Какие пары материалов по материалу и шероховатости поверхности минимизируют износ при абразивных керамических порошках?
При абразивных керамических порошках истирание минимизируют прежде всего износостойкие, плотные и по возможности малопористые материалы. Решающей является не только твёрдость, но и сочетание пары материалов, состояния поверхности, вязкости и конструктивного исполнения нагруженных контактом деталей.
Подходящие пары материалов
Пара керамика/керамика может быть очень износостойкой, например на основе оксида алюминия, карбида кремния или нитрида кремния. Такие пары подходят особенно тогда, когда требуются высокая твёрдость, хорошая химическая стойкость и малое загрязнение. Однако они целесообразны лишь тогда, когда конструкция учитывает также относительно низкую трещиностойкость и опасность хрупкого разрушения.
Пары твёрдый сплав/твёрдый сплав или твёрдый сплав/керамика также являются проверенными решениями, когда наряду с высокой твёрдостью требуется и определённая трещиностойкость. В частности, материалы на основе WC часто являются надёжным выбором для сильно абразивных сред, если связующая фаза и качество материала соответствуют нагрузке.
Металлы с покрытием из твёрдых материалов целесообразны, когда по конструктивным или экономическим причинам необходим металлический основной корпус. Покрытия, такие как TiN, CrN, TiAlN, DLC, или износостойкие термически напылённые слои могут заметно снизить истирание, однако они не заменяют хорошую базовую конструкцию.
Более вязкие материалы с износостойким исполнением в отдельных случаях также могут подойти, когда на первом плане стоит не максимальная твёрдость, а скорее ударная стойкость, демпфирование или соображения затрат. При очень абразивных керамических порошках они, однако, целесообразны чаще всего лишь там, где нагрузка определяется не преимущественно чистым истиранием при скольжении или течении.
Шероховатость поверхности
Для контактных поверхностей с абразивными керамическими порошками принципиально действует правило: чем глаже и плотнее поверхность, тем меньше, как правило, истирание и тем меньше также налипание частиц. Очень шероховатая поверхность может удерживать частицы, создавать локальные точки атаки и тем самым ускорять износ.
Для многих применений целесообразны тонко шлифованные или полированные поверхности, однако оптимальная шероховатость зависит от механизма контакта:
- Очень гладкие поверхности выгодны на уплотнительных поверхностях, в скользящих контактах и в зазорах с узкими допусками.
- Средняя шероховатость может быть приемлема в отдельных транспортирующих или направляющих зонах, если играют роль смазка, самоочистка или течение.
- Слишком шероховатые поверхности при абразивных порошках чаще всего неблагоприятны, поскольку частицы могут закрепляться в топографии.
Жёсткая граница вроде Ra ≤ 0,2 мкм или Ra ≤ 0,4 мкм мало полезна. Поверхность должна быть настолько гладкой, насколько это целесообразно функционально и технологически, как правило в тонко шлифованном или полированном диапазоне.
Пористость и структура
У керамических материалов важна, кроме того, низкая пористость. Открытые поры, микровыкрашивания или дефекты структуры действуют как точки атаки для абразии и как исходные точки для трещинообразования. Поэтому решающим является не только химический состав, но и плотность и качество структуры материала.
Так amixon® минимизирует истирание и внесение посторонних частиц
amixon® снижает истирание в первую очередь конструктивно: мешалки работают сознательно тихоходно (типично примерно 0,8–3,5 м/с), без зон сдавливания и удара, тотальная циркуляция SinConvex® смешивает за счёт принудительного перемешивания, а не за счёт энергоёмкого метательного и сдвигового движения — тем самым износ удерживается малым уже у источника, прежде чем вообще потребуется материаловедение. На этой основе пары материалов выбираются чётко по применению: от износостойкого основного материала через наплавку твёрдым сплавом с карбидами вольфрама и хрома и шлифуемую до гладкости бронировку для высокоабразивных порошков вплоть до сплошных покрытий из оксидной керамики или твердосплавных и керамических пластин для больших медленно вращающихся мешалок — включая ремонт на месте без демонтажа и с эффектом самополирования в высоконагруженных зонах.
Конструктивно посторонние частицы последовательно исключаются: сваренные без щелей и отшлифованные смесительные камеры без резьбовых соединений в продуктовом пространстве, смесительные валы с опорой исключительно сверху без нижнего вывода вала, динамические уплотнения вала — выполняемые в зависимости от отрасли и смешиваемого материала как сальниковая набивка, PTFE-манжета, лабиринтное или щелевое уплотнение либо как торцевое уплотнение (сухого хода, с газовой или жидкостной промывкой) — и статическое уплотнение OmgaSeal® на инспекционных дверях предотвращают как внесения от износа уплотнений и подшипников, так и загрязнение снаружи. Реально достижимые значения истирания и металлического загрязнения зависят от продукта, геометрии и режима работы; поэтому amixon® определяет их в испытательном центре с оригинальным продуктом — вплоть до полностью керамически покрытых смесителей-сушилок и реакторов синтеза, которые могут работать от тонкого вакуума до избыточного давления и примерно до 350 °C — и целенаправленно рассчитывает скорость, время смешивания и пару материалов на целевое значение, прежде чем производственная установка будет специфицирована и приобретена.
Подтверждение в испытательном центре amixon®
Перед инвестицией следует подтверждение: в испытательном центре amixon® на головной площадке в Падерборне готовы 35 испытательных установок разных типоразмеров — дополненные испытательными центрами в Японии, Индии, Таиланде, Китае, Южной Корее и США. Испытания проводятся с оригинальным продуктом, с реальными степенями наполнения и размерами загрузок, в предусмотренном диапазоне температур и давлений. Оцениваются качество смешивания, щадящая обработка продукта, внесение энергии, очищаемость и воспроизводимость в последующем серийном производстве; результаты анализируются и документируются совместно со специалистами amixon® — как надёжная основа для решения, устраняющая технические и экономические риски до покупки.