多くの事業にとって、セラミック管の購入は困難な業務であることもあります。しかし、管の正確な材料とサイズを知っていれば、非常に簡単に行えます。しかし、このような情報が簡単に用意できない場合、供給者が受け取る情報が多いほど、要求を満たす可能性がより高まります。セラミックを伴うあらゆる用途と同様に、最も費用対効果の高いソリューションを実現する場合、材料や生産方法の選択処理が重要です。正確な材料やサイズが分かっていれば、これは簡単です。分からない場合には、お客様の要求を満たす管を入手するために供給者に提供する必要がある情報が以下のとおりです。
必要情報:
1. 寸法
a.外径
b.内径
c.孔の数 (単穴管または多穴管)
d.長さ
e.公差 (通常、約± 5% ですが、より厳しい公差が必要な場合は、お問い合わせください。)
f.真直度
2. 必要数量
a.標準サイズは少量でも購入可能です
b.特殊サイズは、最小発注数量を必要とする場合があります
c.1 回限りの依頼か、繰り返し可能な取引
d.推定年間使用量
また、数量は、管の年間使用数量と各管の予想寿命の推定に左右されることを覚えておくことも重要です。1 回限りの注文では、供給の流れの安定性が乏しいために、繰り返し取引よりも多い数量を生産する場合があります。標準管サイズは少量で購入できますが、より不規則なサイズで、さらに特異なサイズの管では、通常、最小発注数量を必要とする場合があります。
3. 構成
a.管 - 両端開口
b.管 - 一端閉塞
c.閉塞端の形状 (平形末端または丸形末端)
d.その他の追加事項 (一端または両端にフランジを付けて管を製造できます)
4. 空隙率 - 高密度または多孔質
a.材料に依存します - 多孔質管は熱衝撃特性が良くなる傾向があります
5. 材料
a.ご存知の場合はお答えください。しかし、分からない場合でも、使用環境の詳細は非常に重要です。
6. 使用環境
a.最高使用温度
b.予想される温度の変動と、最高温度から最低温度に変化する時間
c.管の支持方法
d.使用時は垂直か水平か
e.管と接触するエレメント
f.用途 (熱電対保護、エレメント支持など)
g.希望寿命
結論
A. さまざまなセラミックを集めたもので、さまざまな方法で管を作ることが可能です。
B. 管が作られる方法と材料の両方が、性能特性に影響を及ぼす可能性があります。
C. 価格は、以下の内容の影響を受けます
a.製造の方法
b.選択された材料
c.仕上げの要求事項 (公差など)
d.数量
再度、供給者に伝える環境と要求事項の情報が多いほど、相応しい製品を生産できる可能性は高まります。
パイロフィライトとして科学的に知られる溶岩は、ステアタイトの代用品として産業用セラミックの世界で最も有望な天然固形物の 1 つです。ステアタイト部品を生産するために必要な工具を作ることは採算が合わない場合に、在庫、試作、機械のために非常に少量でステアタイトの精密機械加工部品を必要としているお客様は、パイロフィライトを使用できます。主にその似た特性のために、この材料はステアライトの理想的な代用品になるでしょう。耐火物部品としてパイロフィライトが 1,300 ℃の最高温度に耐えることができるということは、炉部品に最適ということを意味します。溶岩は、電気絶縁体として最高 700 ℃に耐えることもできます。ステアタイトと同様に、この材料も 700 ℃より高い温度では、絶縁が低下することで電流の漏れを示し始めます。
溶岩とステアタイトの両方で機械特性、電気特性、および熱特性の多くが同様ですが、各材料の反応性腐食が同じになることを必ずしも意味するわけではありません。これは、主に 2 つの材料の化学組成の違いが原因です。ステアタイトが MgO 34% を含む SiO2 65% である一方、溶岩は Al2O3 35% を含む SiO2 60% であるためです。これらの組成の違いによって、部品が使用される環境に対して 2 つの異なる反応を引き起こします。
2 種類の異なるパイロフィライト、PYRO-13 と PYRO-11 があります。2 つのうち、PYRO-13 が一般的なステアタイトに持つとも似ています。そのため、産業用途においてステアタイト製品、ブッシング、ボルト、シール、ナット、および絶縁体に置き換えるために、この材料を非常に簡単に使用することができます。PYRO-13 の別の好材料は、真空条件下で使用できることです。比較すると、PYRO-11 は多孔質ステアタイトにより似ています。このことは、PYRO-13 と同様の用途に使用できることを意味しますが、より高い耐熱衝撃性が必要な場合です。これは、PYRO-11 では空隙率が 3% 高いためで、非鉄金属と接触しても良好に機能します。溶岩の設計では、最大壁厚が 15 mm に限られており、これより大きいと、焼成中に材料にクラックが入る可能性があります。そのため、一方の端の近くに穴を開けるか、角の丸まった長方形の孔を開けて、厚みが 15 mm に近いより丈夫な部位を軽くする必要がある場合があります。
パイロフィライトの一般的な見積時間は 1 ～ 2 週間で、生産は通常 4 ～ 6 週間以内です。しかし、部品は仕上げが行われ、既に精密機械加工され、産業用セラミック用に焼成された状態で提供されます。一般的に、工具を作り、ステアタイト部品を生産するリードタイムは数週間長く、採算が合うようにするために大量の部品を必要とします。
セラミック ベースの熱電対を用いた、1000 ℃を越える高温の測定は、確立した処理です。これを上手く行うために、熱電対内の抵抗線を絶縁し、保護する必要があります。
白金ベースの抵抗線を保護するためのセラミック材料の使用は、これらの材料の非常に優れた耐熱性のために、長年の間使用されてきた方法です。熱電対は最もよく使用される熱測定器具であり、炉の内部温度の測定に使用され、一般的には金属の熔解または熱処理に、あるいは、実際にセラミック製品の製造に使用されています。
一般的な熱電対装置内のセラミック コンポーネントは、炉に曝される外側保護管です。場合によっては、必要とする絶縁と保護のレベルを提供するために、各内部に複数の管が使用されます。
温度が測定される場所であるヘッドでバイメタル ジョイントにつながる 2 本以上の線を絶縁するためにも、セラミック絶縁体 (その中を通る 2 つ以上の孔がある管) が使用されます。
管に使用される一般的な材料は 99.7% アルミナ材料であり、一般的に、金属製熱電対ヘッドに取り付けられの不浸透性管は、計装への標準の線に接続するために使用される端子台を含んでいます。あまり厳しくない高温雰囲気では、最高 1,600 ℃で十分に機能する安価な代替品としてムライト管を使用できる場合があります。ムライト管は不浸透性管でもあり、60% アルミナ含有量を有しています。
セラミック材料は多くの高温アプリケーションに適していますが、激しい摩耗や化学的条件にも理想的に適しています。
金属とセラミックの関係は長いものです。紀元前 6,000 年まで遡るが、溶融金属を封じ込めるためにセラミックを使用することに関係する証拠を考古学者が発見しています。今日まで、セラミック容器 (るつぼ) が使用され続けています。
長年にわたって鋳造の基本原理は同じままでしたが、技術は著しく変わってきました。信じられないかもしれませんが、直火で溶融している鋳造工場がイギリスにはまだ小数ありますが、主動力の出現に伴って溶融の方法が変わってきました。使用されるセラミックも、技術的にさらに進歩しています。
ジェット エンジン部品や他のハイテク用途などの鋳造に対する厳しい要件が発展してきたため、これらの材料に使用されるセラミックや、セラミックを生産する方法も進化し続けてきました。
アルミナやジルコニアは、これらの最高品質用途に最適な材料です。これらの材料から作られるるつぼを、さまざまな性能特性を与えるさまざまな方法で成形できます。当然のことながら、汚染を防止するための最も安全な選択肢であるため、最高級ジルコニアるつぼが使用されることがよくあります。これに伴う問題としては、多くの場合で、るつぼが必要よりも相当多くの数が使われることです。
セラミックを伴うあらゆる用途と同様に、最も費用対効果の高いソリューションを実現する場合、材料や生産方法の選択処理が重要です。
世界中の産業経済の現状では、今がお客様の用途や処理に代替材料の使用を検討するのには理想的な時期です。例えば、産業用セラミック材料は、無数の組成や性能特性を提供し、高温、高電気抵抗、摩耗性の用途や化学薬品に接触するなどの多くの厳しい環境で費用対効果の高い代替品になり得ます。
しかし、セラミック代替品の設計では、1 つのことを注意深く検討してください。金属部品の寸法公差は、費用に少しの影響しか及ぼしません。セラミックについて同じことは言えません。わずかに厳しい公差による費用の違いは大きくなる可能性があります。セラミック コンポーネントでは、非常に厳しい公差を実現できます。常に自問自答すべき質問は、「それを必要とするか?」です。これは、図面に記載されている標準公差に対しても当てはまるはずです。精度を必要とする場合は実現でききますが、必要ないは場合、費用を節約できます。
成形セラミックの精度は大きく変動する可能性があるため、正しい成形方法を選択することが重要です。部品を製造するために、あるいは実際に後の加工のための基礎部品を成形するために使用される工程を慎重に選択することで、費用を最低限に抑え続けることになります。時折、僅かに費用のかかる成形処理を使用することで、加工のかなりの量を節約します。公差を向上するためには、部品を「グリーン」加工できますが (焼結前に)、非常に厳しい公差の場合には、焼成後に部品を機械加工する必要があります。仕上げ加工は困難で時間がかかることがよくあります。これによって、大幅に費用が追加される可能性があります。そのため、必要な場合にのみ使用してください。
不必要な公差や面取りなどの特徴を取り除くことで、大きな節約を行えることがよくあります。セラミックで作るように、そして用途に適するように設計された部品の数倍の費用がかかる過剰な公差要求のある部品には珍しくありません。
結論として、何が費用節減につながり、あるいは製品寿命を延ばし、そして性能強化を達成できるかを見つけ出すため、産業用セラミックなどの代替材料を探すことは十分に値打ちがあります。しかし、代替材料では、それが提供できる長所を最大限に引き出すために、設計思考の変更を必要とする可能性があることを覚えておいてください。
これらのうちの 1 つ以上を変更することで、性能を向上させることが可能なことがよくありますが、あらゆるセラミック用途と同様に、熱衝撃は均衡を保つために唯一不可欠で、すべての性能要件との関連で、変動を調べる必要があります。
セラミックで部品を設計する場合、全般的な要件を調べ、多くの場合にはその後、成立する最善の妥協を見つけ出すことが必要です。
高温の用途では、熱衝撃が不具合の主な原因であることがよくあります。これは、熱膨張、熱伝導率、および強度の組み合わせから構成されます。上昇と下降の両方の迅速な温度変動によって、部品内の温度差を生じ、暖かいグラスに氷を入れることによるクラックの発生とよく似ています。膨張/収縮の違いを通じた動きが、クラックや不具合につながります。
熱衝撃の問題に対する簡単な答えはありませんが、以下の指針が役に立つ傾向があります。
- いくつかの固有の熱衝撃特性を有しますが、用途のニーズを満たす材料グレードを選択します。炭化ケイ素やケイ酸塩が優れています。アルミナベースの製品はあまり良くありませんが、適切な設計によって改善できます。
- 多孔質製品は、不浸透性製品よりも一般的に優れており、より大きな温度変動に対応します。
- 壁の薄い製品は、厚い製品よりもよく機能します。また、部品の至る所で、厚みの大きな遷移を防ぎます。組立部品は、熱質量が少ないために良好な場合があり、応力の上昇を緩和する事前クラック設計を提供します。
- 鋭利な角は、クラックにとって格好の開始点をもたらすため、その使用を最小限に抑えます。セラミックの引張荷重を避けます。この問題の緩和に役立てるために、設計を通じて部品に事前に応力を掛けることができます。
- 可能であれば、用途の処理を調べ、さらに穏やかな温度変化にすることが可能かを確認します。セラミックを予熱するか、温度変動率を下げます。
上記の点は、熱衝撃問題の緩和に役立ちますが、状況をその分野の専門家に相談するのが常に最適です。
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