Kullager i kiselnitrid

Kullager i kiselnitrid har blivit den självklara lösningen för högprecisionsapplikationer med kulor som kräver korrosionsbeständighet och antimagnetiska egenskaper, tillsammans med lägre friktion än stållager, vilket minskar energiförlusterna, värmeutvecklingen och gör att de kan arbeta vid högre temperaturer.

De är kemiskt inerta och motståndskraftiga mot korrosion i miljöer som gasturbiner och tillverkas genom avancerade kemiska reaktioner med hjälp av spraytorkande granulering, kall isostatisk pressning, formning i nätstorlek och GPS HIP-sintringsprocesser tillsammans med högeffektiv slipning för effektiv produktion.

Utmärkt korrosionsbeständighet

Keramiska kulor av kiselnitrid har en imponerande kemisk beständighet mot de flesta syror, alkalier och salter - vilket innebär att de förblir oskadade i miljöer som snabbt skulle bryta ned kullager av stål - vilket avsevärt ökar deras användbarhet och utrustningens livslängd.

Keramiken behåller sin styrka och hårdhet under höga temperaturer, till skillnad från många andra material som bryts ned eller smälter vid högre temperaturer. Detta gör dem perfekta för applikationer som kräver extremt varma komponenter, t.ex. gasturbiner eller elmotorer.

Helkeramiska lager och hybridkeramiska lager har låga linjära expansionskoefficienter, vilket gör att lagren förblir styva och stabila när de utsätts för vibrationer eller belastning. Dessutom förhindrar deras utmärkta dimensionsstabilitet låsning på grund av temperaturvariationer eller andra fysiska förändringar, vilket hjälper utrustningen att hålla igång med minimal energiförlust.

Jämfört med stållager har keramiska lager lägre vikt och högre styvhet, vilket bidrar till att minska centrifugalkraften samtidigt som rotationen ökar vid högre hastigheter för ökad effektivitet i utrustningen. Keramiska lager ger också minskad friktion, vilket minimerar energiförluster och uppvärmning. Detta kan bidra till att minimera stilleståndstiden, bullernivåerna, vibrationerna och underhållskostnaderna, samtidigt som de självsmörjande egenskaperna eliminerar behovet av externa smörjmedel och därmed eliminerar kontaminering från sådana medier.

Utmärkt elektrisk isoleringsförmåga

Kulor av kiselnitrid (Si3N4) används ofta i hybridlager för att ge en stark elektrisk isolering som förhindrar ljusbågar i kontaktzonen och minskar kostsamma reparationer och driftstopp på grund av att elektrisk ström flyter genom dem. Denna egenskap är särskilt viktig i tillämpningar med dragmotorer för elfordon där fel på grund av elektrisk ström kan leda till kostsamma reparationer och orsaka kostsamma kostnader för reparationer och stilleståndstid.

Det keramiska materialet Si3N4 tål höga temperaturer utan att korrodera, korrosion i utrustning för kemisk bearbetning samt marint tryck utan att förlora styrka eller hållbarhet. Dessutom gör de icke-magnetiska egenskaperna materialet lämpligt för medicinsk utrustning som t.ex. MR-maskiner där magnetiska material kan störa bildprocessen.

Kiselnitridens lägre densitet gör den idealisk för att lätta upp tunga enheter utan att kompromissa med hårdhet eller slitstyrka, samtidigt som den förblir exakt även i miljöer med snabba temperaturförändringar.

Även om dessa egenskaper hos keramer kan vara fördelaktiga tenderar de att vara sprödare än stål, vilket kan öka den tidiga utmattningen och förkorta lagrens livslängd. För att hantera detta problem använder ingenjörer avancerade modelleringsverktyg som beräknar kontaktspänningar mellan rullande element och sätthärdade löpbanor; dessa gör det möjligt för konstruktörer att ta hänsyn till mikrostrukturella interaktionsnivåer för att öka uppskattningarna av när lagren kommer att nå utmattningsgränserna.

Utmärkt brottseghet

Kiselnitridkeramer har en exceptionell brottseghet när de utsätts för långvarig belastning, vilket gör dem mycket motståndskraftiga mot sprickbildning och till ett idealiskt val för applikationer som genererar vibrationer. I kombination med andra fördelar hos dessa keramer bidrar deras enastående seghet avsevärt till deras förmåga att motstå tunga belastningar och ogynnsamma förhållanden.

Dessa helt keramiska kullager har utmärkt korrosionsbeständighet och icke-magnetisk prestanda, vilket gör dem lämpliga för miljöer med starka syror eller alkalier, vatten- eller saltlösningar, marina applikationer samt högvakuum tack vare låga avgasningsnivåer.

De har lägre värmeutvidgning än zirkoniumoxid, vilket gör dem lämpliga för miljöer där temperaturvariationer kan störa noggrannheten. Dessutom är dessa material motståndskraftiga mot etsning och rostbildning.

Dessa egenskaper gör kullager av kiselnitrid till ett utmärkt val för många industriella applikationer, från MR-skannrar som använder starka magnetfält för att generera två- eller tredimensionella bilder av levande vävnader till utrustning för halvledartillverkning. Deras exceptionella prestanda bidrar till att sänka underhålls- och utbyteskostnaderna samtidigt som effektiviteten förbättras och stilleståndstiden minimeras, medan hybridlager som använder hybridkomponenter av keramik/kolkomposit övervinner begränsningarna i dessa material.

Utmärkt hårdhet

Kiselnitrid är en av de hårdaste industrikeramerna, vilket gör det till ett utmärkt material för lagerkomponenter. Kiselnitrid är mycket hårdare än lagerstål och har visat sig ha en imponerande lastbärande förmåga utan att deformeras eller gå sönder på grund av spänning eller deformation. Dessutom har kiselnitridkulor en utmattningshållfasthet vid rullkontakt som är jämförbar med den hos aluminiumoxid- och zirkoniumoxidlager, vilket gör dessa kulor lämpliga för applikationer där traditionella metallager går sönder på grund av utmattning.

Kiselnitridkeramikens låga vikt minskar centrifugalkrafterna och friktionen, vilket förbättrar effektiviteten och förlänger lagrens livslängd. Dessutom bibehålls hårdheten och den kemiska inertiteten vid extremt höga temperaturer - perfekt för miljöer där metallkulor snabbt kan brytas ned - medan de elektriska isoleringsegenskaperna förhindrar elektriska ljusbågar som kan skada motorer eller utrustning.

CoorsTek konstruerar Cerbec-kulor med hög precision för att uppfylla en rad olika applikationer och specifikationer, från mikrolager som används i tandläkarborrar till stora lager som finns i vindkraftverk. I vår anläggning uppnås detta genom en effektiv process som inkluderar spraytorkande granulering, kall isostatisk pressning och precisionsgjutning, följt av GPS HIP-sintring och högeffektiv slipning. Allt detta resulterar i ett högpresterande lager som är betydligt bättre än traditionella stålkulor och som lämpar sig för krävande applikationer. Våra produkter med keramiska kulor klarar upp till 99% högre belastning än konventionella keramiska kulor, samtidigt som de har en överlägsen ytfinish och rundhet jämfört med keramik och metaller som vanligtvis finns på marknaden.