Silisiumnitrid-kulelager

Kulelagre i silisiumnitrid har utmerkede mekaniske egenskaper som gjør dem til et utmerket valg for bruksområder med høy ytelse, blant annet lav tetthet, bøyestyrke og bruddstyrke.

Silisiumnitrid produseres, i likhet med de fleste andre keramiske materialer, ved hjelp av sintring. Reaktiv varmpressing og trykkløs sintring eller sintring med standard trykk er blant de vanligste teknikkene for produksjon av silisiumnitridkeramikk.

Lettvekt

Silisiumnitrid er et eksepsjonelt hardt keramisk materiale med lav masse. Denne kombinasjonen gjør at lagrene av silisiumnitrid har mindre glidning og friksjon under bruk, noe som gjør at de tåler større belastninger uten å bli slitt eller skadet av friksjonsslitasje. I tillegg er dette kjemisk inerte materialet motstandsdyktig mot korrosjon, noe som gjør det ideelt for bruksområder der korrosjon kan være et problem, for eksempel MR-maskiner eller halvlederproduksjonsutstyr der magnetisk interferens må unngås.

Silisiumnitrid tåler høye temperaturer uten å brytes ned, i motsetning til stål som begynner å miste hardhet ved 800 grader Fahrenheit. Derfor kan silisiumnitrid brukes i applikasjoner som er utsatt for ekstreme temperaturvariasjoner, som romfartsutstyr eller rakettmotorer med høy hastighet.

Som en del av produksjonsprosessen sintres keramikken til ønsket form ved hjelp av ulike metoder som spraytørking, kaldt isostatisk trykk og støping i nettostørrelse. Når de er ferdig formet, blir de presisjonsslipt for å oppnå jevnhet og sfærisk nøyaktighet, før de poleres for å redusere friksjonen ytterligere og senke driftskostnadene. På grunn av det reduserte friksjonsnivået krever lagrene mindre smøring og energiforbruk, samtidig som redusert vibrasjon og støy er en ekstra fordel når de brukes i applikasjoner som krever stillegående drift.

Høy styrke

Kulelagre av silisiumnitrid er sterke metallkuler, noe som gjør dem til et godt valg for bruksområder med høy ytelse. Den eksepsjonelle hardheten gjør dem også i stand til å absorbere og overføre store mengder energi før de brekker eller deformeres, noe som gir en enestående støtdempingsevne mot støt.

Keramiske kuler av silisiumnitrid er ikke-magnetiske og isolerende

Silisiumnitridkuler er ikke bare harde, de er også ikke-magnetiske - perfekt for bruksområder der magnetiske forstyrrelser må elimineres, for eksempel i MR-maskiner eller utstyr for halvlederproduksjon. I tillegg bidrar isolasjonsegenskapene til å forhindre lysbuer i lagrene og redusere eventuelle elektriske skader på maskineriet.

De er også svært sterke, med en knusningsstyrke og bruddseighet som langt overgår stål. Dette gjør at de kan absorbere betydelige mengder energi før de gir etter - noe som er avgjørende i mekaniske systemer som utsettes for dynamiske påkjenninger.

Keramiske kuler av silisiumnitrid er lette, noe som bidrar til å minimere sentrifugalkreftene under høyhastighetsrotasjon og dermed gjør at de kan operere ved høye hastigheter uten å produsere overdreven friksjon som skader lagrene. De selvsmørende egenskapene gjør dessuten at det ikke er behov for kostbare smøremidler - noe som både sparer penger og eliminerer risikoen for forurensning. De tåler høye temperaturer uten å miste styrke eller hardhet - noe som er avgjørende i miljøer med tøffe forhold, f.eks. i miljøer med kjemikalier som korroderer overflater som broer.

Motstandsdyktighet mot korrosjon

Silisiumnitrid er svært motstandsdyktig mot korrosjon fra syrer og organiske stoffer, samtidig som det er elektrisk isolerende, noe som gjør det egnet for våte miljøer samt bruksområder som krever motstand mot kjemisk forurensning. På grunn av sin dimensjonsstabilitet er det dessuten et ideelt materialvalg for høyhastighetsapplikasjoner.

Hybridkullager med keramiske kulelagre med stålringer og rulleelementer av silisiumnitrid muliggjør høyhastighetsdrift uten risiko for varme, friksjon eller forurensning, noe som gjør dem egnet for bruk i romfartsapplikasjoner, elektriske motorer og medisinsk utstyr. Den lave vekten gjør det mulig å oppnå høyere hastigheter mer effektivt, samtidig som sentrifugalkreftene reduseres, noe som gir mindre sentrifugalkraft og støyforurensning.

Fullt fortettede HIP-lagre i silisiumnitrid har en hardhet og styrke som kan sammenlignes med stållagre ved høyere temperaturer, og de kan håndtere forurensede smøremidler for å forlenge lagerets levetid under utfordrende forhold.

Ved å tilsette keramiske kuler i rullelagre kan man øke bæreevnen og levetiden til mekaniske systemer som spindler i verktøymaskiner eller tannlegebor betydelig. Den lave friksjonskoeffisienten mellom kulene og løpebanene reduserer energitapet og forbedrer nøyaktigheten, samtidig som det reduserer behovet for smøring og gir raskere drift av lagrene. Lagrenes seighet, hardhet og korrosjonsbestandighet gjør at de tåler store belastninger i lengre perioder, samtidig som de utsettes for tøffe omgivelser, noe som øker den totale levetiden til systemet.

Motstandsdyktighet mot høye temperaturer

Silisiumnitrid er hardt og slitesterkt, noe som gjør det ideelt for krevende bruksområder som krever høyytelseslagre. Det motstår korrosjon fra sterke kjemikalier og andre korrosive elementer, og fungerer effektivt selv under forhold med ekstreme temperaturvariasjoner. I tillegg har silisiumnitrid overlegen slitestyrke med lav friksjon, noe som gir lavere vedlikeholdskostnader.

Keramikkens lavere tetthet bidrar til å redusere sentrifugalkreftene og muliggjør raskere driftshastigheter med høyere effektivitet. I tillegg bidrar overflateegenskapene til å holde på smøringen, noe som gir større friksjonsreduksjon og kostnadsbesparende tiltak.

CoorsTeks avanserte produksjonskompetanse gjør det mulig å konstruere presise Cerbec-kuler i alle størrelser for bruk i tannlegebor eller store vindturbiner, fra mikrolagre for tannlegebor til store lagre med diameter fra 0,5 mm (0,02 tommer).

Keramikken starter som fint pulver og formes til tette kuler ved hjelp av spraytørking, kald isostatisk pressing og GPS HIP-sintring, og til slutt dannes tette, sfæriske former. De slipes deretter for å oppnå ensartethet og presisjon, slik at de oppfyller strenge kvalitetsstandarder, før de poleres til en finish med ekstremt lav friksjon. Deretter gjennomgår de en streng inspeksjon for å sikre at materialets integritet er konsistent med størrelsen, noe som resulterer i keramiske kuler som overgår tradisjonelle stållagre i krevende bruksområder, og til slutt skaper keramiske kulekomponenter som overgår tradisjonelle lagre som brukes i komplette keramiske lagerenheter, samtidig som de øker ytelsen og levetiden under krevende forhold.