I. Définition et aperçu

Plaque d'usure en céramique

 

La plaque d'usure en céramique est une sorte de composant résistant à l'usure avec des matériaux céramiques comme corps principal. Les matériaux céramiques possèdent des caractéristiques telles qu'une dureté élevée, une résistance élevée et une excellente résistance à l'usure. Ces matériaux céramiques sont généralement fabriqués selon des processus tels que le frittage à haute température. Les composants céramiques courants comprennent l'alumine (Al₂O₃), le carbure de silicium (SiC), etc. La céramique d'alumine a une dureté élevée, une bonne résistance à l'usure et une forte stabilité chimique. Les céramiques de carbure de silicium ont une dureté encore plus élevée et une meilleure conductivité thermique, et peuvent fonctionner de manière exceptionnelle dans certains environnements à haute température et à forte usure.

Vulanisé en caoutchouc

 

La vulcanisation du caoutchouc est un procédé de modification chimique du caoutchouc. Au cours de ce processus, les molécules de caoutchouc subissent des réactions de réticulation avec des agents de vulcanisation (tels que le soufre) pour former une structure de réseau tridimensionnelle. Le caoutchouc vulcanisé a une meilleure élasticité, résistance à l'usure et propriétés anti-vieillissement. En combinant la plaque d'usure en céramique avec du caoutchouc vulcanisé, les avantages des deux peuvent être pleinement exploités. C'est-à-dire que la haute résistance à l'usure de la céramique peut être exercée et que l'élasticité du caoutchouc peut être utilisée pour amortir les forces d'impact et absorber les vibrations.

En tant que matériaux résistants à l'abrasion

 

Ce type de matériau avec plaque d'usure en céramique vulcanisée en caoutchouc est principalement utilisé dans les cas où une résistance à l'usure est requise. Dans des domaines tels que la production industrielle, l'exploitation minière et le transport de matériaux, les équipements et composants sont souvent sujets à l'usure causée par le récurage et le frottement des particules solides. Ce matériau composite résistant à l'usure peut réduire efficacement l'usure, prolonger la durée de vie des équipements et améliorer l'efficacité de la production.

II. Composition chimique et caractéristiques de performance

Composition chimique

 

Partie en céramique:
Comme mentionné précédemment, le composant principal des céramiques d'alumine est Al₂O₃ et sa pureté peut varier en fonction des exigences d'utilisation spécifiques. Généralement, plus la pureté est élevée, meilleures sont la dureté et la résistance à l’usure. Le composant principal des céramiques de carbure de silicium est le SiC, et il peut également contenir une petite quantité d'éléments d'impuretés tels que le carbone libre et le silicium, ce qui affectera dans une certaine mesure ses performances. Au cours du processus de fabrication, certains flux ou additifs peuvent être ajoutés pour améliorer les performances de frittage et les propriétés mécaniques des céramiques.

 

Partie en caoutchouc:
Le composant principal du caoutchouc est un polymère de haut poids moléculaire. Les plus courants comprennent le caoutchouc naturel (le composant principal est le polyisoprène) et les caoutchoucs synthétiques (tels que le caoutchouc styrène-butadiène, le cis-1, le 4-caoutchouc polybutadiène, etc.). Le caoutchouc naturel a une bonne élasticité et résistance à la traction, et les caoutchoucs synthétiques peuvent être personnalisés en fonction de différentes exigences de performance. Au cours du processus de vulcanisation, en plus des composants du caoutchouc lui-même, des substances chimiques telles que des agents de vulcanisation (comme le soufre), des accélérateurs, des activateurs et des agents anti-âge seront également ajoutées. Le rôle de l'agent vulcanisant est de réticuler les molécules de caoutchouc. Les accélérateurs peuvent accélérer la vitesse de réaction de vulcanisation. Les activateurs peuvent améliorer l'activité de l'agent de vulcanisation et des agents anti-âge sont utilisés pour empêcher le caoutchouc de vieillir en raison de facteurs tels que l'oxydation et l'exposition à la lumière pendant le processus d'utilisation.

Caractéristiques de performances

 

Résistance à l'usure:
La plaque d'usure en céramique elle-même présente une excellente résistance à l'usure. La dureté des matériaux céramiques est bien supérieure à celle des matériaux métalliques et non métalliques en général. Par exemple, la dureté de la céramique alumine (la dureté Mohs peut atteindre environ 9) lui permet de résister aux rayures et à l'usure des particules solides. Lorsque la plaque d'usure en céramique est vulcanisée dans du caoutchouc, le caoutchouc peut jouer un certain rôle protecteur, empêchant la céramique de se fissurer lorsqu'elle est soumise à des impacts importants. Parallèlement, le caoutchouc peut également amortir dans une certaine mesure l’usure des particules sur la céramique, améliorant encore la résistance globale à l’usure.

 

Résistance aux chocs:
Le caoutchouc vulcanisé a une bonne élasticité et peut absorber et amortir les forces d'impact externes. Pendant le fonctionnement de l'équipement, si des objets lourds tombent ou si des collisions soudaines se produisent, la pièce en caoutchouc peut réduire efficacement les dommages causés par les forces d'impact sur la plaque d'usure en céramique et le corps de l'équipement. Cette résistance aux chocs permet à ce matériau composite résistant à l'usure de fonctionner de manière stable dans certains environnements de travail relativement difficiles, tels que le système de transport de minerai dans les mines.

 

Flexibilité et conformabilité:
Le caoutchouc vulcanisé confère à l'ensemble du matériau un certain degré de flexibilité. Cela permet au matériau de mieux s'adapter à la surface de l'équipement et de s'adapter aux composants de l'équipement présentant différentes formes et surfaces courbes. Par exemple, dans la protection de la paroi interne des pipelines, ce matériau peut adhérer étroitement à la paroi interne du pipeline, offrant ainsi une protection complète contre l'usure, sans que certains matériaux durs n'adhèrent pas étroitement.

 

Stabilité chimique:
Les matériaux céramiques ont une bonne stabilité chimique. Les céramiques d'alumine et de carbure de silicium présentent une résistance élevée à la corrosion dans de nombreux milieux chimiques, tels que les solutions acides et alcalines. Cette stabilité chimique permet au matériau composite résistant à l'usure d'être utilisé dans certains environnements présentant un risque de corrosion chimique, tels que les équipements de transport de matériaux dans l'industrie chimique.

 

 

 

 

 

 

Grade	Chambre (MPa)	Re(MPa) min	A%min	Akv/Jmin
Acier de construction navale de catégorie A	400-520	235	22	Diplôme ET	Épaisseur (mm)
				20	Inférieur ou égal à 50		>50-70		>70-100
					L	C	L	C	L	C
					-	-	34	24	41	27

 

 

 

 

III. Domaines d'application et processus de fabrication

Champs d'application

 

Industrie minière:
Il est largement utilisé dans les équipements de concassage, de broyage et de transport du minerai dans les mines. Par exemple, l'utilisation de ce matériau composite résistant à l'usure sur la paroi interne de la cavité de concassage des concasseurs et le grattoir des bandes transporteuses peut réduire efficacement l'usure de l'équipement par les minerais et améliorer la durée de vie de l'équipement. Pendant le processus de broyage du minerai, l'utilisation de ce matériau comme revêtement de la rectifieuse peut résister au frottement à grande vitesse des particules de minerai et réduire les coûts de maintenance.

 

Industrie de l'énergie:
Dans le système de transport du charbon des centrales thermiques, des pièces telles que les conduites de transport du charbon et les goulottes de chute de charbon sont facilement sujettes au récurage et à l'usure des blocs de charbon. Le matériau avec la plaque d'usure en céramique vulcanisée en caoutchouc peut être utilisé comme matériau de revêtement pour protéger les parois intérieures des pipelines et des goulottes de chute de charbon, réduire l'apparition d'usure et de blocage et assurer le bon transport du charbon.

 

Industrie du ciment:
Dans le processus de production de ciment, il existe une grande quantité de friction de particules dans les maillons de broyage et de transport des matières premières. Ce matériau composite résistant à l'usure peut être utilisé pour les plaques de revêtement des broyeurs à ciment, les coques des convoyeurs à vis et d'autres pièces, ce qui peut améliorer considérablement la résistance à l'usure des équipements et réduire les pannes d'équipement et les temps de maintenance.

Processus de fabrication

 

Préparation des plaques d'usure en céramique:
Pour les plaques d'usure en céramique d'alumine, la poudre d'alumine est d'abord mélangée uniformément avec une quantité appropriée d'additifs (tels que des liants, des flux, etc.). Ensuite, la poudre mélangée est transformée selon les formes et tailles requises par des méthodes telles que le pressage ou le moulage par injection. Après le moulage, les corps crus sont frittés à haute température (généralement, la température de frittage est d'environ 1600 - 1800 degrés) pour que les particules de poudre d'alumine se combinent complètement les unes avec les autres et forment une structure céramique dense. Pour les plaques d'usure en céramique de carbure de silicium, le processus est similaire, mais en raison de la plus grande difficulté de frittage du carbure de silicium, des méthodes de frittage spéciales telles que le frittage par réaction ou le frittage par pressage à chaud peuvent être nécessaires.

 

Processus de vulcanisation du caoutchouc:
Tout d'abord, les matières premières en caoutchouc sont mélangées avec des agents de vulcanisation, des accélérateurs, des activateurs, des agents anti-âge et d'autres substances chimiques dans un mélangeur pour fabriquer un caoutchouc composé. Ensuite, la plaque d'usure en céramique est placée dans un moule et le caoutchouc composé est injecté dans le moule pour entourer la plaque d'usure en céramique. Dans certaines conditions de température (généralement autour de 140 - 180 degrés) et de pression, la réaction de vulcanisation est effectuée. Le temps de réaction dépend de facteurs tels que le type de caoutchouc et la taille du produit. Après vulcanisation, le caoutchouc et la plaque d'usure en céramique sont étroitement combinés pour former un matériau composite résistant à l'usure.

 

 

 

 

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