Anyagismeret – Kerámia
A kerámia kifejezés számos szervetlen, nemfémes anyagra utal. Az iparban használt kerámiákat nagy teljesítményű kerámiának vagy műszaki kerámiának nevezik. A speciális és fejlett gyártási eljárásokkal gyártott nagy teljesítményű kerámiákat a gépgyártás számos területén alkalmazzák. Az alábbiakban ismertetjük az anyag előnyeit és lehetséges felhasználási területeit.
További információk a kerámiáról
- Korrózióálló
- Rendkívül szilárd
- Nagy hőállóságú
- Nagy kopásállóságú
- Különböző formák
A nagy teljesítményű kerámia meghatározása
A kerámia fémes és nem fémes elemek vegyületeiből áll. A görög eredetű keramos szó jelentése "fazekasagyag". A kerámia szó mind anyagra, mind az abból készült termékre vonatkozik.
A nagy teljesítményű kerámiák, más néven műszaki kerámiák, pontos megmunkálásukban különböznek a hagyományos kerámiáktól. A titok a mikroszerkezetben rejlik. A pozitív tulajdonságokat a szemcsézet határozza meg, amelynek a tisztaság és a szemcseméret szempontjából egy meghatározott tűréshatáron belül kell lennie.
A szintetikusan előállított kerámiapor kémiai tisztasága és homogenitása megfelel ezeknek a magas követelményeknek, amelyeket a természetben előforduló nyersanyagok nem tudnak biztosítani. Az ebből eredő változatos nagy teljesítményű kerámiák a gépgyártásban alkalmazhatók.
A kerámia tulajdonságai
- Korrózióálló
- Vegyszerálló
- Nem hővezető
- Nem mágneses
- Alacsony elektromos vezetőképesség (módosítható)
- Duktilis alakíthatóság
- Rendkívüli szilárdság és méretstabilitás
- Nagy kopásállóságú
- Rendkívül hőálló
Nagy kopásállóság és keménység
Más anyagcsoportokkal összehasonlítva a kerámiák rendkívüli keménységet mutatnak. A anyag szerkezetétől és típusától függően különbségek láthatók. A keménységvizsgálat Vickers (HV) módszerrel történik. A fémes anyagokkal ellentétben a kerámia anyagoknál szobahőmérsékleten nem lépnek fel plasztikus deformációk. Mégis a próbatesten mérhető benyomódás keletkezik, amelyet erős sugár- és oldalirányú repedések kísérnek.
Az általunk használt Si3N4 kerámia Vickers-keménysége eléri az 1700 HV 10 értéket. Összehasonlításképpen, a szokásos csapágyacél 100Cr6 keménysége közel 700 HV 10.
Nagy hőállóságú
- Mivel a kerámiák magas hőmérsékleten is megőrzik szilárdságukat és merevségüket, magas hőmérsékleten is használhatók.
- Az anyag hővezető képessége a porozitástól és a szemcsemérettől függ. A kis hézagok és a levegő rossz hővezető képessége a kerámia kedvező tulajdonságát, az alacsony hővezető képességet kölcsönzi.
- A gyártási eljárás befolyásolja a maximális alkalmazási hőmérséklet.
A nagy teljesítményű kerámiák áttekintése
| Áttekintés | Termékpélda |
|---|---|
| CERAZUR | |
| Z141 | |
| Si3N4 |
A nagy teljesítményű kerámiák felhasználási területei
Számos területen, ahol a fémek és a műanyagok problémát okoznak a folyamatban, nagy teljesítményű kerámiákat alkalmaznak. Az anyag előnyei és pozitív tulajdonságai egyre újabb felhasználási területeket és bővülő értékesítési piacot tárnak fel.
Vegyipar, élelmiszeripar és gyógyszeripar
Ezen iparágak különleges követelményei speciális anyagok, például nagy teljesítményű kerámiák használatát teszik szükségessé. Bizonyos tulajdonságoknak, mint például a savakkal és lúgokkal, valamint a koptató anyagokkal szembeni ellenállásnak köszönhetően a kerámia szűrőkben, burkolatokban, töltőanyagokban, szerelvényekben és szelepekben alkalmazható. A kiváló korrózióállóság és más anyagokkal szembeni csekély reakciókészség alapján kizárt, hogy nem kívánatos kémiai reakciók lépjenek fel a munkadarab anyagával. Ez megakadályozza a végtermék károsodását. Bizonyos kerámiák megfelelnek az élelmiszeripari speciális higiéniai előírásoknak. Az egyik termékpélda a kerámia támasztócsap
Elektronikai ipar
A gyártás speciális követelményei miatt az elektronikai ipar is speciális anyagokat igényel. Az érzékeny és összetett megmunkálandó alkatrészek és a nagy ciklusszámok olyan követelmények, amelyek megkövetelik a kerámia használatát.
Az egyébként gyakran használt műanyag közel sem olyan kopásálló, mint a kerámia. Az elektronikai ipar további követelménye a felhasznált anyagok elektromos és elektromágneses semlegessége. A nagy- és kisfrekvenciás, valamint az indukciós alkalmazásoknál is a nagy teljesítményű kerámia anyagok jöhetnek számításba.
Autóipar
A mai autóipari gyártósorokat az automatizálás maximális kihasználtsága és az állásidők elkerülése jellemzi. Az itt megoldandó műszaki kihívás az élettartam, ill. üzemidő maximalizálása. A nagy teljesítményű kerámiák pozitív tulajdonságai, mint például a rendkívüli szilárdság, a nagy kopás-, korrózió- és hőállóság, növelik a folyamatok megbízhatóságát és minőségét. Az alacsony kopás meghosszabbítja az élettartamot és csökkenti az alkatrészcserék közötti intervallumokat.
Példaként a kerámia felfogócsapokat említhetjük meg. A nagyon nagy csereintervallumú és ciklusszámú készülékeknél a felfogócsapok kompenzálják a nagyon nagy kopást. A készülék élettartama így a többszörösére növelhető.