قطعات سرامیکی (Ceramics) در پمپهای کارواش
قطعات سرامیکی (Ceramics) در پمپهای کارواش (مزایای سیلیکون نیترید و آلومینا)
قطعات سرامیکی، به ویژه در قسمتهای در معرض سایش شدید و فشار بالا مانند پمپهای کارواش، انقلابی در دوام و طول عمر ایجاد کردهاند. در این سیستمها، سرامیکها عمدتاً در ساخت پیستونها (Plungers) و سوپاپها به کار میروند.
۱. چرا سرامیک؟ مقایسه با فلزات سنتی
مواد فلزی استاندارد (مانند فولاد ضدزنگ یا کروم کاری شده) در برابر محیطهای قلیایی، اسیدی و مواد شوینده شوینده کارواش (که اغلب دارای مواد فعال سطحی هستند) دچار خوردگی میشوند. همچنین، سایش ناشی از تماس مداوم با آب حاوی ذرات ریز معدنی (سختی آب) به سرعت عمر آنها را کم میکند.
سرامیکها مزایای منحصربهفردی دارند:
دارای سختی بسیار بالاتری نسبت به سختترین فولادها هستند. این سختی به معنای مقاومت عالی در برابر سایش ساینده است.
مقاومت شیمیایی: سرامیکها عملاً در برابر اکثر مواد شیمیایی صنعتی بیاثر هستند، به این معنی که دچار خوردگی یا تغییر ابعاد ناشی از واکنش شیمیایی نمیشوند.
سطح صافی بالا: امکان ایجاد سطوح بسیار صاف و صیقلی (Low Surface Roughness) را فراهم میکنند که برای آببندی در فشارهای بالا (مانند تنظیمات پیستون/سیلندر) حیاتی است و اصطکاک داخلی را به شدت کاهش میدهد.
۲. سیلندرهای سرامیکی و پیستونها
در پمپهای فشار قوی، پیستون (Plunger) باید حرکتی نرم و بدون نشتی در داخل سیلندر (یا بوش) داشته باشد.
الف) آلومینا (Alumina):
آلومینا مادهای مقرون به صرفه است که سختی بالا و مقاومت شیمیایی خوبی دارد. معمولاً در پمپهای با فشار متوسط تا بالا استفاده میشود. مشکل اصلی آلومینا شکنندگی (Brittleness) آن است؛ بنابراین طراحی باید از ایجاد تنشهای خمشی یا ضربهای جلوگیری کند.
ب) سیلیکون نیترید (Silicon Nitride):
این ماده در کاربردهای فوق سنگین (فشار بیش از ۳۰۰ بار) ترجیح داده میشود. سیلیکون نیترید نسبت به آلومینا مقاومت ضربهای (Toughness) بسیار بیشتری دارد و کمتر مستعد شکست ناگهانی است. همچنین به دلیل ضریب انبساط حرارتی پایینتر، پایداری ابعادی بهتری در هنگام تغییرات دمایی سریع (مثلاً در یک کارواش که آب سرد و گرم به سرعت تعویض میشود) ارائه میدهد.
۳. ملاحظات تولید و آببندی
تولید قطعات سرامیکی نیازمند فرآیندهای پخت (Sintering) بسیار دقیقی است. نقصهای ریز در ساختار پخته شده میتواند منجر به ترکهای مویی (Micro-cracks) شود که در فشار عملیاتی به شکست کامل قطعه میانجامد. همچنین، آببندی بین یک بوش سرامیکی و یک پیستون سرامیکی (که به آن سیلهای خود-روانکار گفته میشود) به دلیل انطباق هندسی بسیار دقیق، میتواند بدون نیاز به واشرهای لاستیکی (که در معرض خرابی هستند) فشارهای بسیار بالا را تحمل کند.
