Solução de êmbolo cerâmico Ziconia

Os êmbolos de cerâmica de zircônia ( êmbolo de ziconia ) e a cerâmica de alumina são amplamente utilizados em dispositivos médicos, engenharia ambiental, petróleo, indústrias químicas, etc., para resolver os problemas de curta vida útil do equipamento causados ​​​​pela baixa resistência à corrosão e baixa temperatura de trabalho dos êmbolos de metal. Tomando como exemplo a transformação técnica do bujão da bomba dosadora, o uso de êmbolos cerâmicos ajuda a melhorar a durabilidade do equipamento.

Com o avanço da tecnologia de fabricação, os êmbolos de bomba de cerâmica feitos de materiais cerâmicos de alto desempenho, como o nitreto de silício, são cada vez mais utilizados, e a tendência de substituição doméstica está surgindo.

Uma estrutura típica de um êmbolo cerâmico para uso em bomba é a seguinte: a parte interna do corpo do êmbolo é um núcleo feito de material metálico e a parte externa é coberta por um invólucro feito de material cerâmico; uma camada de borracha de vedação é colocada na superfície de contato entre o núcleo e o invólucro; um tampão é colocado na extremidade do corpo do êmbolo. Essa estrutura utiliza cerâmica para cobrir o núcleo metálico, o que não só aumenta a resistência ao desgaste e à corrosão, mas também aumenta a resistência geral através do plugue, tornando a conexão mais compacta.

Os materiais cerâmicos de engenharia comuns de alto desempenho usados para fabricar os invólucros dos êmbolos cerâmicos incluem principalmente alumina, zircônia, nitreto de silício, carboneto de silício, etc. Tomando a cerâmica de zircônia como exemplo, seus parâmetros de desempenho típicos incluem: uma densidade de aproximadamente 6,0 g/cm³, uma resistência anti-flexão de até 800 MPa, uma resistência anti-compressão de até 2.000 MPa e um coeficiente de expansão térmica de aproximadamente 9,6 × 10⁻⁶/°C.

A superfície de trabalho do êmbolo cerâmico pode ser formada com uma estrutura microporosa através de métodos de processamento especiais, possuindo assim propriedades de autolubrificação, o que altera o tradicional mecanismo de fricção e lubrificação de deslizamento. A superfície interna da cavidade é geralmente projetada com uma estrutura fluida e processada em uma superfície espelhada por retificadoras cilíndricas internas e externas de alta precisão, e a superfície externa é submetida a polimento vibratório para não obter cantos mortos, facilitando a limpeza e desinfecção [1].

Em bombas de êmbolo cerâmico de alta pressão, uma estrutura de óleo correspondente à válvula é frequentemente adotada. Os principais componentes da bomba incluem o êmbolo, o corpo do cilindro, o eixo excêntrico, a mola de reinicialização, etc. Durante a operação, sob a rotação do eixo excêntrico e a ação da mola de reinicialização, o volume selado formado pelo êmbolo e o corpo do cilindro sofre alterações periódicas, conseguindo assim a sucção e descarga de óleo. A fratura do êmbolo é uma das falhas comuns deste tipo de bomba, e rachaduras ou fraturas ocorrem frequentemente no pescoço do êmbolo, geralmente causadas por folga excessiva entre o êmbolo e o corpo do cilindro ou desvio excessivo da parte de suporte de força da cabeça do êmbolo em relação ao eixo, resultando em concentração de tensão