Magnetrührer-Anwendungen

Keramische Gleitlager für Magnetrührer

KERAMISCHE GLEITLAGER

Keramische Gleitlager sind Schlüsselkomponenten von Magnetrührern. Sie laufen mediengeschmiert in direktem Kontakt mit dem Rührgut. Die Lager sind chemisch aggressiven Flüssigkeiten, Pasten und Reinigungsmitteln schonungslos ausgesetzt.

Lagerzapfen und Lagerring werden aus unterschiedlichen Keramikwerkstoffen ausgeführt. Das statische, robuste Innenlager aus Zirkonoxid ist an der Tankplatte des Behälters befestigt und das rotierende Außenlager aus Siliziumcarbid ist im Rührkopf integriert. Das Innenlager aus schlagzähem Zirkonoxid ist deutlich widerstandsfähiger gegen Stöße, wie sie bei Montagearbeiten auftreten können. Die hochglanzpolierten Gleitflächen des Siliziumkarbid und Zirkonoxid verfügen über extrem hohe Abriebfestigkeit und exzellente Gleiteigenschaften.

Dank unserer umfangreichen mechanischen Bearbeitungsmöglichkeiten können wir hochpräzise Oberflächen erzeugen, die sich durch minimale Reibung während des Betriebs und reduziertes Bruchrisiko auch im Falle eines Trockenlaufs auszeichnen.

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Kombination aus Zirkonoxid FZM und Siliziumkarbid StarCeram^© S

Zirkonoxid (FZM) wird wegen seiner hohen Schlagfestigkeit (hohe Elastizität/niedriges E-Modul) verwendet
Siliziumkarbid (SSiC) wird wegen seiner Härte und Verschleißfestigkeit verwendet

Warum Keramik?

Keramische Lager gehören zu den wichtigsten Teilen im Rührer:

Direkter Kontakt mit dem hochwertigen Produkt (Produkt geschmiert)
Einwirkung von Reinigungschemikalien und Temperaturwechsel

Wesentliche Vorteile

Keine Kontamination durch mechanischen Abrieb
Biokompatibilität: Einhaltung der FDA-Vorschriften und für die pharmazeutische und biotechnologische Industrie erforderliche USP Klasse VI-Zertifizierung
Gute Thermoschockbeständigkeit CIP/SIP möglich (ortsgebundene Reinigung und Sterilisation)
Perfekte Oberflächenbeschaffenheit und -qualität Ra < 0,5 μm
Keine Produktrückstände oder Bakterienwachstum
Geringe Scherkräfte (Partikelabrieb unterhalb der Nachweisgrenze)
Minimierte Reibungskraft
Notlaufeigenschaften
Enge Toleranzen für perfekte Passgenauigkeit zwischen den Lagern (bis zu 5 μm)
Einfache Konstruktion verhindert Produkteinschlüsse (keine Produktablagerungen zwischen den Lagerflächen)
Einfache Wartung - keramische Lagerteile können vom Anwender vor Ort ausgetauscht werden

Unsere Stärken

Erfolgreich in der Anwendung bewährt
Beide Keramikmaterialien aus einer Quelle
Hochpräzise Schleiftechnologien
Metall-Keramik-Verbindungen oder Gewinde in Keramiken möglich

Materialeigenschaften

Eigenschaften	Einheit	FZM	StarCeram^© S	Metall
Hauptkomponenten	-	ZrO₂, MgO	SiC	Rostfreier Stahl
Eigenschaften des Mikrogefüges
Dichte	g/cm³	≥ 5,70	3,16	7,8
Offene Porosität	Vol. %	0	0	0
Wasseraufnahme	%	0	0	-
Mittlere Kristallgröße	μm	50	-	-
Mechanische Eigenschaften
Härte (HV1)	GPa	10,7	23	7,2 (HV10)
Druckfestigkeit	MPa	2000	> 2500	1700
Biegefestigkeit σ_m	MPa	500 (DIN EN 843-1)	450	500
Elastizitätsmodul (E-Modul)	GPa	185 (statisch)	440	210
Poissonzahl	-	0,3	0,17	0,3
Bruchzähigkeit K_Ic	MPa*m^0,5	6,3 (SEVNB)	2-3	-
Thermische Eigenschaften
Max. Betriebstemperatur	°C	900	1400	120-280
Spezifische Wärme 20 °C	J/(kg*K)	400	670	502
Wärmeleitfähigkeit	W/(m*K)	3	200	45
Wärmeausdehnungskoeffizient 20-300 °C	10^-6/K	10,6	4,4	12
Elektrische Eigenschaften
Spezifischer elektrischer Widerstand 20 °C	Ω•cm	10¹⁰	10⁸	10^-6
Typische Farbe	-	gelb	schwarz	-
Die charakteristischen Werte können je nach Form und Betriebsbedingungen der Produkte variieren.

Beispiele

SSiC_female and male bearings_290x280.jpg — Außenlager aus Siliziumkarbid StarCeram^© SSiC, Innenlager aus Zirkonoxid FZM

Shrink fit ceramic in metal housings_290x180.jpg — Keramik durch Schrumpf-Passung in Metallgehäuse integriert

Male bearing assembly on tank plate_290x180.jpg — Innenlager auf der Tankplatte

Stirrers made of Alumina_290x180px_test.jpg — Rührer aus Aluminiumoxid

Endkonturnahe Formgebungsmethode

Für Rührer kann Kyocera Elemente von äußerst komplexer Form durch endkonturnahes Gießen herstellen (F-Molding). Mit dieser Methode wird das Bauteil direkt in der Form gegossen, wie es später benötigt wird. Es ist keine Grünbearbeitung vor dem Sintern erforderlich. Mit dieser Methode werden Bearbeitungskosten im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren deutlich reduziert.

Vorteile

Komplexe Form: Es können Formen gegossen werden, die bearbeitungstechnisch nicht herstellbar sind.
Kosteneinsparung durch geringeren Materialabtrag (verglichen mit kaltisostatischem Pressen)
Kosteneinsparung durch weniger Bearbeitung (verglichen mit kaltisostatischem Pressen)
Einsparung von Initialkosten: günstige Gießformen (verglichen mit Spritzguss/Uniaxialpressen)