Segueix-me a: 
Els coixinets de ceràmica són propensos a trencar-se?
Els coixinets de ceràmica són components essencials per garantir el funcionament eficient i estable dels equips mecànics. Amb els avenços en la ciència dels materials, la ceràmica com ara zirconi, nitrur de silici, i l'òxid d'alumini han guanyat un ús generalitzat en la fabricació de coixinets a causa de les seves propietats físiques i químiques úniques. Els coixinets de ceràmica juguen un paper crucial en la indústria moderna, a causa de les seves característiques materials excepcionals. Un dels problemes que es discuteix habitualment és si els coixinets de ceràmica són propensos a trencar-se.
Coixinets de ceràmica Es fabriquen principalment amb ceràmiques d'alt rendiment com el zirconi, el nitrur de silici i l'òxid d'alumini. Aquests materials presenten una alta duresa, una excel·lent resistència al desgast, baixos coeficients de fricció i una bona estabilitat química. En comparació amb els coixinets metàl·lics tradicionals, els coixinets de ceràmica ofereixen velocitats més altes, menor fricció i desgast i superiors. propietats d'aïllament.
Naturalesa fràgil dels coixinets de ceràmica
Malgrat els seus nombrosos avantatges, la fragilitat de la ceràmica és una preocupació important. A causa de la forta unió atòmica entre els materials ceràmics, tendeixen a fracturar-se en lloc de deformar-se plàsticament sota forces externes. Per tant, els coixinets de ceràmica són efectivament susceptibles de fracturar-se en condicions de càrregues d'impacte excessives o d'una instal·lació inadequada.
Sobrecàrrega: Tot i que els coixinets de ceràmica tenen una resistència a la compressió més alta en comparació amb els coixinets tradicionals, la seva vida a fatiga és relativament més curta, cosa que els fa incapaços de suportar càrregues excessives.
Instal·lació incorrecta: Durant la instal·lació, és fonamental evitar l'ús d'eines inadequades que puguin danyar les superfícies dels coixinets. També s'ha de prestar atenció a la direcció de rotació i l'orientació de l'ajust per garantir la funcionalitat adequada.
Manteniment inadequat: El manteniment adequat implica mantenir nets els coixinets per evitar que els contaminants entrin als interiors. La substitució oportuna dels lubricants és necessària per mantenir les condicions de lubricació adequades.
Tanmateix, és important tenir en compte que el risc de fractura no implica que els coixinets de ceràmica siguin inherentment fràgils en aplicacions pràctiques. De fet, amb un disseny estructural adequat, processos de fabricació precisos i un ús i manteniment correctes, el risc de fractura es pot controlar eficaçment.
Prova de càrrega de trituració de coixinets ceràmics
En general, els coixinets de ceràmica no es trenquen fàcilment, independentment de l'angle des del qual cauen. Això normalment no provoca cap dany a l'aspecte del coixinet. Tanmateix, els coixinets ceràmics complets combinats amb eixos d'acer corren el risc d'esquerdes a causa de la diferència de coeficients d'expansió tèrmica entre els materials.
Comparació de propietats bàsiques entre materials ceràmics i acer | |||||||
Article | unitat | Acer amb coixinet | acer inoxidable | Si3N4 | ZrO2 | SiC | Al2O3 |
Densitat | g / cm³ | 7.85 | 7.90 | 3.20 - 3.30 | 6.00 | 3.10 | 3.95 |
Coeficient d’expansió tèrmica | 10^-6/K | 10 | 11.0 | 3.2 | 10.5 | 4.5 | 8.5 |
Mòdul elàstic | GPa | 208 | 200 | 300 - 320 | 210 | ≥ 350 | 380 |
Conductivitat tèrmica | W/m·K | 30-40 | 15 | 35 | 2-3 | 150 | 30 |
Resistència específica | Ω·mm²/m | 0.1 - 1 | 0.75 | 10^8 – 10^18 | 10^5 – 10^15 | 10^-1 – 10^3 | 10^8 – 10^18 |
Desgast lliscant no lubricat |
| gran | gran | petit | petit | petit | petit |
Parell operatiu |
| gran | gran | petit | mitjà | petit | mitjà |
Resultats de la prova de vida útil per a tres tipus de coixinets | ||||||
Tipus de rodament de prova | Càrrega (N) | Estrès de contacte màxim (GPa) | Velocitat (r / min) | L10L_{10}L10 Vida útil (h) | L50L_{50}L50 Vida útil (h) | Pendent de Weibull (β\betaβ) |
Coixinet totalment d'acer | 5880 | 3.3 | 8000 | 46.2 | 269.5 | 1.06 |
Coixinet de ceràmica híbrid | 5880 | 3.9 | 8000 | 68.2 | 589.2 | 0.95 |
Coixinet totalment ceràmic | 5880 | 3.9 | 8000 | 49.4 | 294.6 | 0.96 |
En proves simples de comparació de càrrega de trituració, la càrrega mínima de trituració per a boles de ceràmica és d'aproximadament 1/2 a 1/3 de la de les boles d'acer. Això es deu al fet que la superfície de contacte augmenta a causa de la deformació plàstica de les boles d'acer, donant lloc a una càrrega d'aixafament més gran. Basant-se en els valors de càrrega de trituració de les boles de ceràmica, la tensió de contacte màxima en cas de fallada es pot calcular entre 6 i 7 vegades el valor especificat a la norma ISO-TC4. Això no només demostra que les boles de ceràmica són segures per al seu ús en rodaments, sinó que també indica que poden suportar càrregues estàtiques més grans que els coixinets d'acer.
Mitigació del risc de fractura en coixinets ceràmics
Selecció dels tipus i especificacions de coixinets adequats: Trieu coixinets de ceràmica que s'adaptin als requisits específics de l'aplicació, assegurant-vos que poden suportar les càrregues i velocitats operatives.
Instal·lació i ús adequats: Respecteu les directrius del fabricant durant la instal·lació i el funcionament per evitar càrregues d'impacte excessives i altres problemes relacionats amb la instal·lació.
Inspecció i manteniment periòdics: Inspeccioneu i mantingueu regularment els coixinets de ceràmica per identificar i resoldre ràpidament problemes potencials, assegurant-vos que es mantenen en bones condicions de funcionament.
Tot i que els coixinets de ceràmica presenten certa fragilitat, les mesures de control efectives mitjançant la selecció, l'ús i el manteniment adequats els han fet molt eficaços en aplicacions com ara motors d'alta velocitat, instruments de precisió i sectors aeroespacials. De cara al futur, s'espera que els avenços continus en materials i tecnologies de fabricació millorin encara més el rendiment i la fiabilitat dels coixinets ceràmics, ampliant les seves aplicacions en diversos camps industrials.