Lagerkuler av silisiumnitrid

Silisiumnitrid er et allsidig materiale som utmerker seg i ulike miljøer og under ulike forhold. Denne allsidigheten har vist seg å være verdifull i industrielt utstyr med høy presisjon, for eksempel maskiner for halvlederproduksjon og metallbearbeidingsverktøy, vindturbiner og vindmøller.

Silisiumnitridens lave tetthet reduserer sentrifugalkraften under rotasjon, noe som muliggjør høyere hastigheter uten at det går på bekostning av stabilitet eller holdbarhet. Andre fordelaktige egenskaper er at det ikke er ledende og korrosjonsbestandig.

Lav tetthet

Lagerkuler av silisiumnitrid har lavere tetthet enn stål, noe som gjør dem egnet for høyhastighetsapplikasjoner. I tillegg har de lav varmeutvidelseskoeffisient, slik at de forblir presise selv i miljøer med hyppige temperaturendringer.

Silisiumnitridlagre har mange fordeler som gjør dem mer kostnadseffektive og øker den totale effektiviteten i systemene enn andre kulelagre, blant annet lengre levetid og redusert vedlikeholdsbehov. Som et resultat har silikonnitridlagre en tendens til å vare lenger uten å pådra seg ekstra vedlikeholdskostnader enn sine motstykker - noe som sparer penger og forbedrer effektiviteten i systemet generelt.

Silisiumnitridkeramikk har overlegne mekaniske egenskaper ved høyere temperaturer enn stål, og tåler de fleste former for kjemisk korrosjon. Derfor er de det ideelle materialvalget for høyhastighetsbiler, rakettfremdriftssystemer og utstyr som opererer ved høyere hastigheter.

Silisiumnitridkeramikk ble undersøkt ved hjelp av ulike testrigger, som twin-disk, disk-på-stang og modifiserte fire-kule-rigger, for å analysere deres tribologiske oppførsel. Det ble observert en sammenheng mellom levetid og bruddmekanismer avhengig av porøsitet og kjemisk sammensetning, mens overflateruhet ikke så ut til å spille noen vesentlig rolle. Silisiumnitridkeramikk er ikke-magnetiske og isolerende materialer, så de kan trygt brukes i magnetiske felt uten å lede elektrisitet; dessuten er de selvsmørende, så de er praktiske i miljøer som ikke har råd til ekstra smøreelementer.

Motstandsdyktighet mot høye temperaturer

Silisiumnitridlagre tåler temperaturer på opptil 800 °C uten å deformeres, noe som gjør dem til det beste valget for bruk i tøffe miljøer, for eksempel i romfarts- og bilindustrien. I tillegg tåler de korrosjon forårsaket av kjemisk prosessering eller marine forhold uten å bli deformert - en fordel for fly- og bilindustrien som er svært avhengig av maskiner med høy ytelse.

De lave friksjonsnivåene gir jevn drift med redusert varmeutvikling, noe som i sin tur øker effektiviteten og forlenger levetiden til det mekaniske systemet. Denne egenskapen er spesielt fordelaktig i høyhastighetsapplikasjoner som krever minimal smøring.

Silisiumnitridkeramikkens høye stivhet og styrke gjør den velegnet til bruk i presisjonslagre i verktøymaskiner, billagre, isolasjonslagre i vindturbiner, petrokjemisk utstyr og korrosjonsbestandige lagre. De selvsmørende egenskapene bidrar til å redusere behovet for smøring, noe som sparer både tid og penger, samtidig som forurensning forårsaket av forurensede smøremidler elimineres. Egenskapene som forhindrer elektrisk lysbue, forlenger motorens levetid.

Utmerket korrosjonsbestandighet

Silisiumnitridkeramikk har den kjemiske inertiteten som kreves for å være svært motstandsdyktig mot korrosjon, noe som gjør dem til et godt valg for miljøer som inneholder svært sure kjemikalier og krever høy temperaturbestandighet. I tillegg tåler disse keramene høyhastighetsrotasjon uten å skade lagrene, og den lave ekspansjonshastigheten gjør dem egnet for bruksområder med temperatursvingninger.

Silisiumnitridkeramikkens egenskaper gjør den til et utmerket valg til bruk i presisjonslagre for verktøymaskiner, billagre, isolasjonslagre for vindturbiner og korrosjonsbestandige petrokjemiske applikasjoner. De ikke-ledende egenskapene gjør at hybridlagre som brukes i elektriske kjøretøy, unngår lysbuer og forlenger motorens levetid.

Silisiumnitrid produseres gjennom varm isostatisk pressing, noe som gir en keramikk med eksepsjonell hardhet og holdbarhet. Materialet er dessuten lett, noe som reduserer sentrifugalkraften under høyhastighetsrotasjoner og øker hastigheten, samtidig som det øker lagerets forventede levetid og reduserer vedlikeholds- og utskiftningskostnadene. Silisiumnitridens selvsmørende egenskaper reduserer dessuten risikoen for friksjonsskader betydelig, samtidig som det muliggjør drift under tørre, oljeløse forhold.

Høy slitestyrke

Silisiumnitridkeramikk har utmerket korrosjonsbestandighet, noe som gjør dem egnet for bruk i tøffe miljøer som kjemisk maskinutstyr, produksjonslinjer for næringsmidler og marine industrier. I tillegg tåler disse keramene høye temperaturer samtidig som de er svært stabile - noe som bidrar til å redusere vedlikeholdsbehovet og nedetiden for utstyret ditt.

Keramiske presisjonskuler av silisiumnitrid har langt mindre sannsynlighet for å slites ut sammenlignet med tilsvarende stålkuler, takket være ekstremt lav friksjon og drift i ulike temperaturområder - noe som fører til redusert energiforbruk og økt effektivitet samt større motstand mot forurensning sammenlignet med metall- og stålmaterialer.

Keramiske kulelagre er mye brukt i sykkelkomponenter, verktøy, flyskrog og gyroskop i romfart, bildeler, flyte- og nivåmålere samt flyte- og nivåmålere. De har lenge vist seg å være bedre og mer holdbare enn tradisjonelle stållagre, noe som gir lavere vedlikeholdskostnader og større effektivitet - samtidig som det at de ikke er elektrisk ledende bidrar til å forhindre plutselige lysbuer forårsaket av forurensninger som kommer inn i systemet og skader det uventet.

Høy belastningskapasitet

Silisiumnitridmetaller er mye sterkere og tåler større belastninger uten å ta skade enn de tradisjonelle metallene, noe som forlenger levetiden og reduserer vedlikeholds- og utskiftningskostnadene betraktelig.

Silisiumnitridens ikke-ledende egenskaper bidrar også til å forhindre elektrisk lysbue, noe som ellers kan forkorte lagerets levetid. Silisiumnitridlagre egner seg spesielt godt til bruksområder med høy belastning eller hastighet, som presisjonslagre i verktøymaskiner, isolerende lagre i biler, hovedaksellagre i vindturbiner og korrosjonsbestandige bruksområder som krever korrosjonsbestandige egenskaper, som hovedaksellagre i vindturbiner, samt korrosjonsbestandige lagre som brukes av petrokjemiske selskaper for å motvirke korrosjon, noe som ellers ville forkortet levetiden betraktelig. Silisiumnitridets ikke-ledende egenskaper bidrar også til å unngå elektriske lysbuer som ellers ville forkortet lagrenes levetid over tid, noe som resulterer i lengre levetid for lagrene.

Silisiumnitrid viste seg å overleve zirkoniumoksid eller stål under lignende belastningsforhold når det ble testet for utmatting ved rullende kontakt, sannsynligvis på grunn av den harde og slitesterke overflaten som reduserer friksjonsslitasje i lagrene og slitasje i kontakten.

Styrken til silisiumnitrid gjør det også nyttig i biomedisinske implantater som hofte- og kneproteser, der motstanden mot fysiologiske krefter resulterer i mindre friksjon og forlenget levetid. Konvensjonelle keramiske produksjonsteknikker som form- og kald isostatisk pressing, sprøytestøping og sammensatt sliping krever dessuten diamantbearbeiding i etterkant av produksjonen for å oppnå de nødvendige formene og dimensjonene som kreves for disse spesifikke bruksområdene.