Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliziumkarbid und Siliziumnitrid sind die Hauptmaterialien, die bei der Herstellung von keramischen Pumpenkolben verwendet werden. Im Allgemeinen werden Keramikkolben durch Trockenpressen und isostatisches Pressen hergestellt und dann bei erhöhten Temperaturen zu dichten Abschnitten gesintert. Aufgrund der hohen Härte, Biege- und Verschleißfestigkeit des Endprodukts sowie des hervorragenden thermischen Wirkungsgrades verdrängen Kolben aus Keramik zunehmend konventionelle Metallkolben.

Hauptvorteile und Eigenschaften

1. Aufgrund der hervorragenden Korrosionsbeständigkeit von Keramik sind diese Kolben ideal für den Einsatz in Meerwasser und bestimmten anderen extremen Korrosionsumgebungen geeignet.

2. Da Keramik eine geringere Dichte als Stahl hat, hat sie auch ein geringeres Gewicht, was die Fliehkraft des Außenrings beim Hochgeschwindigkeitsspinnen um 50 % reduziert und dessen Lebensdauer deutlich verlängert.

3. Da der Ausdehnungskoeffizient von Kolben auf Keramikbasis sehr klein ist, kann der Pumpenkolben bei konstantem Achsabstand in einer Atmosphäre mit extremeren Temperaturunterschieden betrieben werden.

4. Der Kolben auf Keramikbasis hat eine Härte, die mit der von Wolframmaterial vergleichbar ist. Es handelt sich um ein hochverschleißfestes Material, das bei hohen Drehzahlen sehr wenig verschleißt und dessen Lebensdauer das Zehnfache eines herkömmlichen Metall-Stahl-Kolbens übersteigt. Bei Verwendung im Bereich der hin- und hergehenden Kolben kann die Hubgeschwindigkeit 300 Mal pro Minute überschreiten. Die Lebensdauer des Kolbens beträgt mehr als das Fünf- bis Zehnfache eines herkömmlichen Metallkolbens.

5. Da Keramik einen höheren Elastizitätsmodul als Stahl hat, widersteht es einer Verformung unter Belastung, was es vorteilhaft macht, die Arbeitsgeschwindigkeit zu verbessern und eine höhere Präzision zu erzielen.

Materialeigenschaften

ARTIKEL	EINHEIT	Aluminiumoxid\|A950	Aluminiumoxid\|A990	Zirkonia\|YSZ95	Siliziumnitrid\|GPSN
Hauptinhalt	-	95% Al2O3	99% Al2O3	ZrO2>94,5%	Si3N4>90%
Farbe	-	Weiß / Rosa	Elfenbein	Weiß / Schwarz / Blau	Schwarzgrau
Dichte	g/cm²³	3.70	3.85	5.95	3.22
Vickers-Härte	Gpa	14	17	12	15
Biegefestigkeit	Mpa	310	360	800	580
Druckfestigkeit	Mpa	2,200	2,500	2,500	2,200
Elektrischer widerstand	·cm	GG gt;10¹⁴	GG gt;10¹⁴	GG gt;10¹⁰	GG gt;10¹²
Durchschlagsfestigkeit	KV/mm	15	17	9	19
Dielektrizitätskonstante	1 MHz	8	9	28	9.6
Wärmeleitfähigkeit	W/m.K	25	29	2.2	27
max. Arbeitstemperatur	℃ / °F	1,500 / 2,730	1,650 / 3,000	800 / 1,470	1,200 / 2,190
Beständigkeit gegen Temperaturschock	△T(℃)	210	230	260	750
Wärmeausdehnungskoeffizient (25 - 1.000 ℃)	10^-6 /K	7 - 9	7 - 9	11 - 13	3 - 4

∆ Die oben genannten Daten dienen nur zu Referenz- und Vergleichszwecken. Die genauen Daten variieren je nach Herstellungsverfahren und Teilekonfiguration.

Im Allgemeinen sind die Effizienz und die Kosten von Kolben aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliziumkarbid und Siliziumnitrid denen von Ganzstahlwellen überlegen, was erhebliche Einsparungen bei Ausfallzeiten und Reparaturen sowie eine Reduzierung des Ausschusses und des Lagerbestands ermöglicht Welle ersatzteile.

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