Fordeler med silisiumnitridkullager (Si3N4)

Keramiske kulelagre av silisiumnitrid er kjent for å være ekstremt harde, noe som betyr at de har høy styrke og tåler store belastninger uten å sprekke under trykk. I tillegg har disse lagrene lav tetthet og tåler til og med bruk i korrosive miljøer.

Vi har undersøkt to forskjellige typer Si3N4-kuler produsert ved hjelp av ulike produksjonsprosesser. Mikrostrukturen og defekttypene blir undersøkt.

Motstandsdyktig mot korrosjon

Keramiske kulelagre av silisiumnitrid utmerker seg ved at de motstår korrosjon fra kjemikalier og høye temperaturer bedre enn stålkuler, og tåler høyere hastigheter og belastninger enn andre lagertyper - noe som gjør dem til den perfekte løsningen i miljøer med tøffe miljøforhold eller der regelmessig smøring kan være vanskelig.

Keramiske kuler er kjent for å være svært slitesterke, og de sprer små partikler som kommer inn i et lager uten å forårsake skade. I tillegg betyr varmespredningsegenskapene at det er behov for færre smøremidler, noe som gjør dem mer kostnadseffektive over tid sammenlignet med alternative materialer som gummi.

Si3n4-keramiske kuler er ikke elektrisk ledende, noe som gjør dem elektrisk isolerende og motstandsdyktige mot høye temperaturer uten at korrosjon eller andre faktorer går på bekostning av ytelsen. I tillegg eliminerer bruken av dem i høyvakuumsmiljøer risikoen for avgassing.

MR104ZZCB er et presisjonsminiatyrkulelager utformet med både metallskjermede og keramiske Si3N4-kuler på begge sider for høye hastigheter uten behov for smøremiddel. Dette lageret tåler moderate radiale belastninger uten behov for smøring, og den mindre ytterdiameteren bidrar til ytelsen ved så høye hastigheter, noe som gjør det egnet for applikasjoner med elektriske motorer.

Hybridkulelagre har både ringer i rustfritt stål og keramiske komponenter for å øke deres evne til å motstå ekstreme temperaturer og høye belastninger. Hybridkulelagre er dessuten betydelig lettere enn fullkeramiske kulelagre, noe som reduserer sentrifugalkraften som genereres under rotasjon og gir høyere hastigheter.

Høy hastighet

Keramiske lagre av silisiumnitrid tåler høye driftshastigheter som normalt ville skadet tradisjonelle stållagre, noe som gjør dem til den perfekte løsningen for bruksområder som krever høye ytelsesnivåer. I tillegg er de motstandsdyktige mot ekstreme temperaturer og kjemisk behandling, noe som gjør dem egnet for utstyr som brukes under tøffe miljøforhold, for eksempel i kjemiske prosessanlegg eller i miljøer med mye trafikk.

Lagre med lav tetthet har reduserte sentrifugalkrefter når de roterer ved høyere hastigheter, noe som fører til at det genereres mindre sentrifugalkraft når de roterer, og dermed reduseres friksjonen og varmeproduksjonen, og dermed minimeres energitapet som ellers ville bremset maskineriet. I tillegg kan de operere ved høyere hastigheter enn standardlagre, noe som gjør det mulig for maskiner med høyere ytelse, for eksempel sportsbiler med høy ytelse, å fungere mer effektivt og økonomisk.

En av de viktigste fordelene med Si3N4-kulelagre er deres eksepsjonelle hardhet, som gjør at de motstår slitasje ved høyhastighetsrotasjon og gir forbedret holdbarhet som forlenger utstyrets levetid og reduserer vedlikeholdsbehovet.

Materialets termiske egenskaper gjør at det beholder sine mekaniske egenskaper selv ved temperaturer som normalt ville ødelagt tradisjonelle materialer, noe som gjør det til et utmerket valg for bruksområder som opererer i tøffe miljøer, som romfart og militært utstyr. Det er også fordelaktig i miljøer som er utsatt for korrosjon, for eksempel kjemisk prosessering eller marin bruk.

Si3N4-keramiske lagre kan produseres med ulike burmaterialer, for eksempel PEEK, PTFE eller 316 rustfritt stål. Hvert materiale har sine egne egenskaper, men alle gir den styrken og korrosjonsbestandigheten som trengs for din applikasjon.

Høy presisjon

Silisiumnitridkeramikk er et ekstremt elastisk og korrosjonsbestandig materiale med moderat varmeledningsevne og lave varmeutvidelseskoeffisienter for bruksområder der både hastighet og presisjon er avgjørende. Den lette konstruksjonen minimerer sluring eller slitasje under akselerasjon eller høye hastigheter - ideelt for bruk i romfart og bilindustri der ytelsen må være optimal.

Fullkeramiske silisiumnitridlagre kan fungere opp til 1000 °C. Hybridkulelagre laget av silisiumnitridringer og stålvalseelementer brukes imidlertid oftere til høyhastighetsapplikasjoner fordi de reduserer friksjon og sentrifugalbelastning mer effektivt og dermed går jevnere og mer effektivt, noe som reduserer vedlikeholdskostnadene samtidig som den mekaniske effektiviteten forbedres.

Hybridkeramiske kulelagre er konstruert for å tåle de strenge kravene som stilles i høyhastighetsapplikasjoner, for eksempel i utstyr for halvlederproduksjon. Hybridkeramiske kulelagre er mer slitesterke enn sine motstykker i metall, og tåler støt og vibrasjoner uten at styrken eller nøyaktigheten tar skade, i tillegg til at de har selvsmørende egenskaper som reduserer vedlikeholdskostnadene betydelig.

Hybridkeramiske lagre har enestående mekaniske egenskaper som hardhet og seighet, noe som gjør dem motstandsdyktige mot støt og vibrasjoner, med lavere tetthet enn metalliske materialer og evne til å motstå raske temperatursvingninger sammenlignet med sine metalliske motstykker. Den lavere tettheten gjør dem også egnet for miljøer uten praktisk tilgang til smøring, og korrosjonsbestandigheten bidrar til å redusere vedlikeholdskostnadene over tid.

Lav friksjon

Kulelagre kan bidra til å forbedre ytelsen og forlenge utstyrets levetid ved å redusere friksjonen mellom bevegelige deler, noe som øker ytelsen og forlenger den forventede levetiden. Men ikke alle kulelagre har like god ytelse. Kvaliteten på materialene som brukes til å lage lageret, er avgjørende for holdbarheten og effektiviteten - keramiske kuler av silisiumnitrid (Si3N4) er for eksempel hardere og mer elastiske enn stålkuler, og er derfor et ideelt alternativ for krevende bruksområder som romfart og militær bruk.

Si3N4-lagre er også et ideelt valg for høyhastighetsapplikasjoner ettersom de genererer mindre varme og har en lavere friksjonskoeffisient, noe som bidrar til å redusere slitasje ved høyere hastigheter uten deformasjon eller deformitet. I tillegg bidrar den lave tettheten til å stabilisere og sikre jevn drift av disse lagrene.

Si3N4-kulelagre er ikke-ledende, noe som gjør dem til det perfekte valget for bruk i marine og elektriske miljøer, der de beskytter hybridlagre mot skader forårsaket av høy strømstyrke samt beskytter marine batterier mot elektrisk korrosjon. Dette gjør Si3N4-kulelagre til et ideelt valg for hybridlagre i elbiler, ettersom de forhindrer elektrisk korrosjon samtidig som de beskytter hybrider mot potensielle skader forårsaket av høye strømmer.

Si3N4 kan forlenge kulelagrenes levetid ved å forbedre smøreegenskapene og redusere friksjonen ytterligere. Litiumkompleks- og polyureafett som inneholder fortykningsmidler med spesifikke tribologiske egenskaper, kan øke lagerets levetid betydelig.