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11. Sep 2018

Keramik gegen Verschleiß

Schutzschichten werden üblicherweise in dünnen Lagen aufgebracht. Sobald diese abgenutzt sind, unterliegt das Grundmaterial wieder hohen Verschleißraten. Anstelle von Beschichtungen können Rührorganflügel oder komplette Rührorgane aus Vollkeramik hergestellt werden. Gegenüber einer Beschichtung bietet die massive Keramikstruktur den Vorteil der gleichen Härte im gesamten Bauteil. Ein direkter Vergleich mit Stahl oder Legierungen zeigt, dass die Lebensdauer eines Rührorganes in abrasiver Umgebung durch massive Keramikbauteile um den Faktor 10 - 20 erhöht werden kann. Der Einsatz von Hochleistungskeramik empfiehlt sich nicht nur in der Rohstoff- oder Baustoffindustrie, wo verschlissene Bauteile zu enormen Ausfallkosten führen können. Hochreine Materialien wie Siliziumverbindungen für die Elektronikindustrie oder Medizintechnik erlauben keine Kontamination durch Metallabrieb. Keramik ist hier auch das Material der Wahl.

Aufgrund der jüngsten Fortschritte bei der Bearbeitung von Keramiken ist es möglich, komplexe Rührorgangeometrien mit einem Durchmesser von bis zu zwei Metern herzustellen. Diese Ingenieurkeramiken zeichnen sich durch hervorragende Materialeigenschaften aus, die sie geradezu prädestinieren für den harten Einsatz in der Prozessindustrie: eine konstante Festigkeit auch bei sehr hohen Temperaturen, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenhärte. Dennoch ist es eine wesentliche Voraussetzung für die Auslegung solcher Rührorgane, ihre hydraulischen und Schwingungsbeanspruchungen genau zu kennen. Diese Belastungen, die bei  intensivem Mischen entstehen, werden z.B. durch numerische Strömungssimulationen (CFD) bestimmt. Da die keramischen Bauteile stoßempfindlich sind, bedarf es außerdem eines spezifischen Know-hows für ein zuverlässiges Design.







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