پیچ سرامیکی اکسید آلومینیوم پیچ سرامیکی

• 1. عایق بندی با استحکام بالا و مقاوم در برابر دمای بالا
• 2. مقاوم در برابر خوردگی و غیر مغناطیسی
• 3. سختی بالا و پایداری ابعادی

1. عملکرد مکانیکی عالی و یکپارچگی ساختاری بله

خواص مکانیکی پیچ‌های سرامیکی آلومینا یکی از مزایای اساسی آن‌ها در مقایسه با قطعات نگهدارنده فلزی سنتی است. این پیچ ویژه از طریق روش فشار هیدرواستاتیک و سینتر کردن در دمای بسیار بالا از آلومینای خالص بالا (معمولاً ≥ 99.5%) ساخته می‌شود. ریزساختار آن متراکم و یکنواخت بوده و دارای خواص فیزیکی عالی است. اول از همه، سختی آن بسیار بالاست و سختی ویکرز آن به‌مراتب از تمام مواد فلزی و حتی برخی آلیاژهای سخت نیز بیشتر است. این سختی بسیار بالا به‌طور مستقیم به مقاومت استثنایی در برابر سایش تبدیل می‌شود و حتی در محیط‌های دمونتاژ مکرر یا ارتعاش شدید، رزوه‌ها می‌توانند شکل و یکپارچگی خود را حفظ کنند و عمر مفید آن‌ها را به‌طور چشمگیری افزایش دهند. دوم اینکه، هرچند مواد سرامیکی ترد به نظر می‌رسند، اما پیچ‌های سرامیکی آلومینایی باکیفیت که با فناوری‌های مدرن تولید شده‌اند، استحکام مکانیکی قابل توجهی دارند و استحکام تراکمی آن‌ها بیش از 3000 مگاپاسکال است و قادر به تحمل نیروهای پیش‌تنیدگی و بارهای کاری بسیار زیادی هستند.

از نظر سبکی، چگالی سرامیک آلومینا حدود 3.6 گرم بر سانتیمتر مکعب است که تنها حدود 45 درصد چگالی فولاد می‌باشد. این ویژگی به‌ویژه در حوزه‌های حساس به وزن مانند هوافضا، ابزارهای دقیق و مسابقات اتومبیل‌رانی بسیار مهم است. مهم‌تر از آن، مدول الاستیسیته بالای پیچ‌های سرامیکی آلومینا به این معناست که این پیچ‌ها تحت تنش دچار تغییر شکل بسیار ناچیزی می‌شوند و نیروی محکم‌کنندگی فوق‌العاده پایداری ایجاد می‌کنند و از شل شدن نیروی پیش‌تنیدگی ناشی از تغییر شکل پلاستیکی—مانند پیچ‌های فلزی—جلوگیری می‌کنند. علاوه بر این، این پیچ‌ها به‌طور کامل از پدیده‌های رایج خوردگی خستگی و ترک خوردن ناشی از تنش در پیچ‌های فلزی جلوگیری می‌کنند و در شرایط بارگذاری متناوب دوام بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند. این ویژگی‌های مکانیکی جامع، پیچ‌های سرامیکی آلومینا را به‌ویژه برای قطعات اتصال حیاتی که نیازمند مقاومت بالا در برابر سایش، بارهای سنگین و پایداری طولانی‌مدت هستند، مناسب می‌سازد؛ مانند مهره‌های دقیق دستگاه‌های ابزار، ثابت‌کننده‌های یاتاقان‌های با سرعت بالا و اتصالات کلیدی در ربات‌های اتوماتیک.

2. پایداری حرارتی و مقاومت در برابر دمای بالا در محیط‌های شدید

پیچ‌های سرامیکی اکسید آلومینیوم در محیط‌های دمای بالا نیز عملکرد خوبی دارند که این مهم‌ترین مزیتی است که اکثر فستنرهای فلزی قادر به رقابت با آن نیستند. نقطه ذوب آن تا 2050 ℃ بالغ می‌شود و دمای کاری پایدار بلندمدت آن می‌تواند از 1600 ℃ فراتر رود. در مدت کوتاهی حتی می‌تواند دمای بسیار بالای 1800 ℃ را تحمل کند. در این شرایط، پیچ‌های سرامیکی اکسید آلومینیوم دچار اکسیداسیون، پوسته‌شدن، خزش یا کاهش تندی مقاومت نمی‌شوند، برخلاف پیچ‌های فلزی. هنگامی که دمای محیط از دمای اتاق تا دمای کاری افزایش می‌یابد، ضریب انبساط حرارتی آن نسبتاً پایین است که بدین معناست اثر تغییرات دما بر اندازه پیچ و پیش‌بارگذاری آن بسیار کمتر از مواد فلزی است.

به ویژه ارزش تأکید بر مقاومت عالی آن در برابر شوک حرارتی است. از طریق طراحی دقیق ریزساختار، پیچ‌های سرامیکی آلومینای با کیفیت می‌توانند تغییرات دمایی سریع را بدون ترک خوردن تحمل کنند. به عنوان مثال، در تجهیزات تولید نیمه‌هادی، ممکن است پیچ‌ها فرآیندهای گرمایش و سرد شدن سریع متعددی را از دمای محیط تا صدها یا حتی هزاران درجه سانتی‌گراد تحمل کنند. سرامیک اکسید آلومینیوم به دلیل هدایت حرارتی پایین و ظرفیت گرمایی مناسب، می‌تواند به طور مؤثر تمرکز تنش حرارتی را کاهش دهد و یکپارچگی ساختاری را حفظ کند. در مقابل، حتی آلیاژهای مقاوم به حرارت خاص نیز ممکن است در چنین چرخه‌های حرارتی سختی به دلیل خستگی از کار بیفتند.

علاوه بر این، در شرایط دمای بالا، سرامیک‌های آلومینایی خواص مکانیکی و مشخصات عایقی اولیه خود را حفظ می‌کنند و به دلیل فعال‌سازی حرارتی، هیچ گونه هدایت الکترونی ایجاد نمی‌شود که این امر برای تثبیت عایقی تجهیزات الکتریکی در دمای بالا حیاتی است. در محیط خلأ با دمای بالا، مواد فراری مانند فلزات آزاد نمی‌کند و از آلودگی سیستم جلوگیری می‌کند. این ویژگی‌ها پیچ‌های سرامیکی آلومینایی را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهایی مانند کوره‌های عملیات حرارتی، تجهیزات سینترینگ، دستگاه‌های آزمایش قطعات انتهای گرم موتور هواپیما و تثبیت سنسورهای دمای بالا تبدیل می‌کند.
 

3. مقاومت استثنایی در برابر خوردگی و بی‌اثری شیمیایی

این ماده دارای پایداری شیمیایی عالی است و می‌تواند در برابر خوردگی اکثر اسیدها، بازها، نمک‌ها و حلال‌های آلی مختلف مقاومت کند. مقاومت در برابر خوردگی آن بسیار بهتر از فلزات خاصی مانند فولاد ضدزنگ و حتی هستلوی است. همچنین می‌تواند برای مدت طولانی در محیط‌های بسیار خورنده مانند اسیدها و بازهای قوی به‌صورت پایدار کار کند، بدون اینکه زنگ بزند یا یون‌های فلزی تولید کند که باعث آلودگی فرآیند شوند. این ویژگی باعث می‌شود که این ماده انتخابی ایده‌آل برای اتصال پمپ‌ها، شیرآلات، راکتورها و لوله‌کشی در محیط‌های سخت در صنایع شیمیایی، دارویی، فرآوری مواد غذایی و مهندسی دریایی باشد و به‌طور مؤثر از خرابی تجهیزات و آلودگی محصولات ناشی از خوردگی پیچ جلوگیری کند.

4. عایق برقی عالی و خواص غیر مغناطیسی

مقاومت حجمی بسیار بالا است و می‌تواند جریان را حتی در محیط‌های دمای بالا به‌طور مؤثری عایق کند و از خطر شکست قوس یا اتصال کوتاه جلوگیری نماید. در همان حال، اساساً غیرمغناطیسی است و تحت تأثیر هیچ محیط میدان مغناطیسی قوی قرار نمی‌گیرد و نفوذپذیری مغناطیسی آن صفر است. این ویژگی باعث می‌شود که این ماده به‌طور ایده‌آل برای تجهیزات پرتو الکترونی با دقت بالا، سیستم‌های MRI (تصویربرداری رزونانس مغناطیسی)، تجهیزات ساخت نیمه‌هادی در محیط خلاء و انواع دستگاه‌های اندازه‌گیری دقیق مناسب باشد و به‌طور چشمگیری مشکلات ناشی از تداخل الکترومغناطیسی، تلفات جریان گردابی و آلودگی مغناطیسی که ممکن است توسط پیچ‌های فلزی ایجاد شود، را از بین ببرد.

5. پیچ‌های سرامیکی اکسید آلومینیوم به یکی از اجزای کلیدی در ارتقاء و جایگزینی بسیاری از زمینه‌های فناوری بالا و صنعتی تبدیل شده‌اند.

از تولید ویفرهای نیمهرسانا، تولید فتوولتائیک خورشیدی تا ابزارهای تحلیلی پیشرفته، از صنایع شیمیایی ضد خوردگی، تجهیزات پزشکی تا هوافضا، می‌تواند راه‌حل‌هایی ارائه دهد که پیچ‌های فلزی سنتی قادر به رقابت با آن نیستند. هرچند هزینه خرید تک‌تک این محصولات ممکن است بالا باشد، اما عمر طولانی، قابلیت اطمینان بالا، هزینه نگهداری پایین و تضمین عملکرد کلی سیستم و خلوص آن، باعث می‌شود در طول چرخه حیات کامل آن، منافع اقتصادی بسیار بالایی داشته باشد.