I. Definition und Überblick

Verschleißplatte aus Keramik

 

Keramik-Verschleißplatten sind eine Art verschleißfeste Komponente mit keramischen Materialien als Hauptkörper. Keramische Werkstoffe zeichnen sich durch Eigenschaften wie hohe Härte, hohe Festigkeit und hervorragende Verschleißfestigkeit aus. Diese Keramikmaterialien werden normalerweise durch Prozesse wie Hochtemperatursintern hergestellt. Zu den üblichen Keramikkomponenten gehören Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliziumkarbid (SiC) usw. Aluminiumoxidkeramik weist eine hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit und eine starke chemische Stabilität auf. Siliziumkarbidkeramik weist eine noch höhere Härte und eine bessere Wärmeleitfähigkeit auf und kann in einigen Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Verschleiß hervorragende Leistungen erbringen.

In Gummi vulanisiert

 

Die Gummivulkanisation ist ein chemischer Modifizierungsprozess für Gummi. Während dieses Prozesses gehen Gummimoleküle Vernetzungsreaktionen mit Vulkanisationsmitteln (wie Schwefel) ein, um eine dreidimensionale Netzwerkstruktur zu bilden. Der vulkanisierte Gummi hat eine bessere Elastizität, Verschleißfestigkeit und Anti-Aging-Eigenschaften. Durch die Kombination der keramischen Verschleißplatte mit vulkanisiertem Gummi können die Vorteile beider umfassend genutzt werden. Das heißt, die hohe Verschleißfestigkeit von Keramik kann genutzt werden und die Elastizität von Gummi kann zur Pufferung von Stoßkräften und zur Absorption von Vibrationen genutzt werden.

Als abriebfeste Materialien

 

Diese Art von Material mit in Gummi einvulkanisierter Keramik-Verschleißplatte wird hauptsächlich dort eingesetzt, wo Verschleißfestigkeit erforderlich ist. In Bereichen wie der industriellen Produktion, dem Bergbau und der Materialförderung unterliegen Geräte und Komponenten häufig einem Verschleiß, der durch die Abscheuerung und Reibung fester Partikel verursacht wird. Dieses verschleißfeste Verbundmaterial kann den Verschleiß wirksam reduzieren, die Lebensdauer der Ausrüstung verlängern und die Produktionseffizienz verbessern.

II. Chemische Zusammensetzung und Leistungsmerkmale

Chemische Zusammensetzung

 

Keramikteil:
Wie bereits erwähnt, ist Al₂O₃ der Hauptbestandteil von Aluminiumoxidkeramik und seine Reinheit kann je nach spezifischen Anwendungsanforderungen variieren. Generell gilt: Je höher die Reinheit, desto besser sind Härte und Verschleißfestigkeit. Der Hauptbestandteil von Siliziumkarbidkeramiken ist SiC, und es kann auch eine geringe Menge an Verunreinigungselementen wie freiem Kohlenstoff und Silizium enthalten, was seine Leistung in gewissem Maße beeinträchtigt. Während des Herstellungsprozesses können einige Flussmittel oder Zusatzstoffe hinzugefügt werden, um die Sinterleistung und die mechanischen Eigenschaften von Keramik zu verbessern.

 

Gummiteil:
Der Hauptbestandteil von Kautschuk ist hochmolekulares Polymer. Zu den gebräuchlichsten gehören Naturkautschuk (Hauptbestandteil ist Polyisopren) und synthetischer Kautschuk (wie Styrol-Butadien-Kautschuk, cis-1,4-Polybutadienkautschuk usw.). Naturkautschuk weist eine gute Elastizität und Zugfestigkeit auf, und synthetischer Kautschuk kann an unterschiedliche Leistungsanforderungen angepasst werden. Während des Vulkanisationsprozesses werden neben den Bestandteilen des Gummis selbst auch chemische Substanzen wie Vulkanisationsmittel (z. B. Schwefel), Beschleuniger, Aktivatoren und Alterungsschutzmittel hinzugefügt. Die Aufgabe des Vulkanisationsmittels besteht darin, Gummimoleküle zu vernetzen. Beschleuniger können die Reaktionsgeschwindigkeit der Vulkanisation beschleunigen. Aktivatoren können die Aktivität des Vulkanisationsmittels verbessern, und Alterungsschutzmittel werden verwendet, um zu verhindern, dass Gummi aufgrund von Faktoren wie Oxidation und Lichteinwirkung während des Gebrauchsprozesses altert.

Leistungsmerkmale

 

Verschleißfestigkeit:
Die keramische Verschleißplatte selbst weist eine hervorragende Verschleißfestigkeit auf. Die Härte keramischer Materialien ist viel höher als die allgemeiner metallischer und nichtmetallischer Materialien. Beispielsweise ermöglicht die Härte von Aluminiumoxidkeramik (die Mohs-Härte kann etwa 9 erreichen) eine Widerstandsfähigkeit gegen Kratzer und Abnutzung durch feste Partikel. Wenn die Keramik-Verschleißplatte in Gummi vulkanisiert wird, kann der Gummi eine gewisse Schutzfunktion übernehmen und verhindern, dass die Keramik bei starken Stößen reißt. Gleichzeitig kann der Gummi in gewissem Maße auch den Verschleiß von Partikeln auf der Keramik abfedern und so die allgemeine Verschleißfestigkeit weiter verbessern.

 

Schlagfestigkeit:
Vulkanisierter Gummi hat eine gute Elastizität und kann äußere Aufprallkräfte absorbieren und abfedern. Wenn während des Betriebs von Geräten schwere Gegenstände herunterfallen oder plötzliche Kollisionen auftreten, kann das Gummiteil den durch die Aufprallkräfte verursachten Schaden an der keramischen Verschleißplatte und am Gerätekörper wirksam reduzieren. Diese Schlagfestigkeit ermöglicht es diesem verschleißfesten Verbundmaterial, in einigen relativ rauen Arbeitsumgebungen, wie zum Beispiel dem Erzfördersystem in Bergwerken, stabil zu arbeiten.

 

Flexibilität und Anpassungsfähigkeit:
Der vulkanisierte Gummi verleiht dem gesamten Material eine gewisse Flexibilität. Dadurch kann sich das Material besser an die Oberfläche des Geräts anpassen und sich an Gerätekomponenten mit unterschiedlichen Formen und gekrümmten Oberflächen anpassen. Beispielsweise kann dieses Material beim Innenwandschutz von Rohrleitungen eng an der Innenwand der Rohrleitung haften und so einen umfassenden verschleißfesten Schutz bieten, ohne dass einige harte Materialien nicht fest haften.

 

Chemische Stabilität:
Keramische Materialien weisen eine gute chemische Stabilität auf. Aluminiumoxidkeramik und Siliziumkarbidkeramik weisen in vielen chemischen Medien, beispielsweise in sauren und alkalischen Lösungen, eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Diese chemische Stabilität ermöglicht den Einsatz des verschleißfesten Verbundwerkstoffs in bestimmten Umgebungen, in denen das Risiko chemischer Korrosion besteht, beispielsweise in Materialförderanlagen in der chemischen Industrie.

 

 

 

 

 

 

Grad	Rm (MPa)	Re(MPa) min	A% min	Akv/J min
Schiffbaustahl der Güteklasse A	400-520	235	22	ET-Abschluss	Dicke (mm)
				20	Kleiner oder gleich 50		>50-70		>70-100
					L	C	L	C	L	C
					-	-	34	24	41	27

 

 

 

 

III. Anwendungsgebiete und Herstellungsprozesse

Anwendungsfelder

 

Bergbau:
Es wird häufig in der Erzzerkleinerungs-, Mahl- und Förderausrüstung in Bergwerken eingesetzt. Beispielsweise kann die Verwendung dieses verschleißfesten Verbundmaterials an der Innenwand des Brechhohlraums von Brechern und am Abstreifer von Förderbändern den Verschleiß der Ausrüstung durch Erze wirksam reduzieren und die Lebensdauer der Ausrüstung verbessern. Während des Erzmahlprozesses kann die Verwendung dieses Materials als Auskleidung der Mahlmaschine der Hochgeschwindigkeitsreibung von Erzpartikeln standhalten und die Wartungskosten senken.

 

Energiewirtschaft:
Im Kohlefördersystem von Wärmekraftwerken unterliegen Teile wie die Kohleförderleitungen und Kohlefallrutschen leicht der Auswaschung und dem Verschleiß der Kohleblöcke. Das Material mit der in Gummi vulkanisierten keramischen Verschleißplatte kann als Auskleidungsmaterial verwendet werden, um die Innenwände von Rohrleitungen und Kohlefallrutschen zu schützen, das Auftreten von Verschleiß und Verstopfungen zu reduzieren und eine reibungslose Förderung der Kohle zu gewährleisten.

 

Zementindustrie:
Bei der Zementherstellung kommt es in den Mahl- und Fördergliedern der Rohstoffe zu großer Partikelreibung. Dieses verschleißfeste Verbundmaterial kann für die Auskleidungsplatten von Zementmühlen, die Gehäuse von Schneckenförderern und andere Teile verwendet werden, wodurch die Verschleißfestigkeit von Geräten erheblich verbessert und Geräteausfälle und Wartungszeiten reduziert werden können.

Herstellungsprozesse

 

Vorbereitung der Keramik-Verschleißplatte:
Bei Verschleißplatten aus Aluminiumoxidkeramik wird zunächst Aluminiumoxidpulver gleichmäßig mit einer geeigneten Menge an Zusatzstoffen (wie Bindemitteln, Flussmitteln usw.) gemischt. Anschließend wird das gemischte Pulver durch Verfahren wie Pressen oder Spritzgießen in die erforderlichen Formen und Größen gebracht. Nach dem Formen werden die Grünkörper bei hoher Temperatur gesintert (im Allgemeinen liegt die Sintertemperatur bei etwa 1600 - 1800 Grad), damit sich die Aluminiumoxidpulverpartikel vollständig miteinander verbinden und eine dichte Keramikstruktur bilden. Für Verschleißplatten aus Siliziumkarbidkeramik ist der Prozess ähnlich, aber aufgrund der größeren Schwierigkeit beim Sintern von Siliziumkarbid können spezielle Sinterverfahren wie Reaktionssintern oder Heißpresssintern erforderlich sein.

 

Kautschukvulkanisationsprozess:
Zunächst werden die Gummirohstoffe mit Vulkanisiermitteln, Beschleunigern, Aktivatoren, Alterungsschutzmitteln und anderen chemischen Substanzen in einem Mischer zu einem zusammengesetzten Gummi vermischt. Dann wird die keramische Verschleißplatte in eine Form gelegt und der zusammengesetzte Gummi wird in die Form eingespritzt, um die keramische Verschleißplatte zu umgeben. Unter bestimmten Temperatur- (normalerweise etwa 140 - 180 Grad) und Druckbedingungen wird die Vulkanisationsreaktion durchgeführt. Die Reaktionszeit hängt von Faktoren wie der Art des Gummis und der Größe des Produkts ab. Nach der Vulkanisation werden der Gummi und die keramische Verschleißplatte fest miteinander verbunden, um ein verschleißfestes Verbundmaterial zu bilden.

 

 

 

 

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