Zwiększona wytrzymałość dzięki tulei z cyrkonu

Tuleje z cyrkonu przewyższają materiały metalowe pod względem odporności na korozję, zatrzymywania ciepła, odporności na ścieranie oraz odporności na zużycie. Ich wytrzymałość na zginanie przewyższa większość metali, a jednocześnie przewyższają one konwencjonalne tuleje wykonane z tlenku glinu.

Silniki te mogą niezawodnie pracować w trudnych warunkach środowiskowych i przy wysokim ciśnieniu, co pozwala skrócić przestoje związane z konserwacją i obniżyć związane z tym koszty. Ponadto silniki te charakteryzują się stabilnością wymiarową, odpornością na zmęczenie materiału oraz odpornością chemiczną – cechami, które ograniczają przestoje związane z pracami konserwacyjnymi i pozwalają zaoszczędzić na kosztach części zamiennych.

Siła i stabilność

Tuleje z tlenku cyrkonu zapewniają wydajność w warunkach, w których metale i tworzywa sztuczne nie sprawdzają się, chroniąc sprzęt przed uderzeniami, zużyciem, ścieraniem, korozją i stratami energii oraz przedłużając żywotność systemu. Te materiały ceramiczne charakteryzują się wysoką stabilnością wymiarową, odpornością chemiczną i termiczną, a także wykazują wyjątkową odporność na pękanie – zwłaszcza te o strukturze krystalicznej monoklinicznej i tetragonalnej, znane ze swojej doskonałej wytrzymałości i trwałości.

Formowanie wtryskowe surowych elementów przy użyciu specjalnie zaprojektowanej formy wtryskowej pozwala uzyskać półfabrykaty tulei z tlenku cyrkonu o precyzyjnych wymiarach, co ułatwia spójny przebieg procesów usuwania spoiwa i spiekania, minimalizując w ten sposób skurcz podczas spiekania i zapewniając większą wydajność obróbki skrawaniem w porównaniu z tradycyjnymi tulejami wytłaczanymi.

Badania wykazały, że tuleje z tlenku cyrkonu mogą osiągać wytrzymałość na ścinanie i rozciąganie porównywalną z tradycyjnymi elementami metalowymi oraz są w stanie wytrzymać cykliczne obciążenia wynikające z ruchów jamy ustnej, które zazwyczaj powodowałyby przedwczesne uszkodzenie licówki w tradycyjnych uzupełnieniach stomatologicznych i ortopedycznych. Ponadto dzięki swojej trwałości tuleje z tlenku cyrkonu są odporne na trudne warunki eksploatacyjne, takie jak narażenie na działanie żrących substancji chemicznych.

Odporność na korozję

Tuleje z tlenku cyrkonu doskonale sprawdzają się w trudnych warunkach, w których metale i tworzywa sztuczne zawodzą. Ciągła praca w środowisku korozyjnym, pod wysokim ciśnieniem i w wysokich temperaturach pozwala obniżyć koszty konserwacji przy jednoczesnej poprawie wydajności – co przekłada się na oszczędności i zwiększenie efektywności.

Tuleje ceramiczne wykonane z cyrkonu częściowo stabilizowanego tlenkiem itru (Y-TZP) oraz cyrkonu stabilizowanego tlenkiem magnezu (Mg-PSZ) charakteryzują się wyjątkową wytrzymałością, odpornością na pękanie i odpornością na zużycie, a jednocześnie wykazują jedną z najwyższych wartości odporności na pękanie spośród zaawansowanych materiałów ceramicznych.

Tuleje z Y-TZP i Mg-PSZ wyróżniają się większą odpornością na korozję w porównaniu ze stalą nierdzewną, wykazując krzywe Tafela zarówno anodowe, jak i katodowe, a także niską gęstość prądu korozyjnego w roztworze NaCl o stężeniu 3,51 TP3T – co oznacza, że są bardziej odporne zarówno na utlenianie, jak i na oddziaływania chemiczne niż ich metalowe odpowiedniki. Ponadto charakteryzują się one wyższą wytrzymałością na zginanie w porównaniu z większością metali i znajdują zastosowanie między innymi w urządzeniach medycznych, pompach, zaworach, wałkach rozrządu, prowadnicach gwintów oraz czujnikach tlenu.

Odporność na ciepło

Ceramika strukturalna z tlenku cyrkonu jest powszechnie ceniona za doskonałą wytrzymałość mechaniczną, odporność na uderzenia oraz odporność na zużycie. Cechy te pozwalają jej z łatwością wytrzymywać ekstremalne temperatury i uszkodzenia spowodowane ścieraniem – przedłużając tym samym okres eksploatacji i zmniejszając koszty konserwacji.

Pozwalają one ograniczyć straty energii i tarcie, zachowując jednocześnie stabilność wymiarową, co czyni je idealnym rozwiązaniem dla różnych gałęzi przemysłu i zastosowań.

Tuleje z tlenku cyrkonu charakteryzują się również wyjątkową zdolnością do pochłaniania drgań i wstrząsów bez uszkadzania wału, amortyzując oddziaływania wynikające z obciążeń cyklicznych i pomagając zapobiegać przedwczesnemu uszkodzeniu okładziny.

Tuleje cyrkonowe są często stosowane w złączach światłowodowych w celu zapewnienia fizycznego połączenia między dwiema wsuniętymi tulejkami, umożliwiając transmisję sygnału bez tłumienia ani strat. Ponadto tuleje te charakteryzują się odpornością na ekstremalne temperatury i wilgotność, a także na korozję kwasową i alkaliczną, odpornością na ścieranie, odpornością na zmęczenie materiału, biokompatybilnością oraz odpornością na obciążenia mechaniczne (Manicone i in. 2007). Ponadto tuleje z cyrkonu można łatwo wytwarzać za pomocą frezowania CNC lub technologii druku 3D.

Odporność na zużycie

Ceramika cyrkonowa charakteryzuje się twardością porównywalną z metalami oraz wysoką odpornością na ścieranie, zarysowania i zużycie – cechy te sprawiają, że tuleje są w stanie wytrzymać nawet w trudnych warunkach eksploatacji i charakteryzują się długą żywotnością, przedłużając jednocześnie żywotność sprzętu oraz oszczędzając energię dzięki zmniejszeniu tarcia – co przekłada się na obniżenie kosztów konserwacji i skrócenie przestojów.

Tuleje z tlenku cyrkonu zapewniają niezrównaną ochronę przed kwasami, zasadami i innymi żrącymi substancjami chemicznymi, co sprawia, że są one materiałem z wyboru w inżynierii chemicznej, metalurgii, produkcji farmaceutycznej, energetyce oraz innych dziedzinach wymagających odporności chemicznej. Ich właściwości przeciwzużyciowe chronią wały przed niebezpiecznymi warunkami środowiskowymi, jednocześnie przedłużając żywotność chronionych przez nie urządzeń.

Aby zwiększyć trwałość tulei cyrkonowych, stosujemy Mg-PSZ (cyrkon stabilizowany tlenkiem magnezu). Dodatek tlenku magnezu stabilizuje fazę tetragonalną cyrkonu w wysokich temperaturach, zapobiegając jej przemianie w fazę monokliniczną w temperaturze pokojowej, co zapewnia dodatkową wytrzymałość, odporność na pękanie, odporność na korozję oraz odporność na zużycie.