Hvorfor velge et silisiumnitrid-kulelager?

Silisiumnitrid er det ideelle materialet for høyhastighetslagre på grunn av sin lavere tetthet, noe som reduserer sentrifugalbelastningen. I tillegg har dette materialet utmerket kjemisk bestandighet og gode mekaniske egenskaper.

Konvensjonelle slipe- og lappeteknikker som brukes til å produsere Si3N4-kuler som brukes i hybridlager, skaper ofte overflatedefekter som groper, riper, mikrosprekker og løsrevne korn som forkorter levetiden til de keramiske kulene betydelig. Disse defektene kan redusere levetiden til Si3N4-keramiske kuler som brukes i hybridlager, betraktelig.

Hardhet

Lagerets ytelse kan avhenge av en rekke faktorer, blant annet hardhet, friksjon og temperatur. Valg av egnet materiale er avgjørende for å oppfylle kravene til applikasjonen og sikre sikkerheten - Rulon tilbyr keramiske og hybride kulematerialer som er utviklet for å oppfylle disse spesifikasjonene.

Silisiumnitrid er et av de hardeste materialene som brukes i lagerproduksjon. Med en elastisitetsmodul som gjør at det kan ta tilbake formen etter deformasjon, og med større elastisitet enn metallmaterialer, skiller silisiumnitrid seg ut som et ideelt materialvalg når energibesparelser på grunn av friksjon er avgjørende.

I likhet med zirkonia er Si3N4-lagre kjemisk inerte og motstandsdyktige mot korrosjonsfremkallende kjemikalier eller fuktighet - ideelt for bruk i tøffe miljøer der tradisjonelle metalllagre ville bukket under for korrosjon eller nedbrytning. Den lave termiske ekspansjonshastigheten reduserer dessuten feiljusteringen mellom indre og ytre ring.

Silisiumnitridens høye stivhet gjør at det tåler høyere hastigheter enn tradisjonelle metallmaterialer, noe som gir høyere belastningskapasitet og raskere maskinoperasjoner. Denne egenskapen er spesielt viktig for kulelagre der sentrifugalkrefter kan føre til feiljusteringer på grunn av sentrifugalkrefter. I tillegg reduserer materialets smørefrie drift vedlikeholdskostnadene og risikoen for forurensning som følge av bruk av smøremidler.

Friksjon

Friksjon mellom lagerelementene forårsaker mekanisk slitasje og overflateskader som fører til mekanisk slitasje og utmattingsskader på rullelagre, overflatekorrosjon, utmattingsskader og utmattingsskader på rullelagre. Friksjonen kan imidlertid reduseres ved hjelp av egnede smøremidler ved passende lagerhastigheter og riktig vedlikehold av lagerhastighetene for å oppnå maksimal produktivitet og reduserte driftskostnader for maskineriet.

Smøresystemer for lagre er nøkkelen til lagrenes ytelse og levetid, og sørger for viktige smøremiddelfunksjoner som forbedring av viskositetsindeksen og beskyttelse mot slitasje, i tillegg til å redusere friksjonen. En typisk smøreolje består av baseolje, tilsetningsstoffer og korrosjonshemmere, der baseoljen står for de viktigste egenskapene, samtidig som den tilfører funksjoner som forbedret viskositetsindeks og beskyttelse mot slitasje. Alle disse elementene virker sammen for å beskytte lagrene mot unødvendig slitasje og forlenge lagrenes levetid.

Kulelagre i silisiumnitrid er et ideelt valg for høyhastighetsapplikasjoner, med en rekke fordeler som spenner fra overlegen temperaturbestandighet og lav friksjon til elektrisk isolasjon og dimensjonsnøyaktighet. I tillegg har de en imponerende belastningskapasitet.

Ytelsen til Si3N4 hybridkeramiske kulelagre avhenger av både tribologisk kompatibilitet og kvaliteten på smøremiddelet. Generelt kan de vanligvis fungere opptil 50% under maksimal belastning/hastighet med riktig vedlikehold, men i tøffe miljøer kan de kreve spesialfett. De er også utsatt for sintringsdefekter som reduserer utmattingslevetiden betydelig.

Temperatur

Silisiumnitrid er et fantastisk keramisk materiale, kjent for å være hardt, men likevel lett i vekt. Det er motstandsdyktig mot korrosjon fra vann, saltvann og syrer/alkalier, og ekstreme temperaturer ser heller ikke ut til å skade det! Siden det ikke er magnetisk, er silisiumnitrid ideelt for bruksområder som krever elektrisk isolasjon, for eksempel medisinsk utstyr eller halvlederproduksjon, mens den lave avgassingshastigheten gjør det egnet for bruk i høyvakuum.

Si3n4-kulelagrene har elastiske egenskaper som reduserer friksjonen med løpebanene, noe som bidrar til å spare energi og minimere varmeutviklingen, samtidig som det reduserer effekttap og øker levetiden til mekaniske systemer. Den høye elastisitetsmodulen betyr dessuten at de motstår deformasjon under belastning, noe som gir økt presisjon i mekaniske systemer ved høye hastigheter.

Silisiumnitridlagre har mange fordeler i forhold til tilsvarende lagre i stål, blant annet lavere ekspansjonskoeffisienter og ingen formendringer eller tap av nøyaktighet ved høye temperaturer. Dette gjør dem egnet for hybridlagre som kombinerer stålringer med keramiske rullende elementer - tester har vist at hybridlagre med zirkoniumoksid- eller silisiumnitridlagre varer lenger i enkelte bruksområder, for eksempel der det brukes forurensede smøresystemer.

Livet

Silisiumnitrid skiller seg ut fra mange andre materialer og metaller ved å være eksepsjonelt hardt, noe som gjør det mye tøffere enn stål og i stand til å motstå betydelige belastninger uten å sprekke, bulke eller deformeres under stress. På grunn av hardheten tåler det dessuten høyere temperaturer - en uvurderlig egenskap når det brukes i miljøer som regelmessig opplever ekstreme temperaturer.

Hybridkeramiske lagerkomponenter er perfekte for bruk i tøffe miljøer, inkludert marine bruksområder og elektriske kjøretøymotorer. De er blant annet korrosjonsbestandige, har lav friksjonskoeffisient og kan brukes ved høye hastigheter uten mekanisk glidning. I tillegg er hybridkeramiske lagerkomponenter ikke-magnetiske og elektrisk isolerende, noe som gjør dem spesielt godt egnet for ømfintlig utstyr som medisinsk og elektronisk utstyr.

Disse egenskapene gjør sensorene ideelle for krevende bruksområder. De tåler en rekke ulike miljøforhold, fra fuktighet og saltansamlinger til høyvakuumapplikasjoner. Den lave termiske ekspansjonshastigheten og driften i høyvakuum gjør dem dessuten spesielt fordelaktige i bruksområder der det er viktig å forhindre at forurensninger som fuktlekkasje eller kjemikaliesøl forstyrrer normal drift.

Levetiden til hybride keramiske kulelagre avhenger av geometrien og egenskapene til materialene som ble brukt da de ble laget, og utmattingslevetiden påvirkes spesielt av forurensning på kontaktflatene. For å øke levetiden i feltbruk anbefales det at man gjennomfører en skikkelig rengjøringsprosess før disse lagrene tas i bruk.