Fordelene med silisiumnitrid og Si3n4 Ball

Silisiumnitrid er vesentlig hardere enn mange typer stål, noe som gjør det til det perfekte materialet for bruksområder som krever høy styrke og slitestyrke, for eksempel i miljøer med høye temperaturer som ville smelte eller ødelegge andre materialer.

EV-reduksjonsreduksjoner har hybridlagre som består av keramiske kuler og metallbaner, noe som gir langvarig ytelse med minimale krav til vedlikehold og nedetid. Keramiske hybridlagre gir reduserte vedlikeholdskostnader og raskere innstillingstid enn tilsvarende metallager.

Motstandsdyktighet mot høye temperaturer

Keramiske kuler av silisiumnitrid tåler høye temperaturer, noe som gjør dem til den ideelle løsningen i miljøer som involverer kjemikalier eller fuktighet som kan korrodere metalloverflater, behov for elektrisk isolasjon (f.eks. elektriske motorlagre), eller rett og slett i miljøer med høypresisjonsmaskiner. Si3n4-kuler har disse fordelene, noe som gjør dem til et fantastisk alternativ når de brukes i presisjonsmaskinavhengig industri.

Den lave tettheten til kuler av silisiumnitrid gjør dem lettere enn stål, noe som reduserer sentrifugalkraften under rotasjon og åpner for høyere hastigheter. Denne egenskapen gjør kulene spesielt nyttige i applikasjoner som krever raske, jevne rotasjoner - for eksempel i utstyr for halvlederproduksjon.

Silisiumnitrid er ikke-magnetisk og er en elektrisk isolator, noe som bidrar til å forhindre elektrisk korrosjon i elektriske motorer og dermed for tidlig lagersvikt. Materialet har dessuten lang holdbarhet, noe som minimerer vedlikeholds- og reparasjonskostnadene i løpet av maskinens levetid. Dessuten har si3n4-keramiske kuler høy bruddseighet, slik at de tåler utilsiktede støt eller vibrasjoner uten å sprekke. Dette reduserer risikoen for skader som følge av utilsiktede støt eller vibrasjoner, noe som ellers kan skade andre lagermaterialer.

Høy stivhet

Silisiumnitridkuler utvider seg lite når de utsettes for varme, noe som gjør dem svært stive og i stand til å beholde formen selv under sterkt trykk. Denne egenskapen gjør hybridlagre spesielt fordelaktige ved at de bidrar til å redusere friksjonstap og effekttap, noe som gir bedre effektivitet og hastighet.

På grunn av sin overlegne stivhet kan si3n4-kuler også trygt brukes i hurtigroterende systemer uten risiko for skader, ettersom den lave tettheten reduserer sentrifugalbelastningen. Dette gjør dem perfekte for bruk i hybridlagre - spesielt i elektriske motorer der hyppig rotasjon ellers kan føre til for tidlig slitasje og feil.

Keramiske kuler av silisiumnitrid produseres ved hjelp av råmaterialer med høy renhet som er blandet med tilsetningsstoffer som yttriumoksid, før de males til små partikler og presses til en sfærisk form gjennom enten kald isostatisk pressing eller GPS (gasstrykksintring), og begge prosessene krever nøye trykkpåføring for å unngå feil som kan gå ut over produktkvaliteten.

Høy slitestyrke

Silisiumnitrid er et utmerket materialvalg for bruksområder som krever høy motstand mot friksjon, varme, korrosjon og magnetiske krefter. Materialets lette egenskaper bidrar til å redusere sluring under akselerasjon eller ved høye hastigheter, mens den moderate varmeledningsevnen og lave varmeutvidelseskoeffisienten bidrar til reduserte kjølekostnader.

Silisiumnitrid er både hardere og seigere enn stål. Materialets korrosjonsbestandighet gjør det dessuten ideelt for elektriske bruksområder, og det brukes ofte i produksjonsmaskiner som maskineringsverktøy, komponenter til vakuum- og presisjonsutstyr og lagre på sentrifugal- og vakuumpumper.

Silisiumnitrid skiller seg ut fra tradisjonell keramikk ved å fungere uten smøring i visse miljøer, noe som reduserer vedlikeholdsbehovet betydelig og eliminerer risikoen for væskekontaminering. Fullkomplette Si3N4-lagre med bur av PEEK eller 316 rustfritt stål egner seg for mange krevende bruksområder og tåler temperaturer på opptil 1200 °C. Den høye belastningskapasiteten gjør at de kan håndtere høyere hastigheter enn lagre med bur - noe som gir større effektivitet for bruksområder som involverer flere bevegelige deler eller store dynamiske belastninger.

Lav friksjon

Silisiumnitridkuler har lavere friksjon enn tilsvarende stålkuler, noe som gjør dem til et utmerket valg for høyhastighetsapplikasjoner. Det reduserte energitapet og slitasjen fører til lengre levetid på lagrene og reduserte vedlikeholdskostnader. I tillegg utvider de seg ikke nevneverdig ved varmeforandringer, noe som gjør dem egnet for miljøer med hyppige temperaturendringer.

Tilsetning av GNP til Si3N4-keramikk forbedrer de mekaniske egenskapene og den tribologiske ytelsen. GNP øker hardheten, trepunktsbøyestyrken og bruddseigheten, mens bruddseigheten forblir uendret, men effekten begrenses av dårlig smøring fra faste smøremidler som stammer fra silikagel.

Forskerne har utviklet litium- og polyureafett med PAO40-baseolje i et forsøk på å løse dette problemet ved å utvikle litium- og polyureafett med PAO40-baseolje som kan forbedre den tribologiske ytelsen til 6204 hybridkeramiske kuler. Funnene deres viste hvordan morfologien til fortykningsmidlene hadde en betydelig innvirkning på deres evne til å redusere friksjonsmoment og vibrasjon - et viktig funn med tanke på at smøring i grensesnittet mellom keramikk og fett er avgjørende for å forbedre Si3N4-keramikkens egenskaper.

Ikke-magnetisk

Keramiske kuler av silisiumnitrid er ikke-magnetiske, noe som gjør dem til det ideelle valget for bruksområder som krever lave magnetfelt, for eksempel medisinsk avbildningsutstyr som MR-skannere. De elektrisk isolerende egenskapene forhindrer elektrisk lysbue under bruk, noe som forlenger lagerets levetid.

Lette lagre reduserer sentrifugalkraften og slitasjen ved høye hastigheter, noe som sparer energikostnader i form av redusert sentrifugalkraft og slitasjeskader på lagrene. Takket være moderat termisk ekspansjon og lavere friksjonskoeffisient kan de kjøres ved høyere temperaturer, samtidig som de sparer energikostnader.

Tradisjonell produksjon av Si3N4-kuler ble utført ved hjelp av sliping og polering med diamantslipemiddel under høye belastninger (opptil flere titalls N/kule) og temperaturer, noe som resulterte i riper, groper og mikrosprekker i overflatefinishen. Men takket være den nye magnetoreologiske poleringsteknologien i klyngen er denne kostbare og tidkrevende prosessen ikke lenger nødvendig, og man får glatte overflater uten skader under overflaten, noe som forbedrer holdbarheten og påliteligheten til det ferdige produktet betydelig. Denne nye poleringsmetoden har faktisk allerede blitt brukt med hell ved produksjon av funksjonell keramikk som yttria-stabilisert zirkonia og funksjonell keramikk som yttria-stabilisert zirkonia.