Zużycie ścierne jest potencjalnie wyjątkowo niebezpieczne, ponieważ może zmienić krytyczne wymiary i tolerancje komponentu, spowodować szybkie pogorszenie wydajności maszyn i urządzeń, a ostatecznie nawet doprowadzić do awarii maszyny i utraty produktywności.
Klienci chcący zredukować skutki procesów zużycia i ścierania mają obecnie dostęp do standardowych elementów maszyn wykonanych z materiałów ceramicznych, które zostały specjalnie zaprojektowane do tego zadania. Marcus Schneck objaśnia liczne korzyści tych produktów i przygląda się różnym zastosowaniom, w których można wykorzystać standardowe komponenty ceramiczne.
Materiały ceramiczne o wysokiej wydajności stają się coraz ważniejsze, zwłaszcza w sektorze produkcyjnym. Dzięki ich właściwościom można osiągnąć dłuższy cykl życia produktów i spełnić szeroki zakres wymagań. Materiały ceramiczne są odporne na wysoką temperaturę i zapewniają utrzymanie higieny, co jest pożądane nie tylko w inżynierii mechanicznej, ale także w przemyśle motoryzacyjnym, spożywczym i farmaceutycznym oraz w produkcji obwodów drukowanych. Oczekuje się, że rynek ceramiki technicznej będzie rósł o 9,3% rocznie w latach 2020-2027 ze względu na zapotrzebowanie na trwałe i odporne na wysokie temperatury materiały.
Procesy zużycia i ścierania
Zużycie to postępująca utrata materiału z powierzchni ciała stałego, stanowiąca część procesów mechanicznych, np. kontaktu i ruchu względem innego ciała stałego, ciekłego lub gazowego. Z kolei ścieranie to usuwanie materiału poprzez bruzdowanie i zarysowanie/zatarcie.
Istnieją dwie podstawowe formy zużycia ściernego: ścieranie w obecności dwóch ciał i ścieranie w obecności trzech ciał. Prosty opis ścierania dwóch ciał to twarda, obrotowa powierzchnia przecinająca miękką, nieruchomą powierzchnię. Natomiast ścieranie trzech ciał można wyjaśnić jako twardą cząstkę poruszającą się między dwiema powierzchniami.
Jeśli zużycie komponentu nie zostanie rozpoznane na czas i w konsekwencji dojdzie do jego pęknięcia lub uszkodzenia, może to spowodować awarię sąsiednich części i maszyn, generując nieplanowane przestoje i zatrzymania produkcji. Trudne warunki pracy lub bardzo długie okresy między przeglądami mogą prowadzić do poważnego zużycia powierzchni komponentów, jeśli nie został zastosowany odpowiedni materiał.
Na przykład kołki ustalające, które są często używane do pozycjonowania blach, są narażone na zwiększone ścieranie w specyficznych warunkach pracy. Postępujące usuwanie materiału podczas wkładania arkuszy może wpływać na dokładność pozycjonowania uchwytu/mocowania, co wymaga użycia materiału ceramicznego.
Dlaczego warto rozważyć użycie ceramiki?
Zastosowanie wyrobów ceramicznych często zapewnia przewagę konkurencyjną – w końcu pozytywne właściwości tych materiałów są praktycznie nieskończone: wysoka stabilność wymiarowa, wytrzymałość na zginanie i odporność na zużycie to tylko kilka przykładów. Komponenty wykonane z wysokowydajnej ceramiki działają z dużą precyzją, nie wykazując praktycznie żadnych śladów zużycia, nawet przy intensywnym użytkowaniu.
W wielu zastosowaniach, w których ważną rolę odgrywa wytrzymałość elementów, opłaca się stosować elementy wykonane z wysokowydajnej ceramiki. Wyższe koszty zakupu są z nawiązką rekompensowane ich dłuższą żywotnością. Ceramika zapewnia również izolację termiczną i elektryczną. Jest to zaleta we wszystkich zastosowaniach, w których istnieje ryzyko awarii elektrycznej.
Wysokowydajne materiały ceramiczne charakteryzują się niską tendencją do adhezji w kontakcie z metalami, co zapewnia dłuższą żywotność komponentów, jeśli są używane razem z metalowymi odpowiednikami.
Odporny materiał ceramiczny dobrze sprawdza się również w przypadku dużych obciążeń mechanicznych ze względu na swoją wysoką wytrzymałość na zginanie i twardość. Dzięki wytrzymałości mechanicznej i niskiej gęstości narzędzia ceramiczne pracują precyzyjnie i niezawodnie, nie zużywając się przez długi czas, nawet przy największych obciążeniach.
Produkty ceramiczne są również bezpieczne w przypadku kontaktu z żywnością i oferują wysoką odporność na kwasy, zasady i opary. Ogólnie są niewrażliwe na chemikalia, odporne na nacisk oraz wysoką temperaturę i tym samym wytrzymują intensywne procesy czyszczenia lub konserwacji. To sprawia, że stanowią idealne komponenty do stosowania w przemyśle spożywczym i produkcji napojów oraz w służbie zdrowia, gdzie regularnie stosuje się chemikalia i kwaśne roztwory.
Standardowe komponenty maszyn zapobiegają zużyciu ściernemu
Uwzględnienie standardowych komponentów ceramicznych w procesie projektowym przynosi również inną korzyść – w razie potrzeby umożliwia zwiększenie temperatur roboczych, potencjalnie przyspieszając proces produkcji i zwiększając liczbę komponentów wytwarzanych w danym czasie.
Stosowanie standardowych elementów ceramicznych ogranicza również znacząco problem korozji, co oznacza, że części maszyn wymagają znacznie rzadszego serwisowania i wymiany ze względu na wysoką trwałość elementów. Szczególnie w przypadku wymagających zastosowań inżynierowie nie powinni unikać wyższych cen – komponenty wykonane z wysokowydajnej ceramiki po prostu opłacają się w perspektywie średnio- i długoterminowej.
Zużycie i ścieranie stanowią ciągłe wyzwanie dla przemysłu wytwórczego, w którym występuje wiele agresywnych czynników wpływających na wytrzymałość części maszyn i komponentów. Z tego powodu inżynierowie przed rozpoczęciem produkcji muszą wziąć pod uwagę wiele uwarunkowań materiałowych. Szeroka gama produktów ceramicznych norelem została zaprojektowana właśnie z myślą o pracy w najtrudniejszych warunkach i zapewnieniu trwałości użytkowej. Nawet w przypadku dużych obciążeń mechanicznych ceramiczne elementy norelem okazują się bardzo wytrzymałe i optymalnie sprawdzają się w ekstremalnych warunkach, pomagając inżynierom przedłużyć żywotność maszyn.
Oferta 60 000 standardowych komponentów maszyn firmy norelem obejmuje pełną gamę części, w tym wersje ceramiczne.
Więcej informacji na stronie www.norelem.pl
