Allumina, zirconia, carburo di silicio e nitruro di silicio sono i materiali primari utilizzati nella produzione di pistoni per pompe ceramiche. Generalmente, i pistoni in ceramica sono creati mediante pressatura a secco e pressatura isostatica e quindi sinterizzati in sezioni dense a temperature elevate. Grazie all'elevata durezza, potenza di flessione e resistenza all'usura del prodotto finito, nonché alla sua eccellente efficienza termica, i pistoni in ceramica stanno soppiantando sempre più pistoni metallici convenzionali.

Principali vantaggi e caratteristiche

1. Grazie alla resistenza alla corrosione superiore della ceramica, questi pistoni sono ideali per l'uso in acqua di mare e in alcuni altri ambienti di corrosione estrema.

2. Poiché le ceramiche hanno una densità inferiore rispetto all'acciaio, sono anche di peso inferiore, il che riduce la forza centrifuga dell'anello esterno del 50% durante la filatura ad alta velocità e prolunga significativamente la sua durata.

3. Poiché il coefficiente di espansione dei pistoni a base ceramica è molto piccolo, mentre la distanza dell'asse è costante, lo stantuffo della pompa sarà in grado di operare in un'atmosfera con differenze di temperatura più estreme.

4. Lo stantuffo a base ceramica ha una durezza paragonabile a quella del materiale di tungsteno. È un materiale altamente resistente all'usura che indossa pochissimo ad alte velocità e la sua durata supera di dieci volte quella di un pistone convenzionale in acciaio metallico. Se utilizzata nel settore dei pistoni alternativi, la velocità di ricambio può superare le 300 volte al minuto. La durata operativa dello stantuffo è da cinque a dieci volte superiore a quella di uno stantuffo metallico convenzionale.

5. Poiché la ceramica ha un modulo elastico più elevato rispetto all'acciaio, resiste alla deformazione quando esposta alle sollecitazioni, rendendo vantaggioso migliorare la velocità di esercizio e ottenere una maggiore precisione.

Proprietà del materiale

articolo	unità	Alluminio \| A950 A950	Alluminio \| A990	Zirconia \| YSZ95	Nitruro di silicio \| GPSN
Contenuto principale	-	95% Al2O3	99% Al2O3	ZrO2>94,5%	Si3N4>90%
Colore	-	Bianco / Rosa	avorio	Bianco / Nero / Blu	Nero / Grigio
densità	g/cm³	3.70	3.85	5.95	3.22
Durezza Vickers	Gpa	14	17	12	15
Resistenza flessione	Mpa	310	360	800	580
Forza di compressione	Mpa	2,200	2,500	2,500	2,200
Resistività elettrica	Ω·cm	>10¹⁴	>10¹⁴	>10¹⁰	>10¹²
Dielettrica	KV/mm	15	17	9	19
Costante dielettrica	1 MHz	8	9	28	9.6
Conducibilità termica	W/m.K	25	29	2.2	27
Temperatura di lavoro massima	°C / °F	1,500 / 2,730	1,650 / 3,000	800 / 1,470	1,200 / 2,190
Resistenza agli urti termici	△T(°C)	210	230	260	750
Coefficiente di espansione termica (25 - 1.000 °C)	10^-6/K	7 - 9	7 - 9	11 - 13	3 - 4

∆ I dati di cui sopra sono offerti solo per riferimento e confronto, i dati esatti variano a seconda del metodo di produzione e della configurazione delle parti.

In generale, l'efficienza e il costo dei pistoni in allumina, zirconia, carburo di silicio e nitruro di silicio sono superiori a quelli degli alberi interamente in acciaio, consentendo notevoli tempi di fermo e risparmi di riparazione, nonché una riduzione dei livelli di scarto e dell'inventario dei pezzi di ricambio dell'albero.

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Pistoni a pompa in ceramica