Znáte ideální materiál pro ložiska – keramiku z nitridu křemíku?

S rozvojem strojírenského průmyslu směrem k vysoké přesnosti a vysoké rychlosti se rozsah použití ložisek rozšiřuje a rozšiřuje a požadavky na výkon ložisek jsou stále vyšší a vyšší. Zejména v některých speciálních pracovních prostředích nemohou kovová ložiska uspokojit potřeby, nebo dokonce nemohou fungovat úplně. Keramické materiály se staly ideálními materiály pro vysokorychlostní výrobu přesných ložisek díky jejich nízké hustotě, vysokému modulu pružnosti, malému koeficientu lineární roztažnosti, odolnosti proti opotřebení, vysoké teplotní odolnosti a odolnosti proti korozi.
 

Výhody a vlastnosti keramiky z nitridu křemíku

Zatímco nitrid křemíku není nejtvrdší ani nejhouževnatější technickou keramikou, má se za to, že má nejlepší kombinaci mechanických a fyzikálních vlastností ve vysoce výkonných ložiskových aplikacích. Pojďme se podívat na výhody nitridu křemíku ve srovnání s jinými ložiskovými materiály.

Porovnání výkonu 5 druhů ložiskových materiálů

 

odolnost vůči teplu

Obecně platí, že když provozní teplota ocelových ložisek přesáhne 120 stupňů, tvrdost se sníží a také se sníží valivá životnost. Nitrid křemíku má dobré teplotní charakteristiky a je zvláště vhodný pro prostředí s vysokou teplotou.

odstředivá síla

Hustota nitridu křemíku je asi 3,24 × 103 kg/m3, zatímco hustota ložiskové oceli je asi 7,8 × 103 kg/m3, což je jen asi 40 procent hustoty ložiskové oceli. Když tedy valivé těleso používá ložisko, může se ložisko otáčet vysokou rychlostí. Potlačuje zvýšení zatížení valivých těles v důsledku odstředivé síly.

Lineární expanzní koeficient

Koeficient lineární roztažnosti nitridu křemíku je asi 1/4 koeficientu ložiskové oceli, takže rozměrová změna se změnami teploty je malá, proto je výhodné použití v prostředí s velkými změnami teploty.

Tvrdost, modul pružnosti, Poissonův poměr

Protože koeficient pružnosti nitridu křemíku je asi 1,5krát vyšší než u ložiskové oceli, je elastická deformace vzhledem k zatížení malá a tuhost vzhledem k zatížení je vysoká.

Odolné proti korozi, nemagnetické, izolační

Koroze je problém, když se ocelová ložiska používají ve strojích používaných v chemických strojích, potravinářském, námořním a dalších odděleních. V silném magnetickém prostředí se při použití ocelových ložisek jemný prášek opotřebovaný ze samotného ložiska adsorbuje mezi valivá tělesa a valivý povrch, což se stane hlavní příčinou předčasného poškození odlupováním a zvýšené hlučnosti ložiska.

Příprava keramického prášku z nitridu křemíku

Prášek nitridu křemíku pro součásti ložisek vyžaduje následující důležité vlastnosti: vysoká čistota; vysoce rovnoměrné a jemné částice; vysoký obsah fáze. Způsob přípravy prášku nitridu křemíku, který nejlépe splňuje tento požadavek, je karbotermální redukční nitridační metoda a její reakční vzorec je: 3SiO2 plus 6C plus 2N2=Si3N4 plus 6CO. Prášek získaný touto metodou obsahuje méně kovových nečistot a má vysokou čistotu. Částice jsou jemné a obsah fáze vysoký, splňující požadavky materiálů na ložiskové díly.

Lisování dílů souvisejících s ložisky z nitridu křemíku

Existuje mnoho metod pro přípravu komponent souvisejících s keramickými ložisky z nitridu křemíku, jako je reakční slinování, slinování lisováním za tepla, beztlakové slinování a sekundární reakční slinování. Pro získání plně hustého materiálu z nitridu křemíku je ideální izostatické lisování za tepla.

Zpracování dílů souvisejících s keramickými ložisky z nitridu křemíku

Zpracování souvisejících dílů keramických ložisek z nitridu křemíku je v zásadě podobné jako u dílů z ložiskové oceli a mlecí mechanismus je v podstatě stejný. Vzhledem k velkému rozdílu mezi různými vlastnostmi nitridu křemíku a vlastnostmi oceli však existují značné rozdíly v brusných nástrojích, zpracovatelských koeficientech a brusných směsích při obrábění. Požadavky jako typ, tvar, množství, pevnost, charakteristiky drcení a charakteristiky opotřebení jsou různé. V současnosti používaná brusiva zahrnují především karbid křemíku, karbid boru a diamantový prášek.

Montáž keramických ložisek z nitridu křemíku

Obecně se valivá ložiska skládají ze čtyř hlavních částí, a to vnějšího kroužku, vnitřního kroužku, valivých těles a klece. Protože existuje deset typů valivých ložisek, různé typy ložisek používají různé tvary klecí, takže způsoby montáže ložisek jsou také různé.

Keramická ložiska z nitridu křemíku jako důležitá mechanická základní součást jsou ve světě nových materiálů jedinečná díky svým vynikajícím vlastnostem, kterým se jiná ložiska nemohou rovnat. V posledních letech potřebuje vysokoteplotní, vysokorychlostní, kryogenní, hořlavé, výbušné, silné korozní, vakuové, elektrické izolace, nemagnetické, suché tření a další speciální pracovní podmínky, nepostradatelná náhrada keramických ložisek z nitridu křemíku je postupně být uznáván lidmi.

Seznam horkých keramických kuličkových ložisek