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塞隆陶瓷的这些应用,都能大幅提高工业效率!
2020年08月12日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:419
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提高工业企业的生产效率,是提高其经济效益的基本环节,而提高了企业的经济效益,就能有效推动当地经济的发展。在生产过程中,有很多方式可以缩短生产所需的时间,最常用的一种方式,就是采用性能更优秀的材料替换原有的工件,通过降低损耗来达到提高生产效率的目的。

其中,塞隆(Sialon)陶瓷是被制造业钟爱的选择之一。Sialon是硅,铝,氧和氮的首字母缩写Si-al-o-n,证明它是一种结合了“Al”和“O”的氮化硅基陶瓷,是由Si3N4Si、N原子被Al或(Al+M)(M=Li、Cu、Mg、Y、R等)及O原子置换所形成的一大类固溶体的总称,因其晶体构型不同而具有不同的结构和性质。

塞隆陶瓷制品

与许多高级陶瓷一样,赛隆与大多数金属,聚合物和复合材料相比,具有出色的高温热机械性能。当正确使用时,它所提供的各项材料性能都可以用来显着提高系统效率。以下就是一些由于在工业中使用赛隆陶瓷而减少了损耗的示例。

工业磨损:喷嘴

生产出更轻、更高效的汽车是汽车制造商永远的追求,因此近年来他们开始使用铝制变速箱外壳以减轻汽车的重量。但这些铝材在被制成变速箱之前,需要涂覆上CuSn确保其硬度达到要求,而在此之前则需要通过喷砂工艺对铝表面进行粗化处理,以方便涂层附着。由于陶瓷砂的硬度较大,很容易对喷嘴造成磨损,因此喷嘴材料的选择至关重要。

塞隆陶瓷喷嘴

International Syalons最近的一项研究发现,某型号的塞隆陶瓷喷嘴可使用814个小时以上,而目前最坚硬的工程材料之一碳化钨材料制成的喷嘴,仅可使用20-25个小时。根据这个结果,再结合每个消耗品喷嘴的价格和每次更换喷嘴的停机时间进行计算。研究人员计算出,若将全部喷嘴都替换为塞隆陶瓷,那每台机器可节省约6500英镑/年,整个客户集团每年可节省高达25万英镑。这个例子就很好地说明了材料的特性(该例中的是硬度)是如何改善操作效率(易损件磨损和停机时间),从而显著提高生产率和降低成本。

熔融金属加工:保护管

铝是地球上含量最多的金属,其低密度和耐腐蚀的特点使它的合金制品常常用于建筑、汽车运输、航空航天及食品包装等行业。在制造铝制品(如汽车合金车轮或饮料罐等轧制产品)时,需要在炉子将铝加热至其熔点(根据合金成分不同,约650-750℃),在这个温度下,熔融铝液具有极强的腐蚀性,任何与其接触的物体表面都需要具有很强的抗腐蚀性和热稳定性才能免受损坏。

铝铸造厂使用的热电偶保护套

而塞隆陶瓷具有突出的不湿润行为和耐熔铝腐蚀的特性。此外,它在空气中的最高工作温度为1200℃,抗热震性为900℃,即使在最苛刻的铝加工环境中也很稳定。与钛酸铝(Al2TiO2)或氮化物键合碳化硅(NBSC)相比,塞隆陶瓷的使用寿命大大提高——如果处理和维护得当,许多保护管可使用12个月。此外,塞隆陶瓷密度低、强度高,管壁可以做得更薄。总体来说,使用塞隆陶瓷替换铸铁或低级耐火材料,可大大降低每年的消耗品和能源成本,同时也降低频繁更换管子带来的安全风险和停机时间。

汽车制造:焊接销

固定螺母焊接是汽车制造商在底盘和车身面板组装阶段之前通常使用的一种工艺。它一般会将螺母点焊到金属板上的预切孔中,方便以后车辆的第二部分可以快速固定在上面。为了确保螺母和孔的正确位置,就需要使用焊接定位销。在焊接过程中,首先要将金属板的孔对着销钉,然后将螺母放在销钉的顶部并紧紧地固定在金属板上,然后焊接电极通过螺母和金属板施加局部电流,使金属熔化并形成焊缝,焊接过程通常只需要10-100毫秒。在这期间,焊接区域和销钉要承受机械应力、高电流、极端热冲击以及熔化金属和焊接飞溅物的腐蚀,而且这个过程每天都要重复执行数千次,因此每一个销钉都必须要满足苛刻环境下的必要要求。

与低成本的钢制或陶瓷涂层金属销钉相比,氧化锆和塞隆陶瓷焊接定位销具有很大的优势——不仅能够承受极端的温度波动,同时还具有良好的不润湿性能,能防止熔融金属焊接飞溅。由于这两种陶瓷都是电绝缘的,因此电流不可能通过引脚,造成电极之间的电弧,保证焊接质量的稳定。除此以外,氧化锆和塞隆陶瓷的断裂韧性和耐磨性也很好,由于汽车行业对产量要求很高,而且通常是机器人或半自动化的,因此基本都是24小时不间断操作。在这种情况下,销钉必须要经受住成千上万次的循环而不磨损,并能承受孔错位或操作失误带来的冲击。

氧化锆陶瓷和塞隆陶瓷焊接定位销

考虑到生产线每天停工一次,每次停工5分钟就会导致每周损失10辆汽车,相当于每年损失700万欧元的收入,因此,通过使用高质量的陶瓷销来维持生产线的效率是至关重要的。有研究表明,塞隆销钉的使用寿命可达100000 次焊接循环,是普通金属销钉的两倍以上,这在实际生产中对减少停工时间、提高产量具有重要意义。

资料来源:International Syalons
粉体圈小榆整理


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