Kullager av zirkoniumoxid och kiselnitrid

Keramiska kulor av kiselnitrid ger imponerande lastkapacitet, höghastighetsprestanda och kemisk resistens samtidigt som de kräver minimal smörjning - en idealisk kombination för krävande industriella applikationer.

Lager av kiselnitrid är kända för sina exceptionella egenskaper, t.ex. lägre centrifugalkrafter vid höghastighetsrotationer och fyra till 25 gånger längre livslängd än motsvarande lager av stål. Den låga värmeutvidgningen gör också att de kan hantera temperaturväxlingar utan att ta skada.

Höghastighetsprestanda

Lager är en integrerad komponent i många apparater och maskiner och bidrar till att minska friktionen samtidigt som de stöder belastningar och jämnar ut rörelsen hos delar. Att använda keramiska material som zirkoniumdioxid eller kiselnitrid har visat sig vara mycket fördelaktigt både när det gäller prestanda och tillförlitlighet.

Keramik är hårda och elastiska material som tål höga hastigheter utan slitage eller gropar, med utmärkta termiska egenskaper som gör att de kan fungera i olika temperaturer utan att förlora integritet och noggrannhet. Dessutom gör de elektriskt isolerande egenskaperna att keramik lämpar sig för tillämpningar som kräver isolering mot elektriska ljusbågar eller strömläckage.

Keramiska material har länge varit populära i applikationer som kräver precision och stabilitet, t.ex. verktyg och fixturer för metallformning, saxar, knivar, skärare, tråddragningsringar och pincetter. Zirkoniumoxid lämpar sig särskilt väl för dessa applikationer tack vare sina korrosionsskyddande/antimikrobiella egenskaper, eftersom det kan användas i tuffa miljöer utan att försämras.

CeramicSpeed Full Hybrid Bearings är ett imponerande exempel på keramikens prestanda i tuffa miljöer, med lagerringar av zirkoniumdioxid för enkel design och keramiska kulor av kiselnitrid för låg friktion och exceptionell motståndskraft. Dessutom har tester med tribologiska kul-till-skiva-tester i flytande nitrid visat att hybridlager har betydligt lägre centrifugalkrafter än lager helt i rostfritt stål 9Crl8 på grund av överlägsna värmeavledningsegenskaper samt lägre kontakttryck än sina metalliska motsvarigheter.

Kemisk beständighet

Kiselnitrid, vanligen kallat Si3N4, är ett extremt hårt och lätt keramiskt material med utmärkt korrosionsbeständighet, som tål olika syror (utom fluorvätesyra) och alkalier samt strålningsexponering. Dessutom har materialet utmärkt motståndskraft mot termisk chock upp till 800degC för användning i marina applikationer samt miljöer med frekventa temperaturväxlingar.

Kiselnitrid har liknande mekanisk seghet och hårdhet som zirkonia, men är mer flexibelt, vilket gör det lämpligt för tillämpningar med vibrationer och stötar. Dessutom absorberar detta material stora mängder energi utan att spricka eller deformeras, vilket gör det lämpligt för höghastighetsapplikationer.

Materialet ska också vara motståndskraftigt mot korrosion och slitage, vilket är viktigt i applikationer med hög belastning. Med låg ytjämnhet minskar detta material utmattning och slitage vid rullkontakt samtidigt som det är mindre skadligt än andra keramiska material när det gäller spjälkning.

Si3N4-keramiska kulor finns i en mängd olika storlekar. Till exempel har en Si3N4-kula med en diameter på 0,5 tum en tolerans på +-0,000010″, vilket gör den lämplig för precisionsapplikationer och lättare än stålkulor - vilket bidrar till att minska centrifugalkrafterna och öka hastigheten. Högprecisionskulor fungerar också utmärkt i applikationer med höga temperaturer eftersom de bibehåller styrkan även under extrema förhållanden och motstår korrosion.

Motståndskraft mot höga temperaturer

Lager av zirkoniumdioxidkeramik ger överlägsen motståndskraft mot höga temperaturer jämfört med lager av stål, är upp till 10 gånger mer motståndskraftiga mot temperaturvariationer och kan köras längre under tyngre belastningar. Dessutom fungerar dessa keramiska lager bättre vid lägre temperaturer och expanderar inte lika mycket när de värms upp, vilket gör att de kan fungera i olika omgivande miljöer.

Kiselnitrid är ett extremt hårt och lätt material som motstår korrosion från vatten, saltvatten och olika syror och alkalier. Med ett extremt brett drifttemperaturområde och lämpligt för applikationer med högt vakuum erbjuder kiselnitridlager en otrolig slitstyrka men måste hanteras försiktigt för att undvika slag- eller chockbelastningar som potentiellt kan bryta dem.

Båda keramiska typerna ger överlägsen elektrisk isolering och magnetfältsmotstånd, och är mycket tystare och lättare än stål när det gäller att minska buller och vibrationer i en applikation.

Vi har helt keramiska lager i imperialstorlek tillverkade av zirkoniumoxid ZrO2, med burar tillverkade av PTFE eller 316 rostfritt stål från 3 mm till 50 mm med axelstorlekar mellan 3 mm och 50 mm och burmaterial som sträcker sig från PTFE eller rostfritt stål. Dessutom lagerför vi hybridkeramiska lager tillverkade av kiselnitrid (Si3N4) för axelstorlekar 1 mm upp till 50 mm för axlar mellan 1 mm och 50 mm; se produktvarianter för mer information nedan eller vår blogg för våra bloggartiklar relaterade till keramik!

Låg friktion

Fullkeramiska lager har låga friktionsnivåer för att minimera energiförluster och skydda utrustningen från den skadliga värme som alstras vid värmeexponering, vilket ökar livslängden. De är också motståndskraftiga mot höga temperaturer och korrosion - perfekt för miljöer där metallager snabbt skulle brytas ned.

Zirkoniumoxidkeramer är kända för att vara starka och sega material som tål stötar utan att spricka, vilket gör dem lämpliga för situationer med höga stötar och mekaniska chocker. Dessutom kan dessa keramer lätt poleras, vilket möjliggör finare ytfinish och exakta applikationer. När materialet utsätts för påfrestningar genomgår det en omvandlingshärdningsprocess som förhindrar att sprickor sprider sig ytterligare samtidigt som det faktiskt blir starkare i de påfrestade områdena.

Kiselnitridkeramer är elektriskt isolerande och lämpar sig för drift i vakuummiljöer, samtidigt som deras lägre termiska expansionshastighet minskar lagerbelastningen till följd av temperaturvariationer.

Keramiska lager av zirkoniumoxid eller kiselnitrid kan vara ett utmärkt val för din applikation, med tanke på deras överlägsna motståndskraft mot extrema temperaturer, kemiska ångor och gaser, minskade bulleremissioner, högre hastigheter med mindre nötning/vibration och inget behov av smörjning - dessa material erbjuder också överlägsna bullerdämpande egenskaper jämfört med stålalternativ. En keramisk hybridkula som består av zirkoniumringar med kiselnitridkulor kan ge ännu större prestandafördelar eftersom dessa hybridlager är enklare att konstruera, hantera och kostar mindre samtidigt som de ger bättre prestanda jämfört med stålalternativ.