Silicium Nitride Ceramische Ballen

Keramische kogels van siliciumnitride hebben een hoge hardheid, lage dichtheid en superieure oppervlakteafwerking om de wrijving in lagers te verminderen en wrijvingsverliezen te beperken. Bovendien zijn deze kogels bestand tegen hogesnelheidsbewerkingen zonder snel te verslijten en tegen chemicaliën en oplosmiddelen.

In dit onderzoek werd CMRF gebruikt voor het polijsten van Si3N4 keramische kogels met een oppervlakteafwerking op G5-niveau met verschillende polijstparameters om optimale condities te vinden voor het verminderen van de oppervlakteruwheid en sferische fout.

Hardheid bij hoge temperatuur

Keramische kogels van siliciumnitride hebben een superieure hardheid in vergelijking met andere materialen, wat betekent dat ze hoge spanningsniveaus kunnen verdragen zonder onder druk te breken of te vervormen. Daarom zijn deze keramische kogels een uitstekende keuze voor gebruik in veeleisende omgevingen zoals toepassingen met hoge snelheden, chemische blootstelling en hete temperaturen.

Keramische kogellagers hebben een hoge hardheid en een efficiënte lage wrijvingscoëfficiënt, wat helpt om het energieverbruik en de warmteontwikkeling in bewegende systemen te verminderen. Door hun combinatie met corrosiebestendigheid zijn keramische kogellagers een uitstekende keuze voor precisiemachines, halfgeleiderapparatuur en medische apparatuur.

Hogeprestatie si3n4 keramiek is bestand tegen een reeks chemicaliën, van sterke zuren tot alkaliën en zeewater, waardoor ze geschikt zijn voor chemische verwerkingssystemen zoals reactoren en pompen.

Deze kogelvormige keramische componenten worden geproduceerd via innovatieve productieprocessen, zoals sproeidrogen granulatie, koud isostatisch persen en precisiegieten. Eenmaal compleet worden ze gesinterd en geslepen om een uniforme grootte en sferische nauwkeurigheid te bereiken voor gebruik als vervanging voor stalen of sferische metalen lagers in hybride of volledig keramische lagers.

Deze hoogwaardige keramiek is uitgebreid geëvalueerd met Rockwell microhardheidstesten, waarbij de resultaten worden gerapporteerd als HV10 of HV20; hoe lager het getal, hoe harder het materiaal. Testresultaten kunnen dan worden vergeleken met vergelijkbare materialen zoals roestvrij staal om te evalueren of een bepaalde keramiek geschikt is voor een toepassing.

Lichtgewicht

De lichtgewicht constructie van Si3n4 keramische kogels vermindert de rotatiemassa, waardoor de algehele fietsprestaties verbeteren. Bovendien verlengt hun weerstand tegen corrosie en slijtage hun levensduur nog verder; zo hebben fietsonderdelen minder onderhoud en reparatie nodig in vergelijking met traditionele stalen kogels, wat de operationele kosten helpt verlagen en op termijn geld bespaart.

Deze kogels zijn niet-geleidend en niet-magnetisch, waardoor ze perfect zijn voor toepassingen die elektrische isolatie vereisen. Hun chemische stabiliteit en biocompatibiliteit maakt ze ook geschikt voor medische hulpmiddelen zoals gewrichtsvervangende operaties; hun chemische stabiliteit beschermt tegen corrosie en verlengt de levensduur van de prothese. Siliciumnitride keramiek komt ook van pas bij hoge temperaturen als bescherming tegen elektrische vonken, waardoor de levensduur van lagers wordt verlengd.

Keramische kogels van siliciumnitride hebben een lage dichtheid van slechts 3,2 g/cm3, een ongelooflijke buigsterkte van 1 GPA en een breuktaaiheid van 6 MPa/M2. Hun hardheid is twee keer zo hoog als die van staal, terwijl hun lineaire uitzettingscoëfficiënt 1/4 is van die van lagerstaal. Bovendien zijn deze keramische kogels zelfsmerend en bestand tegen zware omstandigheden zonder dat ze extra smeermiddelen of onderhoud nodig hebben. Bovendien maken de productienormen met betrekking tot bolvormigheid, diametertolerantie en oppervlakteafwerking keramische kogels van siliciumnitride tot een ideale keuze wanneer de lagerprestaties hoge snelheden of ultrahoge snelheden vereisen; vacuümlagers; lagers bij hoge/lage temperaturen of niet-magnetische lagers.

Superieure oppervlakteafwerking

Siliciumnitride onderscheidt zich als een alternatief materiaal dat bestand is tegen omgevingen met hoge druk zonder te barsten of te smelten, in tegenstelling tot metalen die vaak barsten onder druk. Niet alleen dat, maar de niet-poreuze structuur absorbeert geen chemicaliën die corrosieve elementen kunnen binnendringen, waardoor het zelfs bij hoge snelheden intact blijft, terwijl de matige thermische geleidbaarheid het zelfs in hete omgevingen koel houdt - dit alles maakt si3n4 keramische kogels de keuze bij uitstek voor verschillende toepassingen.

Bij het bewerken van keramiek wordt meestal gebruik gemaakt van vaste slijpmiddelen met slijpschijven of stromende slijpmiddelen met een slijpslurry, die beide een hoge materiaalverwijdering bieden maar vaak geen uitstekende oppervlaktefinish of bolvorm garanderen. Terwijl een vaste slijpbewerking snellere materiaalverwijdering biedt, maar niet altijd een goede oppervlakteafwerking of bolvormigheid kan garanderen, biedt een stromend slijpmiddel een betere afwerkingskwaliteit, maar is moeilijker te controleren wat betreft de geometrie en de verdeling van de slijpsporen.

Om deze beperkingen te overwinnen is een nieuwe techniek ontwikkeld die de voordelen van beide processen combineert. Deze techniek combineert vaste abrasieve bewerkingen met halfvaste magnetorheologische polijstpads om superieure oppervlaktekwaliteit en sfericiteit te produceren zonder dat koeling of smering nodig is. Er werd ook een analytisch model gecreëerd om te beoordelen hoe effectief deze methode was door verschillende parameters te onderzoeken, zoals excentriciteit, rotatiesnelheid, bewerkingsspleet enz. op de uiteindelijke kwaliteit van de oppervlakteafwerking.

Weerstand tegen hoge temperaturen

Siliciumnitride keramiek is een van de hardste stoffen die verkrijgbaar zijn en wordt vaak gebruikt in toepassingen met extreme temperaturen. Bovendien biedt het chemische weerstand tegen de meeste anorganische zuren en natronloog onder de 30% concentraties.

Si3n4-keramiek heeft een lage thermische uitzetting die structurele veranderingen veroorzaakt door extreme temperaturen voorkomt, en is bovendien een uitstekende elektrische isolator - eigenschappen die ze geschikt maken voor gebruik in omgevingen met hoge temperaturen en corrosieve omgevingen waar metalen lagers niet effectief kunnen functioneren.

Si3n4 keramische kogels bieden een uitstekende weerstand tegen slijtage, waardoor uw machine sneller en efficiënter draait. Omdat ze lichter zijn dan staal, verminderen ze ook de centrifugale krachten tijdens het gebruik en verlengen ze de levensduur van de onderdelen.

Keramiek met natuurlijke grijstinten maakt het vormen gemakkelijker; er is geen verf nodig bij het vormen in de gewenste vormen, waardoor dit materiaal minder gevoelig is voor oxidatie dan andere en minder snel breekt onder druk of hitte.

Het vormen van siliciumnitride keramiek verloopt volgens de traditionele productieprocessen voor andere soorten keramiek. Nadat de grondstof is gegranuleerd, wordt koude isostatische druk toegepast, gevolgd door net size molding en GPS HIP sinterprocessen om deze keramiek te vormen. GPSN keramiek kan duurder zijn dan hun RBSN tegenhangers maar biedt een superieure sterkte en precisie in vergelijking met andere kwaliteiten siliciumnitride keramiek.