3. Keramik in Verbindung
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Tabelle 1: Eigenschaften von Werkstoffen 109
Keramik in Verbindung Wichtige Werkstoffkenngrößen, die die Funktionsfähigkeit der Werkstoffkombinationen beeinflussen sind in Bild 1 dargestellt. Neben der Grundkenntnis, dass keramische Werkstoffe besser auf Druck als auf Zug zu belasten sind, ist wichtig zu wissen, dass die thermischen Eigenschaften der Keramiken vielfach anders sind als die der Metalle. Ein Punkt, der, wie praktische Erfahrungen zeigen, leicht vernachlässigt wird, ist die bei vielen Keramiken im Vergleich zu den Metallen vorhandene unterschiedliche Wärmeausdehnung. Im klassischen Maschinenbau mit Anwendungen bis 350°C sind Längenänderungen aufgrund der Wärmedehnung genauso zu berücksichtigen, wie im Ofenbau bis zu Temperaturen >2.000°C. Ein Beispiel soll zeigen, welche kleinen, aber manchmal doch entscheidenden Differenzen bei einer Temperaturerhöhung auftreten. Bei der Kombination einer Wellenhülse aus Al 2 O 3 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) =8,5*10 ‐6 /K und einer Welle aus Edelstahl 1.4571 mit =16,8*10 ‐6 /K dehnt sich der Durchmesser (D=40mm) der Welle bei Temperaturerhöhung um 150°K stärker aus als der der Keramik. Wäre die Verbindung als Passung mit geringem Spiel z. B. H7/h6 ausgelegt worden, so hätte die unterschiedliche Ausdehnung schon zu einem Aufsprengen der keramischen Hülse führen können. Ausdehnung Al 2 O 3 : 40mm*(8,5*10 ‐6 /K)*150°K = 0,051mm Ausdehnung 1.4571 : 40mm*(16,8*10 ‐6 /K)*150°K = 0,1mm 3.1.3. Fügeverfahren Eine Übersicht zu den wichtigsten Fügeverfahren von Keramik‐ Metallverbindungen (KMV) und Keramik‐Keramik Verbindungen (KKV) ist in Bild 1 dargestellt. 110
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