrukcyjnie: mieszadła pracują świadomie wolnoobrotowo, typowo około 0,8 do 3,5 m/s, bez stref zgniatania i uderzenia, a pełne przemieszczanie objętości SinConvex® miesza poprzez wymuszone przemieszczanie, a nie przez energetyczny ruch rzutu i ścinania – zużycie jest dzięki temu utrzymywane na małym poziomie już u źródła, zanim technika materiałowa musi w ogóle zadziałać. Na tej podstawie pary materiałów są dobierane wyraźnie według zastosowania: od materiału podstawowego odpornego na zużycie, przez napawanie stopami twardymi z węglikami wolframu i chromu oraz szlifowalne opancerzenie do wysoce ściernych proszków, aż po pełnopowierzchniowe powłoki z ceramiki tlenkowej lub płytki z węglika spiekanego i ceramiki dla dużych, wolno obracających się mieszadeł – wraz z naprawą na miejscu bez demontażu i z efektem samopolerowania w strefach silnie obciążonych.
Konstrukcyjnie cząstki obce są konsekwentnie wykluczane: spawane bez szczelin, szlifowane komory mieszania bez połączeń gwintowych w przestrzeni produktowej, wały mieszające łożyskowane wyłącznie od góry bez dolnego przepustu wału, dynamiczne uszczelnienia wału – wykonywane, w zależności od branży i mieszaniny, jako szczelnica, uszczelka wargowa PTFE, uszczelnienie labiryntowe lub szczelinowe albo jako uszczelnienie czołowe (pracujące na sucho, przepłukiwane gazem lub cieczą) – oraz statyczne uszczelnienie OmgaSeal® w drzwiach inspekcyjnych zapobiegają zarówno wnikaniu z zużycia uszczelnień i łożysk, jak i zanieczyszczeniu z zewnątrz. Realnie osiągalne wartości ścierania i zanieczyszczenia metalicznego zależą od produktu, geometrii i reżimu pracy; amixon® ustala je dlatego w centrum prób z produktem oryginalnym – aż po w pełni ceramicznie powlekane suszarko-mieszalniki i reaktory syntezy, które można eksploatować od drobnej próżni do nadciśnienia i do około 350 °C – i dobiera prędkość, czas mieszania oraz parę materiałów celowo pod wartość docelową, zanim instalacja produkcyjna zostanie wyspecyfikowana i staną się konieczne nakłady inwestycyjne.
Zabezpieczenie w centrum prób amixon®
Przed inwestycją stoi dowód: w centrum prób amixon® w siedzibie głównej w Paderborn gotowe jest 35 instalacji próbnych w różnych wielkościach – uzupełnionych o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym, przy realnych stopniach napełnienia i wielkościach wsadów, w przewidzianym zakresie temperatury i ciśnienia. Oceniane są jakość mieszania, łagodność wobec produktu, wprowadzanie energii, zdolność do czyszczenia i powtarzalność w późniejszej pracy seryjnej; wyniki są analizowane i dokumentowane wspólnie z ekspertami amixon® – jako wiarygodna podstawa decyzji, która usuwa ryzyka techniczne i ekonomiczne przed zakupem.