Nurniki ceramiczne to precyzyjnie wykonane elementy tłoczące, które pełnią kluczową rolę w urządzeniach przepływowych – szczególnie w pompach wysokociśnieniowych i agregatach dozujących. Dzięki wyjątkowym właściwościom materiałowym stanowią one alternatywę dla rozwiązań metalowych, zwłaszcza tam, gdzie czynniki robocze mają charakter agresywny, ścierny lub korodujący.
Jak działają nurniki ceramiczne?
Nurnik ceramiczny to element wykonawczy pompy tłokowej, pełniący funkcję tłoka roboczego w ruchu posuwisto-zwrotnym. Jego zadaniem jest bezpośrednie oddziaływanie na medium robocze – poprzez cykliczne zasysanie i wypychanie cieczy lub zawiesin w cylindrze roboczym. W odróżnieniu od standardowych komponentów metalowych, ceramiczny nurnik zapewnia znacznie wyższą odporność na zużycie, korozję i działanie czynników chemicznych.
Wysoka gładkość powierzchni roboczej (chropowatość rzędu Ra ≤ 0,05 µm) przekłada się na niski współczynnik tarcia, to zaś minimalizuje zjawisko adhezji i abrazyjnego zużycia podczas cyklicznego ruchu tłokowego. Dzięki temu można ograniczyć – a w wielu aplikacjach całkowicie wyeliminować – stosowanie zewnętrznych środków smarnych. To szczególnie istotne w aplikacjach wymagających pełnej czystości procesu, np. w przemyśle farmaceutycznym, biotechnologicznym czy przy dozowaniu reagentów chemicznych.
Dodatkowe atuty:
- ceramika techniczna nie ulega deformacjom plastycznym nawet przy długotrwałej ekspozycji na wysokie ciśnienie robocze (nawet powyżej 1000 bar),
- zachowuje stabilność wymiarową w warunkach znacznych wahań temperatury (od −100°C do ponad 800°C),
- nie podlega korozji elektrochemicznej ani erozji powierzchniowej w kontakcie z agresywnym medium (np. kwasy, ługi, alkohole, szlamy mineralne).
W rezultacie nurniki ceramiczne oferują wyższą niezawodność procesu i znacząco wydłużony interwał międzyobsługowy w porównaniu do rozwiązań np. ze stali nierdzewnej, brązu czy stopów niklu.
Z czego wykonuje się nurniki ceramiczne?
Do produkcji wykorzystuje się głównie techniczną ceramikę tlenkową (np. Al₂O₃), a także ceramikę cyrkonową (ZrO₂) o wysokiej gęstości i dużej wytrzymałości mechanicznej. Oba typy materiałów poddawane są precyzyjnej obróbce skrawaniem i spiekaniu, a następnie szlifowane do uzyskania mikrometrycznych tolerancji oraz powierzchni o bardzo niskiej chropowatości – nieprzekraczającej Ra 0,05 µm.
Najważniejsze właściwości nurników ceramicznych
Wysokospiekane nurniki ceramiczne, produkowane z tlenku glinu (Al₂O₃) o czystości ≥ 99,5%, mają parametry fizyczne i mechaniczne, które czynią je szczególnie odpornymi w środowiskach silnie eksploatacyjnych. Dzięki kontroli mikrostruktury, niskiej porowatości i precyzyjnej obróbce końcowej (np. szlifowaniu do tolerancji H6), finalne komponenty uzyskują właściwości przekraczające możliwości większości metali konstrukcyjnych.
Najważniejsze właściwości nurników ceramicznych to:
- twardość ≥ 9 w skali Mohsa – zbliżona do twardości szafiru technicznego, co przekłada się na wysoką odporność na abrazyjne zużycie powierzchni nawet przy suchym tarciu i braku smarowania,
- odporność na ścieranie – wskaźnik zużycia liniowego nawet kilkukrotnie niższy niż w przypadku stali narzędziowej lub stali nierdzewnej, także w kontakcie z zawiesinami krzemionkowymi, kaolinowymi czy piaskami technologicznymi,
- obojętność chemiczna – brak reaktywności z kwasami nieorganicznymi (HCl, HNO₃, H₂SO₄), zasadami (NaOH, KOH) oraz rozpuszczalnikami organicznymi (aceton, etanol, DMF),
- niewielka rozszerzalność liniowa (CTE) – rzędu 6–8 × 10⁻⁶ /K, co zapewnia stabilność pracy nawet przy gwałtownych zmianach temperatury w układach hydraulicznych lub próżniowych,
- wysoka temperatura pracy ciągłej – możliwa eksploatacja do 1000°C bez utraty właściwości mechanicznych lub pojawienia się mikropęknięć termicznych,
- bardzo niska nasiąkliwość – poziom absorpcji cieczy poniżej 0,05% ogranicza ryzyko penetracji medium do mikrostruktury, co przekłada się na odporność na degradację od wewnątrz oraz wzrost higieniczności w układach CIP/SIP,
- gładkość powierzchni roboczej – dzięki końcowemu polerowaniu możliwe jest osiągnięcie chropowatości Ra ≤ 0,05 μm, co minimalizuje opory przepływu i zapobiega odkładaniu się osadów procesowych.
Nurniki ceramiczne są standardowo stosowane w aplikacjach o wysokim stopniu agresywności procesowej – m.in. w tłoczeniu reagentów chemicznych, koncentratów ściernych, cieczy o wysokiej lepkości oraz cieczy wrażliwych na zanieczyszczenia smarne.
Gdzie stosuje się nurniki ceramiczne?
Nurniki wykonane z ceramiki technicznej znajdują zastosowanie w wielu sektorach przemysłu, m.in.:
- w przemyśle chemicznym – w pompach tłoczących silnie reaktywne substancje i rozpuszczalniki,
- w farmacji – w agregatach dozujących o wysokiej precyzji,
- w przemyśle spożywczym – do tłoczenia substancji o dużej lepkości lub zanieczyszczonych mechanicznie,
- w technologiach obróbki powierzchniowej – np. w natrysku cieplnym lub systemach czyszczenia strumieniowego,
- w hutnictwie i energetyce – do pracy w instalacjach ciśnieniowych z udziałem szlamów, popiołów i cieczy o podwyższonej temperaturze.
Najczęstsze pytania i nasze odpowiedzi:
Jakie media mogą być tłoczone przy użyciu nurników ceramicznych?
Zarówno ciecze agresywne chemicznie, jak i zawiesiny, ścierne szlamy, rozpuszczalniki czy substancje biologiczne.
Czy nurniki ceramiczne wymagają dodatkowego smarowania?
W większości przypadków nie – niski współczynnik tarcia pozwala na pracę w warunkach suchych lub półsuchych.
Jakie są różnice między ceramiką tlenkową a cyrkonową?
Ceramika cyrkonowa ma wyższą odporność na udary mechaniczne, natomiast tlenkowa jest bardziej odporna na wysoką temperaturę i korozję.
Czy możliwe jest wykonanie nurnika pod indywidualny projekt?
Tak, w Ceramit wykonujemy komponenty na zamówienie, zgodnie z rysunkiem lub specyfikacją techniczną klienta.
Jak długo działają nurniki ceramiczne w warunkach przemysłowych?
Czas eksploatacji może sięgać nawet kilku lat – w zależności od intensywności pracy i rodzaju tłoczonego medium.
Zainwestuj w niezawodność z Ceramit
Jeśli zależy Ci na maksymalnej trwałości i precyzji działania układów pompowych – postaw na nurniki ceramiczne Ceramit. Oferujemy zarówno gotowe rozwiązania, jak i produkcję komponentów według indywidualnych specyfikacji. Skontaktuj się z naszym zespołem technicznym – pomożemy dobrać odpowiedni materiał i projekt wykonania do Twojej aplikacji. Dowiedz się więcej o komponentach ceramicznych na stronie Ceramit.
