Zirkoniumoksid mot silisiumnitrid kulelager

Keramiske lagre av zirkoniumoksid (ZrO2) er hardere og har glattere overflater enn kulelagre av stål eller hybridkuler, i tillegg til at de er 30% lettere - noe som gir en energibesparelse som tilsvarer 1,6 millioner fat olje årlig! I tillegg sparer den usmurte konstruksjonen energi tilsvarende denne besparelsen.

Silisiumnitridkeramikk (Si3N4) kan brukes i en rekke utfordrende miljøer. Takket være den harde overflaten og evnen til å motstå høye temperaturer er Si3N4-keramikk et utmerket valg for marine bruksområder og andre krevende miljøer.

Styrke

Silisiumnitrids høye styrke gjør det til et utmerket materialvalg for bruksområder som krever sterk mekanisk motstand, som keramiske hybridlagre. Med 40% lavere tetthet enn kulelagre i stål reduserer keramiske kulelagre sentrifugalkreftene på de ytre ringene for å forhindre glidning, samtidig som de gir opptil 30% høyere kjørehastigheter med mindre behov for smøring.

Keramiske lagre har større slitestyrke enn metallkuler, noe som betyr færre utskiftninger og mindre vedlikeholdsbehov over tid. Dessuten korroderer ikke keramikk under tøffe forhold med dårlig smøring - et problem som er vanlig for metallagre, og som kan føre til store driftsforstyrrelser.

Keramiske kuler gjennomgår en presis produksjon for å oppnå jevn størrelse og sfærisk presisjon - noe som er avgjørende når de brukes som lagre - før de poleres for å få en uavbrutt overflate som reduserer friksjonsenergitapet, øker effektiviteten og forlenger utstyrets levetid.

Keramiske lagre har overlegen kjemisk motstand og korrosjonsbestandighet sammenlignet med metallagre, noe som gjør det mulig å bruke dem i miljøer som ikke egner seg for tradisjonelle metallagre. Selv om keramikk kan være slitesterkt nok, må man være oppmerksom på at det har en tendens til å være mer skjørt og ikke bør utsettes for støtbelastninger enn metallagre - noe som gjør keramikk til et utmerket valg for krevende bruksområder og tøffe arbeidsforhold.

Termisk ekspansjonskoeffisient

Keramiske lagerkuler av zirkoniumoksid er svært harde og slitesterke, og de har god korrosjons- og temperaturbestandighet. Den lave egenvekten gjør dessuten at de beveger seg friere enn stålkuler - perfekt for slitasjepunkter i instrumenter som krever presis diametertoleranse, sonder i koordinatmålemaskiner eller strømningsmålere, samt ikke-magnetiske bruksområder som krever elektrisk isolasjon.

Silisiumnitrid er derimot betydelig sterkere og har lavere friksjon enn zirkoniumoksid, noe som gjør det til et utmerket valg for bruksområder som opererer i tøffe miljøer, som halvlederproduksjon. Silisiumnitrid er også et utmerket materialvalg for romfartsapplikasjoner, ettersom dets motstandskraft mot varme og ekstreme forhold gjør det perfekt for NASAs romfergeturbinpumper, der de opprinnelige stållagrene opprinnelig ble installert i vakuummiljøer. Ingeniørene oppgraderte senere disse til silisiumnitridlagre, noe som ga opptil 40% bedre driftstid sammenlignet med de opprinnelige stållagrene som ble brukt!

Zirkoniumoksid og silisiumnitrid er populære valg for industrielle bruksområder fordi de er ikke-magnetiske, varme- og friksjonsbestandige og har en lav termisk utvidelseskoeffisient. Begge materialene tåler dessuten ulike miljøforhold samt vibrasjoner og støt; for å maksimere levetiden og ytelsen anbefales det at de brukes under maksimal belastning og hastighet.

Motstand mot slitasje

Silisiumnitridlagre har eksepsjonell slitestyrke med en lavere friksjonskoeffisient enn stål, og de er også selvsmørende, slik at de fungerer uten behov for ekstra smøring under de fleste forhold. I tillegg tåler dette materialet høye temperaturer uten å bli utsatt for kjemisk erosjon fra syrer som eddiksyre eller svovelsyre - noe som gjør dem perfekte for bruk i tøffe miljøer.

Silisiumnitridets lette konstruksjon gjør det ideelt for høyhastighetsapplikasjoner, der sentrifugalkrefter kan skade eller deformere lagrene, samtidig som det gir større belastningskapasitet på mindre plass. Silisiumnitrid har dessuten en utmerket elastisitetsmodul, noe som betyr at det tåler store deformasjoner uten å miste formen.

Silisiumnitrid skiller seg vesentlig fra metaller ved at det ikke utvider seg dramatisk når det utsettes for varme, noe som bidrar til å forhindre at kuler løsner under drift og reduserer utstyrets pålitelighet. Det ikke-magnetiske og korrosjonsbestandige materialet gjør dessuten silisiumnitrid til et utmerket valg for marine miljøer eller andre omgivelser med hyppige temperaturvariasjoner.

Silisiumnitrids kjemiske inertitet gjør det ideelt for bruk i miljøer som kjemisk prosessering. Siden materialet ikke reagerer med korrosive materialer, for eksempel i gassturbiner, bidrar det til å forbedre effektiviteten og samtidig øke driftseffektiviteten. Silisiumnitrid er også et godt valg for romfart og militære bruksområder på grunn av materialets evne til å motstå ekstreme belastninger og temperaturer, og det kan til og med fungere i vakuum.

Motstandsdyktighet mot korrosjon

Silisiumnitrid er svært motstandsdyktig mot korrosjon fra vann, salter og visse syrer som saltsyre, svovelsyre, salpetersyrealkali og fosforsyre, noe som bidrar til å redusere korrosjonsproblemene i kjemisk maskinutstyr og i marine- eller kloakkrenseanlegg betydelig. I tillegg sørger holdbarheten for minimale problemer med korrosjon i sterke magnetfelt eller ved høye temperaturer under langvarig bruk.

Disse egenskapene gjør at keramiske kulelagerkomponenter av silikonnitrid er ideelle for bruk i ekstreme miljøer der stållagre kan svikte, for eksempel i romfart eller høyhastighets roterende utstyr i industrien. Den lavere vekten bidrar til å redusere sentrifugalkreftene som påvirker spindler i maskiner, noe som gir bedre ytelse uten behov for ekstra smøring ved høyere hastigheter.

Silisiumnitridkeramikk har lav tetthet som bidrar til å redusere vibrasjoner og avbøyning under høyhastighetsrotasjon, noe som forbedrer nøyaktigheten og samtidig reduserer vedlikeholdskostnadene på grunn av lavere utskiftingsfrekvens og nedetid forårsaket av dårlige driftsforhold. Dette kan forbedre utstyrets nøyaktighet betydelig, samtidig som vedlikeholdskostnadene reduseres ved at det blir færre utskiftninger og mindre nedetid på grunn av dårlige driftsforhold.

Silisiumnitridens kjemiske inertitet gjør at den tåler selv tøffe miljøer uten å forringes, noe som gjør den ideell for utstyr med høy presisjon, for eksempel verktøy for halvlederproduksjon og tannlegebor. I tillegg er det ikke-magnetisk, noe som gjør det egnet for bruksområder som involverer elektromagnetisk interferens, for eksempel elektriske motorer.