Głównym powodem wyboru cylindrycznych ceramik glinu (zazwyczaj odnoszących się do cylindrów/prętów ceramicznych z tlenku glinu) do gumowych węży z wykładziną ceramiczną i płyt z wykładziną ceramiczną jest to, że cylindryczna struktura jest dobrze dopasowana do warunków pracy obu typów produktów. Ponadto, nieodłączne zalety użytkowe ceramiki glinu, w połączeniu z cylindrycznym kształtem, maksymalizują ich wartość pod względem odporności na zużycie, odporności na uderzenia i łatwości instalacji. Można to przeanalizować z następujących perspektyw:
Podstawowe zalety użytkowe ceramiki glinu (podstawowa przesłanka)
Ceramika glinu (szczególnie ceramika wysokoglinowa, o zawartości Al₂O₃ ≥92%) jest preferowanym wyborem dla przemysłowych materiałów odpornych na zużycie, posiadając:
Bardzo wysoką odporność na zużycie:Twardość HRA85 lub wyższa, 20-30 razy większa niż zwykła stal, zdolna do odporności na erozję i ścieranie podczas transportu materiałów (takich jak ruda, pył węglowy i zaprawa);
Odporność na korozję: Odporna na kwasy, zasady i korozję mediów chemicznych, odpowiednia do trudnych warunków w przemyśle chemicznym i metalurgicznym;
Odporność na wysoką temperaturę:Może pracować w sposób ciągły poniżej 800℃, spełniając potrzeby transportu materiałów w wysokich temperaturach;
Niski współczynnik tarcia:Gładka powierzchnia zmniejsza blokowanie materiału i obniża opór transportu;
Lekkość:Gęstość około 3,65 g/cm³, znacznie niższa niż w przypadku metalowych materiałów odpornych na zużycie (takich jak stal wysokomanganowa przy 7,8 g/cm³), bez znacznego zwiększania obciążenia sprzętu.
Te właściwości stanowią podstawę ich zastosowania w wykładzinach odpornych na zużycie, podczas gdy cylindryczna struktura jest optymalizacją specyficzną dla zastosowań gumowych węży z wykładziną ceramiczną i płyt z wykładziną ceramiczną
Kluczowe powody stosowania struktur cylindrycznych w gumowych wężach ceramicznych:
Rdzeniem gumowych węży ceramicznych (znanych również jako węże ceramiczne odporne na zużycie) jest „kompozyt gumy + ceramiki”, używany do elastycznego transportu materiałów proszkowych i zawiesin (takich jak transport popiołu lotnego w kopalniach i elektrowniach). Główna logika stojąca za wyborem cylindrycznej ceramiki glinu to:
Elastyczna zgodność:
Wąż musi być przystosowany do zginania i wibracji. Cylindryczne elementy ceramiczne można układać w sposób „osadzony” lub „klejony” w matrycy gumowej. Zakrzywiona powierzchnia cylindra zapewnia mocniejsze połączenie z elastyczną gumą, co sprawia, że jest mniej prawdopodobne, aby odłączyła się ona z powodu zginania lub ściskania węża w porównaniu z ceramiką o kształcie kwadratowym/płytowym (ceramika kwadratowa jest podatna na koncentrację naprężeń na rogach, a krawędzie mają tendencję do podnoszenia się, gdy guma jest rozciągana).
Równomierny rozkład naprężeń:
Gdy materiały przepływają wewnątrz węża, znajdują się w stanie turbulentnym. Zakrzywiona powierzchnia cylindrycznych elementów ceramicznych może rozpraszać siłę szorowania, zapobiegając miejscowemu zużyciu. Mniejsze szczeliny między cylindrycznym układem skutkują bardziej kompleksowym pokryciem matrycy gumowej przez ceramikę, zmniejszając ryzyko zużycia odsłoniętej gumy.
Wygodna instalacja i wymiana:
Cylindryczne elementy ceramiczne mają znormalizowane wymiary (np. średnica 12-20 mm, długość 15-30 mm), co pozwala na seryjne klejenie lub wulkanizację w warstwie gumy, co skutkuje wysoką wydajnością produkcji; jeśli lokalne elementy ceramiczne są zużyte, należy wymienić tylko uszkodzone cylindry ceramiczne, eliminując potrzebę wymiany całego węża, zmniejszając w ten sposób koszty konserwacji.
Odporność na uderzenia:
Wytrzymałość na uderzenia konstrukcji cylindrycznej jest lepsza niż w przypadku ceramiki płytowej (ceramika płytowa jest podatna na pękanie pod wpływem uderzenia) i może wytrzymać uderzenia twardych cząstek w materiale (takich jak uderzenia skał podczas transportu rudy).
Kluczowe powody wyboru struktur cylindrycznych dla ceramicznych wykładzin kompozytowych
Główna logika stojąca za wyborem cylindrycznej ceramiki glinu do ceramicznych wykładzin kompozytowych (znanych również jako ceramiczne płyty kompozytowe odporne na zużycie, używane do ochrony przed zużyciem wewnętrznych ścian urządzeń, takich jak leje, zsypy i młyny):
Stabilność zakotwiczenia:
Ceramiczne wykładziny kompozytowe zazwyczaj wykorzystują proces „kompozytu ceramicznego + metalu/żywicy”. Cylindryczne elementy ceramiczne mogą osiągnąć zakotwiczenie mechaniczne poprzez odlewanie (wstępne osadzanie cylindrów ceramicznych w matrycy metalowej) lub klejenie (osadzanie dna cylindrów ceramicznych w żywicy/betonie). Struktura „korpus cylindra + dolna wypukłość” zwiększa siłę zazębiania z materiałem bazowym, zapewniając silniejszą odporność na odrywanie i odłączanie w porównaniu z ceramiką płytową (która opiera się tylko na wiązaniu powierzchniowym i łatwo się odrywa z powodu uderzenia materiału).
Ciągłość warstwy zużycia:
Cylindryczne elementy ceramiczne można układać ciasno w wzór plastra miodu, pokrywając całą powierzchnię wykładziny i tworząc ciągłą warstwę odporną na zużycie; zakrzywiona konstrukcja cylindra prowadzi materiał poślizgowy, zmniejszając zatrzymywanie materiału na powierzchni wykładziny i minimalizując miejscowe ścieranie (prawe kąty ceramiki kwadratowej mają tendencję do zatrzymywania materiału, pogarszając zużycie).
Zdolność adaptacji do procesów kompozytowych:
Produkcja ceramicznych wykładzin kompozytowych często wykorzystuje „okładzinę wysokotemperaturową” lub „odlewanie żywicy”. Cylindryczne elementy ceramiczne mają dobrą spójność wymiarową, co pozwala na równomierne rozprowadzenie w materiale bazowym, unikając nierówności na powierzchni wykładziny z powodu zmian wielkości ceramiki; ponadto cylindryczny kształt cylindrów ceramicznych pozwala na bardziej równomierne ogrzewanie podczas procesu okładania, zmniejszając prawdopodobieństwo pękania z powodu naprężeń termicznych.
Wybór cylindrycznej ceramiki glinu do gumowych węży z wykładziną ceramiczną i płyt z wykładziną ceramiczną jest w zasadzie podwójnym wynikiem „wydajności materiału + przydatności strukturalnej”: ceramika glinu zapewnia odporność na zużycie, podczas gdy cylindryczna struktura doskonale pasuje do warunków pracy obu typów produktów (elastyczność węża i wymagania dotyczące zakotwiczenia płyty wykładziny), jednocześnie uwzględniając wartość dodaną, taką jak łatwość instalacji, konserwacji i odporność na uderzenia. To sprawia, że jest to optymalny wybór strukturalny dla przemysłowych zastosowań odpornych na zużycie.