Siliziumkarbid vs. Graphit: Optimale Materialien für Gleitringdichtungen
October 24, 2025
Drehdurchführungen dienen als entscheidendes Bindeglied zwischen stationären Rohren und rotierenden Komponenten in Industrieanlagen und ermöglichen die nahtlose Übertragung von Flüssigkeiten (Flüssigkeiten oder Gasen) ohne Leckage. Die ständige Relativbewegung zwischen den Komponenten führt jedoch unweigerlich zu Verschleiß, der sich direkt auf die Betriebseffizienz und die Lebensdauer der Geräte auswirkt. Unter den wichtigsten Materialien, die in Drehdurchführungen und Gleitringdichtungen verwendet werden, zeichnen sich Siliziumkarbid (SiC) und Graphit durch ihre unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften aus, die jeweils für unterschiedliche Betriebsbedingungen geeignet sind.
Als Präzisionsmechanismen erleichtern Drehdurchführungen die Flüssigkeitsübertragung zwischen festen Rohrleitungen und rotierenden Teilen unter Beibehaltung einer leckagefreien Leistung. Ihre Anwendungen erstrecken sich über zahlreiche Branchen:
- Papierherstellung: Zuführung von Dampf oder Heißwasser zu rotierenden Trockenzylindern
- Textilherstellung: Zirkulieren von Kühlwasser oder Heizöl durch rotierende Walzen
- Kunststoffindustrie: Regulierung der Formtemperaturen mit Wärmeübertragungsflüssigkeiten
- Stahlherstellung: Kühlen von Stranggussanlagen
- Werkzeugmaschinen: Zuführung von Kühlmittel zu rotierenden Spindeln
Diese anspruchsvollen Anwendungen setzen Drehdurchführungen extremen Bedingungen aus, darunter hohe Drehzahlen, erhöhte Drücke, extreme Temperaturen und korrosive Medien - was die Materialauswahl für Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von größter Bedeutung macht.
Dieser Halbleiter aus Silizium-Kohlenstoff-Verbindungen kombiniert außergewöhnliche Härte mit hervorragender Wärme- und Chemikalienbeständigkeit. Mit einer Mohs-Härte, die an Diamanten heranreicht, weist SiC folgende Eigenschaften auf:
- Überlegene Verschleißfestigkeit bei hoher Drehzahl
- Hervorragende thermische Stabilität bei erhöhten Temperaturen
- Bemerkenswerte Korrosionsbeständigkeit gegen Säuren, Laugen und Salze
- Hohe Wärmeleitfähigkeit für effektive Wärmeableitung
Diese Eigenschaften machen SiC ideal für Gleitringdichtungsflächen, Lager und Düsen in Drehdurchführungen, typischerweise gepaart mit Graphit oder anderen Materialien.
Die einzigartige geschichtete Kristallstruktur von Graphit bietet natürliche Schmierung und thermische Stabilität und bietet:
- Reibungsarmes Verhalten durch Gleiten zwischen den Schichten
- Hochtemperatur-Beständigkeit
- Elektrische Leitfähigkeit
- Chemische Inertheit
- Leichte Eigenschaften
Graphit wird häufig in Dichtungen und Elektroden verwendet und reduziert durch seine selbstschmierenden Eigenschaften die Reibung in Drehdurchführungen, wodurch die Lebensdauer verlängert wird, wenn er mit härteren Materialien wie SiC kombiniert wird.
| Eigenschaft | Siliziumkarbid | Graphit |
|---|---|---|
| Härte | Extrem hoch | Relativ niedrig |
| Verschleißfestigkeit | Hervorragend | Gut |
| Selbstschmierung | Schlecht | Hervorragend |
| Thermische Beständigkeit | Hervorragend | Hervorragend |
| Korrosionsbeständigkeit | Hervorragend | Gut |
| Wärmeleitfähigkeit | Hoch | Niedrig |
| Reibungskoeffizient | Höher | Niedriger |
| Kosten | Höher | Niedriger |
Konstrukteure von Drehdurchführungen kombinieren diese Materialien typischerweise in komplementären Konfigurationen:
Die häufigste Paarung, bei der SiC Verschleißfestigkeit gegen die Schmierfähigkeit von Graphit bietet, ideal für Hochgeschwindigkeits- und Hochdruckanwendungen mit geringen abrasiven Partikeln.
Wird in stark abrasiven oder korrosiven Umgebungen eingesetzt, erfordert jedoch zusätzliche Schmierung aufgrund der inhärenten Reibungseigenschaften von SiC.
Gleicht moderate Verschleißfestigkeit mit guter Schmierung für mittelschwere Anwendungen aus.
Mehrere Betriebsparameter beeinflussen die Lebensdauer:
- Drehzahl
- Flüssigkeitschemie und Temperatur
- Systemdruck
- Vorhandensein von Verunreinigungen
- Schmierqualität
- Präzision der Fertigung
Für eine optimale Leistung ist eine sorgfältige Berücksichtigung dieser Variablen zusammen mit der richtigen Materialauswahl erforderlich.
Die komplementären Eigenschaften von Siliziumkarbid und Graphit ermöglichen es Ingenieuren, Drehdurchführungen für vielfältige industrielle Herausforderungen zu entwickeln. Während SiC in rauen, abrasiven Umgebungen hervorragend ist, bietet Graphit wesentliche Schmierung in Hochgeschwindigkeitsanwendungen. Das Verständnis dieser Materialeigenschaften ermöglicht fundierte Auswahlentscheidungen, die die Zuverlässigkeit der Geräte und die Betriebseffizienz in rotierenden Maschinensystemen maximieren.