Silicon Nitride Kogellagers

Kogellagers op basis van siliciumnitride zijn de go-to oplossing geworden voor zeer nauwkeurige kogeltoepassingen die vragen om corrosiebestendigheid en antimagnetische eigenschappen, in combinatie met een lagere wrijving dan stalen lagers, waardoor er minder energie verloren gaat, er minder warmte geproduceerd wordt en er bij hogere temperaturen gewerkt kan worden.

Ze zijn chemisch inert en bestand tegen corrosie in omgevingen zoals gasturbines. Ze worden geproduceerd door middel van geavanceerde chemische reacties met gebruik van sproeidrooggranulatie, koud isostatisch persen, net size molding en GPS HIP sinterprocessen in combinatie met hoogrendement slijpen voor een efficiënte productie.

Uitstekende corrosiebestendigheid

Keramische kogels van siliciumnitride hebben een indrukwekkende chemische weerstand tegen de meeste zuren, alkaliën en zouten, wat betekent dat ze onbeschadigd blijven in omgevingen waar stalen kogellagers snel zouden degraderen.

Keramiek behoudt zijn sterkte en hardheid bij hoge temperaturen, in tegenstelling tot veel andere materialen die afbreken of smelten bij hogere temperaturen. Hierdoor zijn ze perfect voor toepassingen die extreem hete onderdelen vereisen, zoals gasturbines of elektromotoren.

Volkeramische lagers en hybride-keramische lagers hebben een lage lineaire uitzettingscoëfficiënt, waardoor hun lagers stijf en stabiel blijven wanneer ze worden blootgesteld aan trillingen of belasting. Bovendien voorkomt hun uitstekende dimensionale stabiliteit blokkering als gevolg van temperatuurschommelingen of andere fysieke veranderingen, waardoor apparatuur operationeel blijft met minimaal energieverlies.

In vergelijking met stalen lagers zijn keramische lagers lichter in gewicht en hebben ze een hogere stijfheid, waardoor de centrifugaalkracht wordt verminderd en de rotatie bij hogere snelheden wordt verhoogd voor een grotere efficiëntie van de apparatuur. Keramische lagers bieden ook minder wrijving, wat energieverlies en opwarming minimaliseert. Dit kan helpen bij het minimaliseren van stilstandtijd, geluidsniveau's, trillingen en onderhoudskosten, terwijl de zelfsmerende eigenschappen de noodzaak voor externe smeermiddelen elimineren, waardoor verontreiniging door dergelijke media wordt voorkomen.

Uitstekende elektrische isolatie

Kogels van siliciumnitride (Si3N4) worden vaak gebruikt in hybride lagersamenstellingen omdat ze een sterke elektrische isolatie bieden om boogvorming in de contactzone te voorkomen en dure reparaties en uitvaltijd als gevolg van er doorheen stromende elektrische stroom te beperken. Deze eigenschap is vooral belangrijk in tractiemotortoepassingen voor elektrische voertuigen waar defecten door elektrische stroom dure herstellingen en dure stilstandtijd kunnen veroorzaken voor herstellingen en stilstandkosten.

Si3N4 keramisch materiaal is bestand tegen omgevingen met hoge temperaturen zonder te bezwijken onder corrosie en is bestand tegen corrosie van chemische verwerkingsapparatuur en zeedruk zonder aan sterkte of duurzaamheid in te boeten. Bovendien maken de niet-magnetische eigenschappen het geschikt voor medische apparaten zoals MRI-machines waar magnetische materialen het beeldvormingsproces zouden kunnen verstoren.

De lagere dichtheid van siliciumnitride maakt het ideaal voor lichtere assemblages zonder afbreuk te doen aan de hardheid of slijtvastheid, terwijl het nauwkeurig blijft, zelfs in omgevingen met snelle temperatuurveranderingen.

Hoewel deze eigenschappen van keramiek voordelig kunnen zijn, is keramiek brosser dan staal, waardoor vroegtijdige vermoeiing kan toenemen en de levensduur van het lager korter wordt. Om dit probleem aan te pakken, gebruiken ingenieurs geavanceerde modelleertools die de contactspanningen berekenen tussen wentellichamen en geharde loopvlakken; deze stellen ontwerpers in staat om rekening te houden met microstructurele interactieniveaus om beter te kunnen inschatten wanneer lagers de vermoeiingsgrenzen zullen bereiken.

Uitstekende breuktaaiheid

Siliciumnitride keramiek heeft een uitzonderlijke breuktaaiheid bij langdurige belasting, waardoor het zeer goed bestand is tegen scheurgroei en een ideale keuze is voor toepassingen die trillingen genereren. In combinatie met andere voordelen van deze keramiek draagt hun uitstekende taaiheid aanzienlijk bij aan hun vermogen om zware belastingen en ongunstige omstandigheden te weerstaan.

Deze volledig keramische kogellagers bieden een uitstekende corrosiebestendigheid en niet-magnetische prestaties, waardoor ze geschikt zijn voor omgevingen met sterke zuren of alkaliën, water of zoutoplossingen, mariene toepassingen en omgevingen met een hoog vacuüm vanwege de lage uitgassingsniveaus.

Ze hebben een lagere thermische uitzetting dan zirkoniumoxide, waardoor ze geschikt zijn voor omgevingen waar temperatuurschommelingen de nauwkeurigheid kunnen verstoren. Bovendien zijn deze materialen bestand tegen etsen en roestvorming.

Deze eigenschappen maken van siliciumnitride kogellagers een uitstekende keuze voor vele industriële toepassingen, van MRI-scanners die sterke magnetische velden gebruiken om twee- of driedimensionale beelden van levend weefsel te genereren, tot apparatuur voor de productie van halfgeleiders. Hun uitzonderlijke prestaties helpen de onderhouds- en vervangingskosten te verlagen en tegelijkertijd de efficiëntie te verbeteren en de stilstandtijd te minimaliseren, terwijl hybride lagers die gebruik maken van hybride keramische/koolstof composietcomponenten de beperkingen van deze materialen ondervangen.

Uitstekende hardheid

Siliciumnitride is een van de hardste industriële keramische materialen, waardoor het een uitstekend materiaal is voor lageronderdelen. Siliciumnitride is veel harder dan lagerstaal en heeft een indrukwekkend draagvermogen zonder te vervormen of te bezwijken onder spanning of vervorming. Bovendien hebben kogels van siliciumnitride een weerstand tegen rolcontactmoeheid die vergelijkbaar is met die van aluminiumoxide- en zirkoniumoxidelagers, waardoor deze kogels geschikt zijn voor toepassingen waar traditionele metalen lagers falen als gevolg van moeheid.

Het lage gewicht van siliciumnitride keramiek vermindert de centrifugale krachten en wrijving, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd en de levensduur van de lagers wordt verlengd. Bovendien blijven ze hard en chemisch inert bij extreem hoge temperaturen - ideaal voor omgevingen waarin metalen kogels snel zouden kunnen degraderen - terwijl hun elektrische isolatie-eigenschappen elektrische vonken voorkomen die motoren of apparatuur zouden kunnen beschadigen.

CoorsTek ontwerpt Cerbec precisie kogels om te voldoen aan een scala van toepassingen en specificaties, van micro lagers gebruikt in tandheelkundige boren tot grote lagers in windturbines. In onze fabriek wordt dit bereikt via een efficiënt proces dat bestaat uit sproeidrogen granulatie, koud isostatisch persen en precisie gieten, gevolgd door GPS HIP sinteren en zeer efficiënt slijpen. Dit alles resulteert in een hoogwaardig lager dat aanzienlijk beter presteert dan traditionele stalen kogels en geschikt is voor uitdagende toepassingen. Onze keramische kogelproducten kunnen tot 99% hogere belastingen weerstaan dan conventionele keramische kogels, terwijl ze nog steeds een superieure oppervlakteafwerking en rondheid hebben in vergelijking met keramiek en metalen die gewoonlijk op de markt te vinden zijn.