Schweiß Zentrierstifte aus Keramik

 

Schweißtechnik ist Maßarbeit. Für das Positionieren der zu verbindenden Bauteile kommen Zentrierstifte zum Einsatz. Diese auch als Positionierstifte bezeichneten Positionierhilfen bestanden bis in die 1990er Jahre hinein aus Metall oder Pertinax®. Heute werden Schweiß Zentrierstifte aus Zirkonoxid oder Siliziumnitrid angefertigt. Das entstandene Endprodukt aus Opens internal link in current windowHochleistungskeramik ist hoch verschleißfest und somit sehr wirtschaftlich.

Der Positionierstift muss triboligischen und mechanischen und thermischen Belastungen standhalten. Weiterhin sollen metallische Anhaftungen und Aufschweißungen vermieden werden. Gerade diese Kombination der Belastungen führt dazu, dass Positionierstifte aus metallischen Werkstoffen eine sehr begrenzte Lebensdauer haben. Zentrierstifte der neuen Generation aus Technischer Keramik bieten hier Vorteile.

Aufgrund der ionischen Bindung keramischer Werkstoffe ist ein Fressen oder Verreiben von Keramik und Metall ausgeschlossen. Diese Verschleißform, die gerne bei hohen Temperaturen und hohen Flächenpressungen zwischen zwei Metallen auftritt kann also ausgeschlossen werden. Auch beim abrasiven Verschleiß zeigen Keramiken gegenüber Hartmetall ein deutlich besseres Verhalten. Je nach Anwendung liegt der volumetrische Verschleißbetrag einer Keramikpaarung eine bis mehrere Zehnerpotenzen unter der einer Paarung von Metallteilen. Die tribologischen Eigenschaften von Technischer Keramik sind also optimal für den Einsatz als Positionierstift.

Bedingt durch die in der Schweißtechnik auftretenden mechanischen stoßartigen Belastungen stehen einige Konstrukteure dem Einsatz Technischer Keramik skeptisch gegenüber. Oftmals ausgelöst durch die sogenannte Kaffeetassenerfahrung -also zerbrochenes Geschirr - glauben Viele Keramik sei spröde und mechanischen Belastungen nicht gewachsen. Eines vorweg: Keramik bricht spröde! Die Frage ist nur bei welchen Belastungen. Der Sprödbruch bedeutet, dass ein Keramikbauteil bricht ohne sich vorher plastisch zu verformen. Was viele noch nicht wissen: Im elastischen Bereich verhält sich beispielsweise Zirkonoxidkeramik nahezu wie Stahl. Um diese Elastizität zu veranschaulichen ist im nachfolgenden Bild eine Feder aus unserem Z2000 im entspannten und belasteten Zustand dargestellt.

Keramikfeder aus Z2000

Die Festigkeitswerte der Opens internal link in current windowZirkonoxid- und Siliziumnitrid Keramiken können sich mit denen von Hartmetall messen. Gerade beim ceratec Z3000 sind liegen die Biegebruchfestigkeiten über denen von gängigen Hartmetallwerkstoffen.


Wahl unter zwei Keramik-Varianten

Nach der Entscheidung für Keramik-Zentrierstifte ist stellt sich oft die Frage welcher Keramische Werkstoff der richtige für genau diese Anwendung ist. Zirkonoxid oder Siliziumnitrid?

Zentrierstifte aus Zirkonoxidkeramik sind äußerst robust. Sie halten hohen mechanischen Belastungen stand und sind äußerst schlagzäh. Die hohe thermische Isolationsfähigkeit des Materials kann sich in einigen Anwendungen zur Nutze gemacht werden. Problematisch wird der Einsatz von Zirkonoxid, wenn das Bauteil in der Anwendung auf Temperaturen jenseits der 1000°C erwärmt wird.

Aus Opens internal link in current windowSiliziumnitrid-Keramik gefertigte Zentrierstifte haben den Vorteil der hohen Temperaturwechselbeständigkeit. Zentrierstifte aus unserem SNI750 vertragen nicht nur Temperaturen jenseits der 1000°C, auch ein schnelles Erhitzen und Abkühlen ist für dieses Material kein Problem. SNI750 mit glatten Oberflächen lässt sich von flüssigen Metallen sehr schlecht benetzen, dies führt zu weniger Anhaftern von Schweißspritzern und damit zu mehr Prozesssicherheit.


Wirtschaftlichkeit durch Zentrierstifte aus Keramik

In neu angelegten Projekten für schweißtechnische Anlagen wird heutzutage direkt mit Zentrierstiften aus Opens internal link in current windowtechnischer Keramik geplant, da die bekannten Vorteile überwiegen. Hinsichtlich Standzeit, Prozesssicherheit und damit der Wirtschaftlichkeit können die Vorteile der Keramik den etwas höheren Anschaffungspreis deutlich rechtfertigen.

Zentrierstifte aus Keramik können außer bei neu angelegten Projekten auch für das Umrüsten auf diese neue Verarbeitungstechnik genutzt werden. Ihre außerordentlich hohen Standzeiten machen den Umstieg von Anbeginn wirtschaftlich. Wo bisher Metallstifte durch Verschleiß teilweise mehrmals pro Tag ausgetauscht werden mussten, halten Keramikstifte häufig mehrere Monate.

Einen weiteren Vorteil stellt ihre Flexibilität dar, denn Schweißzentrierstifte lassen sich bei ceratec individuell abgestimmt auf die jeweiligen Kundenanforderungen herstellen. Das gilt bereits für geringe Mengen.


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