Следвайте ме на:
Информация за керамични лагери
Керамични сачмени лагери са типичен пример за инженерна керамика, широко използвана в промишлените области, получаваща значително внимание от много инженери. При високоскоростните прецизни лагери най-често се използват хибридни керамични сачмени лагери, включващи горещо пресовани Si3N4 керамични сачми, докато лагерните пръстени остават стоманени. Тези лагери са високо стандартизирани, изискват минимални промени в структурата на машината и са лесни за поддръжка, което ги прави особено подходящи за високоскоростни операции. Високоскоростните електрически шпиндели, оборудвани с тези лагери, предлагат предимства като висока скорост, голяма твърдост, висока мощност и дълъг живот.
1.Корозионна устойчивост: Керамичните търкалящи лагери са идеални за работа в тежки условия, пълни с корозивни среди, тъй като керамиката е почти непроницаема за корозия.
2. Ниска плътност и леко тегло: Керамичните топки имат по-ниска плътност в сравнение със стоманата, което значително намалява центробежната сила върху външния пръстен по време на въртене с до 40%, като по този начин удължава живота на лагера.
3.Термична стабилност: Керамиката е по-малко засегната от термично разширение и свиване в сравнение със стоманата, което позволява на лагерите да работят в среда със значителни температурни колебания.
4.Висок модул на еластичност: По-високият модул на еластичност на керамиката означава по-малка деформация при натоварване, което спомага за увеличаване на скоростта на работа и постигане на по-висока прецизност.
Сравнение на лагерни материали
Ето сравнение на работните характеристики между AISI 52100 (GCr15), неръждаема стомана AISI 440 (9Cr18), силициев нитрид (Si3N4) и цирконий (ZrO2):
| Материал | Плътност (g / cm³) | Коефициент на термично разширение (10^-6/°C) | Модул на Йънг (GPa) | Твърдост (HV) | Якост на натиск (MPa) | Якост на огъване (MPa) | Якост на счупване (MPa.m^1/2) | Топлопроводимост (W/m·K) | Специфична топлина (J/kg·K) | Максимална работна температура (°C) | Електрическа изолация | трайност |
| GCr15 | 7.8 | 11 | 208 | 800 | 2400 | 20 | 30-40 | 30-40 | 450 | 120 | Неизолиращ | Слаб |
| 9CR18 | 7.9 | 17 | 200 | 700 | 2600 | 25 | 30-40 | 15 | 450 | 150 | Неизолиращ | Умерена |
| Si3N4 | 3.2 | 3.2 | 320 | 1700 | 900 | 7.0 | 3.5-5.5 | 15 | 800 | 100 | Изолационна | Здрав |
| ZrO2 | 6.0 | 10.5 | 210 | 1300 | 3500 | 10.5 | 2.5-3.5 | 2.5 | 400 | 800 | Изолационна | Здрав |
Видове керамични лагери
Пълнокерамичните лагери се характеризират с магнитна изолация, устойчивост на износване и корозия, самосмазване, устойчивост на високи и ниски температури, което ги прави подходящи за екстремни среди и специални условия на работа. Пръстените и търкалящите се елементи използват керамични материали от цирконий (ZrO2), с PTFE като стандартен материал на клетката. Използват се и други материали като подсилен с фибростъкло найлон 66 (RPA66-25), инженерна пластмаса (PEEK, PI), неръждаема стомана (AISISUS316) и месинг (Cu).
Пълните керамични лагери от силициев нитрид използват керамични материали от силициев нитрид (Si3N4) за пръстени и търкалящи се елементи. Могат да се използват и други материали като RPA66-25, PEEK, PI и фенолни ламинирани тръби. В сравнение с ZrO2, Si3N4 лагерите са подходящи за по-високи скорости, товароносимост и температури на околната среда. Предлагат се високопрецизни керамични лагери за високоскоростни шпиндели с висока твърдост, с прецизност до клас P4 до UP.
Пълни сачмени лагери
Тези лагери използват дизайн без клетка, което позволява вграждането на керамични топки, увеличавайки товароносимостта и избягвайки ограниченията, дължащи се на материалите на клетката. Те обаче са неподходящи за високоскоростни приложения и трябва да се монтират със страната на процепа, обърната към неаксиалния носещ край.
Керамичните топки, особено силициевият нитрид, имат ниска плътност, висока твърдост, нисък коефициент на триене, устойчивост на износване, самосмазване и твърдост, което ги прави идеални за високоскоростни, високопрецизни и дълготрайни хибридни лагери (с метална вътрешна част и външни пръстени). Вътрешните и външните пръстени обикновено използват лагерна стомана (GCr15) или неръждаема стомана (AISI440C), докато керамичните топки могат да бъдат направени от материали ZrO2, Si3N4 или SiC.
Производствен процес на керамични лагери
Керамичните лагери са високотехнологични продукти, широко използвани в съвременната индустрия. Техният производствен процес включва подготовка на суровините, формоване, синтероване и прецизна машинна обработка.
Подготовка на суровината
Основните материали са двуалуминиев оксид и силициев нитрид. Праховете са стриктно проверени и измерени, за да се осигури подходящ размер и пропорция на частиците. Суровините се подлагат на сушене и топкова мелница за по-добър поток и пълнене по време на формоването.
Смесване
Керамичният прах се смесва с други добавки за подобряване на производителността и обработваемостта. Смилането и смесването осигуряват еднакъв размер на частиците и стабилен състав.
Формиране
Смесените суровини се пресоват във форми. Керамичните продукти могат да бъдат разделени на продукти с плазмен спрей и продукти с пресоване/шприцване. Продуктите с плазмен спрей изискват високи технически изисквания и се произвеждат в по-малък мащаб, докато продуктите с пресоване/шприцоване използват заготовки, осигуряващи висока производствена ефективност, но изискващи строг контрол на качеството.
синтероване
Формованите керамични заготовки се синтероват във високотемпературна среда, образувайки плътни структури и повишавайки здравината и твърдостта.
прецизната механична обработка
Спечената керамика има висока повърхностна твърдост и устойчивост на износване, но е склонна към напукване. Необходима е прецизна механична обработка (струговане, шлайфане и т.н.), която включва многократни проверки и полиране, за да се гарантира външния вид и вътрешното качество на лагерите.
Монтаж
Сглобяват се прецизно обработени керамични лагери, включващи вътрешния пръстен, външния пръстен и сачмите. Сглобяването изисква професионално оборудване и задълбочени проверки на качеството, за да се гарантира, че всички спецификации са изпълнени.
Контрол на качеството
Керамичните материали имат висока якост, температура, устойчивост на износване и химическа стабилност, но са крехки. Строгият контрол на качеството е от съществено значение по време на производството, с общи методи, включително рентгенови и металографски микроскопски проверки.
Приложения на керамични лагери
Керамичните лагери се използват в среда и условия, изискващи висока температура, устойчивост на корозия, електрическа изолация, самосмазване и висока скорост. Те се прилагат широко в космическата, химическата, механичната, медицинската и електронната области.
космически
Керамичните лагери се използват в турбини, двигатели, кормилни машини и витла на самолети, ракети и сателити, като се справят с високи скорости и големи товари. Те предлагат по-висока якост, по-добра устойчивост на износване и устойчивост на корозия, подобрявайки горивната ефективност и намалявайки въздействието върху околната среда.
Химическа промишленост
Керамичните лагери са идеални за оборудване, изложено на корозивни газове или течности. Те осигуряват отлична устойчивост на корозия в среди със силни киселини, основи и солена вода, което ги прави широко използвани в перални машини с киселина, химически помпи и др.
Механично производство
В механичното производство керамичните лагери се използват в двигатели, помпи, центрофуги, високоскоростни хидравлични помпи и машинни инструменти, като намаляват шума, увеличават скоростта и удължават живота. Те поддържат стабилност при висока скорост и висока температура и намаляват разходите за поддръжка. Те се използват и в специално оборудване като високотемпературни пещи и вакуумни пещи поради тяхната силна устойчивост на корозия и температура.
Медицинска област
Керамичните лагери се използват в различно медицинско оборудване като хирургически устройства и машини за диализа, като осигуряват прецизност и надеждност, като същевременно намаляват времето и разходите за поддръжка.
Заключение
Керамичните сачмени лагери са основни механични компоненти с несравнима производителност в сравнение с металните лагери. Тяхното широко разпространено използване в различни области значително увеличава живота и скоростта на лагерите, осигурявайки основополагащи компоненти за разработване на високоскоростни и високопрецизни машини. Техните приложения във високотемпературни, корозивни, изолационни и вакуумни среди също са дали отлични резултати, предлагайки по-голяма жизненост за бъдещо развитие.