Silicium Nitride Bal voor Hoge Snelheid Lagers

Keramische kogels van siliciumnitride zijn lichter, gladder, stijver en harder dan stalen lagers - eigenschappen die ze beter geschikt maken voor veeleisende toepassingen. Bovendien dragen hun materiaaleigenschappen bij tot superieure prestaties, waardoor hogere snelheden, lagere bedrijfstemperaturen en een langere levensduur van het smeermiddel mogelijk zijn.

Dit artikel ontwikkelt een empirisch model voor warmteontwikkeling in vetgesmeerde volledig keramische hoekcontactkogellagers met vetsmering en optimaliseert de wrijvingskoppelcoëfficiënt op basis van de eigenschappen van keramische materialen.

Weerstand tegen hoge temperaturen

Het vermogen van siliciumnitride om hitte te weerstaan betekent dat het op hogere snelheden kan draaien zonder af te nemen door wrijving, waardoor het ideaal is voor toepassingen zoals auto- en luchtvaartmachines. Bovendien maakt de corrosiebestendigheid van dit materiaal het nuttig in ruwe omgevingen of bij extreme temperaturen.

De elektrische isolatie-eigenschappen van dit materiaal voorkomen dat er ongewenste stromen door kunnen stromen, waardoor de wrijving in de assen van elektromotoren wordt verminderd en de efficiëntie, prestaties, betrouwbaarheid en levensduur worden verbeterd. Bovendien kan het door zijn niet-magnetische aard veilig worden gebruikt in beeldvormingsmachines voor magnetische resonantie (MRI), waar magnetische materialen het beeldvormingsproces zouden verstoren.

Bovendien heeft aluminium een lagere dichtheid dan staal en zet het minder uit bij temperatuurschommelingen, waardoor de centrifugale krachten worden verminderd en de lagers nauwkeurig blijven in omgevingen met hoge temperaturen. Dit is vooral handig voor voertuigen zoals raketten en sommige modelauto's waar de temperatuur erg hoog kan oplopen; de duurzaamheid maakt het ook een belangrijk ingrediënt van hybride kogellagers die ontworpen zijn voor toepassingen met hogere snelheden.

Corrosiebestendigheid

Siliciumnitride biedt een superieure weerstand tegen corrosie en oxidatie, waardoor het geschikt is voor gebruik in ruwe omgevingen. Bovendien maakt de hoge zuurbestendigheid van dit materiaal het zeer geschikt voor toepassingen met zoutzuur, zwavelzuur of salpeterzuur. Bovendien helpen de zelfsmerende eigenschappen wrijving en slijtage van bewegende delen tot een minimum te beperken. Siliciumnitride kogels zijn ook zelfsmerend om de wrijving verder te verminderen.

Het lage gewicht en de weerstand tegen de middelpuntvliedende kracht maken deze lagers ideaal voor hogesnelheidsbewerkingen, waardoor ze geschikt zijn voor tandartsboren of elk ander machinewerktuig dat soepele rotaties bij hoge snelheden vereist, zoals tandartsboren. Bovendien kunnen precisietoepassingen baat hebben bij het gebruik ervan.

Hun gladde oppervlak vermindert de wrijving, wat leidt tot minder energieverlies en warmteontwikkeling - wat uiteindelijk de efficiëntie verbetert en de levensduur verlengt. Bovendien zijn deze lagers bestand tegen hoge temperaturen zonder achteruit te gaan, wat oververhitting helpt voorkomen in toepassingen zoals elektromotoren. Tot slot helpen hun elektrisch isolerende eigenschappen elektrische vonken te voorkomen die interfereren met gevoelige elektronica in medische apparatuur - deze eigenschap kan geld besparen op onderhoudskosten of vervangingskosten.

Preventie van elektrische boogvlammen

Siliciumnitride kogels zijn ideaal voor hogesnelheidstoepassingen waar het risico op corrosie en elektrische vonken hoog is, omdat de isolerende eigenschappen schade door elektrische stroom elimineren en tegelijkertijd voorkomen dat stalen lageronderdelen onderling vonken, waardoor de levensduur van hybride keramische lagers in elektromotoren en andere apparatuur die onderhevig is aan constante elektrische stroom wordt verlengd.

Siliciumnitride is niet-magnetisch, waardoor het de perfecte materiaalkeuze is voor medische apparatuur die voor stabiliteit afhankelijk is van magnetische velden, zoals MRI-machines. Bovendien biedt dit materiaal superieure mechanische prestaties dankzij de hoge sterkte en de destructieve taaiheid en chemische weerstand, waardoor het geschikt is voor gebruik in corrosieve omgevingen.

Siliciumnitride keramiek heeft een lage dichtheid die de centrifugale kracht en wrijving bij hogere snelheden minimaliseert, waardoor hogere werksnelheden mogelijk zijn. Bovendien zorgt de lagere thermische uitzettingscoëfficiënt dan staal voor nauwkeurige toleranties in omgevingen waar metalen kogels normaal gesproken zouden vervormen. Hierdoor kunnen ze zelfs effectief werken waar het toevoegen van extra smering niet handig of praktisch is.

Niet-magnetisch

Siliciumnitride kogels zijn bestand tegen extreem hoge temperaturen zonder te degraderen, waardoor ze het perfecte materiaal zijn voor gebruik in lagers die worden gebruikt in ruwe omgevingen zoals corrosiegevoelige raketten of auto's, of apparatuur die op hoge snelheden werkt zoals raketten of auto's. Hun niet-magnetische eigenschappen maken ze ook nuttig in medische apparatuur zoals MRI-machines waar magnetische materialen het beeld zouden kunnen verstoren. Hun niet-magnetische eigenschappen maken ze ook nuttig in medische apparatuur zoals MRI-machines waar magnetische materialen de beeldvorming zouden kunnen verstoren.

De lage dichtheid van siliciumnitride helpt de middelpuntvliedende kracht te minimaliseren wanneer de lagers draaien, wat essentieel is voor toepassingen met hoge snelheden en helpt vroegtijdige schade door afbrokkeling te voorkomen en de levensduur te verlengen.

Elektrische isolatie voorkomt vlamboogvorming die de oorzaak is van vroegtijdig defect raken van motorlagers in elektrische en hybride voertuigen. Dit verlengt hun levensduur en verbetert de algemene prestaties. Hun lineaire uitzettingscoëfficiënt is ongeveer een kwart van die van stalen lagers, zodat ze kunnen worden gebruikt in omgevingen met snelle temperatuurveranderingen zonder dat ze even snel "blokkeren" of van afmeting veranderen. Ze kunnen zelfs zware omgevingen met zuren, alkaliën en zeewater zonder problemen voor langere perioden verdragen.