I. Definizione e panoramica

Piastra antiusura in ceramica

 

La piastra antiusura in ceramica è un tipo di componente resistente all'usura con materiali ceramici come corpo principale. I materiali ceramici possiedono caratteristiche quali elevata durezza, elevata resistenza ed eccellente resistenza all'usura. Questi materiali ceramici vengono solitamente prodotti attraverso processi come la sinterizzazione ad alta temperatura. I componenti ceramici comuni includono allumina (Al₂O₃), carburo di silicio (SiC), ecc. La ceramica di allumina ha elevata durezza, buona resistenza all'usura e forte stabilità chimica. La ceramica al carburo di silicio ha una durezza ancora maggiore e una migliore conduttività termica e può funzionare in modo eccezionale in alcuni ambienti ad alta temperatura e ad alta usura.

Vulcanizzato in gomma

 

La vulcanizzazione della gomma è un processo di modificazione chimica della gomma. Durante questo processo, le molecole di gomma subiscono reazioni di reticolazione con agenti vulcanizzanti (come lo zolfo) per formare una struttura a rete tridimensionale. La gomma vulcanizzata ha migliore elasticità, resistenza all'usura e proprietà anti-invecchiamento. Combinando la piastra antiusura in ceramica con la gomma vulcanizzata, i vantaggi di entrambi possono essere sfruttati in modo completo. Vale a dire, è possibile esercitare l'elevata resistenza all'usura della ceramica e l'elasticità della gomma può essere utilizzata per ammortizzare le forze d'impatto e assorbire le vibrazioni.

Come materiali resistenti all'abrasione

 

Questo tipo di materiale con la piastra antiusura in ceramica vulcanizzata in gomma viene utilizzato principalmente nelle occasioni in cui è richiesta resistenza all'usura. In settori quali la produzione industriale, l'estrazione mineraria e il trasporto di materiali, attrezzature e componenti sono spesso soggetti a usura causata dallo sfregamento e dall'attrito di particelle solide. Questo materiale composito resistente all'usura può ridurre efficacemente l'usura, prolungare la durata delle apparecchiature e migliorare l'efficienza produttiva.

II. Composizione chimica e caratteristiche prestazionali

Composizione chimica

 

Parte in ceramica:
Come accennato in precedenza, il componente principale della ceramica di allumina è Al₂O₃ e la sua purezza può variare in base ai requisiti di utilizzo specifici. In generale, maggiore è la purezza, migliore è la durezza e la resistenza all'usura. Il componente principale della ceramica al carburo di silicio è SiC e può anche contenere una piccola quantità di elementi impuri come carbonio libero e silicio, che influiscono in una certa misura sulle sue prestazioni. Durante il processo di produzione possono essere aggiunti alcuni fondenti o additivi per migliorare le prestazioni di sinterizzazione e le proprietà meccaniche della ceramica.

 

Parte in gomma:
Il componente principale della gomma è il polimero ad alto peso molecolare. Quelli comuni includono la gomma naturale (il componente principale è il poliisoprene) e le gomme sintetiche (come gomma stirene-butadiene, cis-1,4-gomma polibutadiene, ecc.). La gomma naturale ha una buona elasticità e resistenza alla trazione e le gomme sintetiche possono essere personalizzate in base alle diverse esigenze prestazionali. Durante il processo di vulcanizzazione, oltre ai componenti della gomma stessa, verranno aggiunte anche sostanze chimiche come agenti vulcanizzanti (come lo zolfo), acceleranti, attivatori e agenti anti-invecchiamento. Il ruolo dell'agente vulcanizzante è quello di reticolare le molecole di gomma. Gli acceleratori possono accelerare la velocità della reazione di vulcanizzazione. Gli attivatori possono migliorare l'attività dell'agente vulcanizzante e gli agenti anti-invecchiamento vengono utilizzati per prevenire l'invecchiamento della gomma dovuto a fattori quali l'ossidazione e l'esposizione alla luce durante il processo di utilizzo.

Caratteristiche prestazionali

 

Resistenza all'usura:
La stessa piastra antiusura in ceramica ha un'eccellente resistenza all'usura. La durezza dei materiali ceramici è molto superiore a quella dei materiali generali metallici e non metallici. Ad esempio, la durezza della ceramica di allumina (la durezza Mohs può raggiungere circa 9) le consente di resistere ai graffi e all'usura delle particelle solide. Quando la piastra antiusura in ceramica è vulcanizzata in gomma, la gomma può svolgere un certo ruolo protettivo, impedendo che la ceramica si rompa se sottoposta a forti impatti. Nel frattempo, la gomma può anche tamponare in una certa misura l’usura delle particelle sulla ceramica, migliorando ulteriormente la resistenza all’usura complessiva.

 

Resistenza agli urti:
La gomma vulcanizzata ha una buona elasticità e può assorbire e tamponare le forze di impatto esterne. Durante il funzionamento dell'attrezzatura, se cadono oggetti pesanti o si verificano collisioni improvvise, la parte in gomma può ridurre efficacemente i danni causati dalle forze d'impatto sulla piastra antiusura in ceramica e sul corpo dell'attrezzatura. Questa resistenza agli urti consente a questo materiale composito resistente all'usura di funzionare stabilmente in alcuni ambienti di lavoro relativamente difficili, come il sistema di trasporto del minerale nelle miniere.

 

Flessibilità e Conformabilità:
La gomma vulcanizzata conferisce all'intero materiale un certo grado di flessibilità. Ciò consente al materiale di conformarsi meglio alla superficie dell'apparecchiatura e di adattarsi a componenti dell'apparecchiatura con forme e superfici curve diverse. Ad esempio, nella protezione della parete interna delle tubazioni, questo materiale può aderire strettamente alla parete interna della tubazione, fornendo una protezione completa resistente all'usura, senza la situazione in cui alcuni materiali duri non aderiscano saldamente.

 

Stabilità chimica:
I materiali ceramici hanno una buona stabilità chimica. Le ceramiche di allumina e le ceramiche di carburo di silicio mostrano un'elevata resistenza alla corrosione in molti mezzi chimici, come nelle soluzioni acide e alcaline. Questa stabilità chimica consente al materiale composito resistente all'usura di essere utilizzato in alcuni ambienti con il rischio di corrosione chimica, come le apparecchiature di trasporto del materiale nell'industria chimica.

 

 

 

 

 

 

Grado	Rm (MPa)	Re(MPa) min	A% minimo	Akv/Jmin
Acciaio per costruzioni navali di grado A	400-520	235	22	Grado ET	Spessore (mm)
				20	Meno o uguale a 50		>50-70		>70-100
					L	C	L	C	L	C
					-	-	34	24	41	27

 

 

 

 

III. Campi applicativi e processi produttivi

Campi di applicazione

 

Industria mineraria:
È ampiamente utilizzato nelle apparecchiature di frantumazione, macinazione e trasporto dei minerali nelle miniere. Ad esempio, l'utilizzo di questo materiale composito resistente all'usura sulla parete interna della cavità di frantumazione dei frantoi e sul raschiatore dei nastri trasportatori può ridurre efficacemente l'usura delle attrezzature da parte dei minerali e migliorare la durata delle attrezzature. Durante il processo di macinazione del minerale, l'utilizzo di questo materiale come rivestimento della rettificatrice può resistere all'attrito ad alta velocità delle particelle di minerale e ridurre i costi di manutenzione.

 

Industria energetica:
Nel sistema di trasporto del carbone delle centrali termoelettriche, parti come le tubazioni di trasporto del carbone e gli scivoli di caduta del carbone sono facilmente soggetti al dilavamento e all'usura dei blocchi di carbone. Il materiale con la piastra antiusura in ceramica vulcanizzata in gomma può essere utilizzato come materiale di rivestimento per proteggere le pareti interne delle tubazioni e degli scivoli di caduta del carbone, ridurre il verificarsi di usura e blocchi e garantire il regolare trasporto del carbone.

 

Industria del cemento:
Nel processo di produzione del cemento, si verifica una grande quantità di attrito delle particelle nei collegamenti di macinazione e trasporto delle materie prime. Questo materiale composito resistente all'usura può essere utilizzato per le piastre di rivestimento dei mulini per cemento, i gusci dei trasportatori a coclea e altre parti, che possono migliorare significativamente la resistenza all'usura delle apparecchiature e ridurre i guasti delle apparecchiature e i tempi di manutenzione.

Processi di produzione

 

Preparazione della piastra antiusura in ceramica:
Per le piastre antiusura in ceramica di allumina, innanzitutto la polvere di allumina viene miscelata uniformemente con una quantità adeguata di additivi (come leganti, flussi, ecc.). Quindi, la polvere mista viene trasformata nelle forme e dimensioni richieste mediante metodi quali pressatura o stampaggio a iniezione. Dopo lo stampaggio, i corpi verdi vengono sinterizzati ad alta temperatura (generalmente, la temperatura di sinterizzazione è di circa 1600 - 1800 gradi) per far sì che le particelle di polvere di allumina si combinino completamente tra loro e formino una densa struttura ceramica. Per le piastre antiusura in ceramica al carburo di silicio, il processo è simile, ma a causa della maggiore difficoltà nella sinterizzazione del carburo di silicio, potrebbero essere necessari metodi di sinterizzazione speciali come la sinterizzazione per reazione o la sinterizzazione con pressatura a caldo.

 

Processo di vulcanizzazione della gomma:
Innanzitutto, le materie prime in gomma vengono miscelate con agenti vulcanizzanti, acceleratori, attivatori, agenti antinvecchiamento e altre sostanze chimiche in un miscelatore per produrre una mescola di gomma. Quindi, la piastra antiusura in ceramica viene posizionata in uno stampo e la gomma mescolata viene iniettata nello stampo per circondare la piastra antiusura in ceramica. In determinate condizioni di temperatura (solitamente intorno a 140 - 180 gradi) e pressione, viene eseguita la reazione di vulcanizzazione. Il tempo di reazione dipende da fattori quali il tipo di gomma e la dimensione del prodotto. Dopo la vulcanizzazione, la gomma e la piastra antiusura in ceramica vengono strettamente combinate per formare un materiale composito resistente all'usura.

 

 

 

 

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