Følg mig på: 
Information om keramiske lejer
Keramiske kuglelejer er et typisk eksempel på ingeniørkeramik, der er meget udbredt i industrielle områder, og som får betydelig opmærksomhed fra mange ingeniører. I højhastigheds præcisionslejer er hybride keramiske kuglelejer de mest almindeligt anvendte, med varmpressede Si3N4 keramiske kugler, mens lejeringene forbliver stål. Disse lejer er meget standardiserede, kræver minimale ændringer i maskinstrukturen og er nemme at vedligeholde, hvilket gør dem særligt velegnede til højhastighedsoperationer. Elektriske højhastighedsspindler udstyret med disse lejer giver fordele såsom høj hastighed, høj stivhed, høj effekt og lang levetid.
1.Korrosionsbestandighed: Keramiske rullelejer er ideelle til drift under barske forhold fyldt med ætsende medier, da keramik er næsten uigennemtrængelig for korrosion.
2.Lav densitet og letvægt: Keramiske kugler har en lavere densitet sammenlignet med stål, hvilket reducerer centrifugalkraften på den ydre ring betydeligt under rotation med op til 40 % og forlænger dermed lejets levetid.
3. Termisk stabilitet: Keramik er mindre påvirket af termisk udvidelse og sammentrækning sammenlignet med stål, hvilket gør det muligt for lejer at fungere i miljøer med betydelige temperaturudsving.
4. Højt elasticitetsmodul: Keramiks højere elasticitetsmodul betyder mindre deformation under belastning, hvilket hjælper med at øge driftshastigheden og opnå højere præcision.
Sammenligning af lejematerialer
Her er en sammenligning af ydeevnekarakteristika blandt AISI 52100 (GCr15), rustfrit stål AISI 440 (9Cr18), siliciumnitrid (Si3N4) og zirconia (ZrO2):
| Materiale | Massefylde (g / cm³) | Termisk udvidelseskoefficient (10^-6/°C) | Youngs modul (GPa) | Hårdhed (HV) | Kompressionsstyrke (MPa) | Bøjningsstyrke (MPa) | Brudsejhed (MPa.m^1/2) | Termisk ledningsevne (W/m·K) | Specifik varme (J/kg·K) | Maks. driftstemperatur (°C) | Elektrisk isolering | Holdbarhed |
| GCr15 | 7.8 | 11 | 208 | 800 | 2400 | 20 | 30-40 | 30-40 | 450 | 120 | Ikke-isolerende | Svag |
| 9Cr18 | 7.9 | 17 | 200 | 700 | 2600 | 25 | 30-40 | 15 | 450 | 150 | Ikke-isolerende | Moderat |
| Si3N4 | 3.2 | 3.2 | 320 | 1700 | 900 | 7.0 | 3.5-5.5 | 15 | 800 | 100 | Isolerende | Stærk |
| ZrO2 | 6.0 | 10.5 | 210 | 1300 | 3500 | 10.5 | 2.5-3.5 | 2.5 | 400 | 800 | Isolerende | Stærk |
Typer af keramiske lejer
Fuldkeramiske lejer er karakteriseret ved magnetisk isolering, slid- og korrosionsbestandighed, selvsmøring, høj- og lavtemperaturbestandighed, hvilket gør dem velegnede til ekstreme miljøer og specielle arbejdsforhold. Ringene og rulleelementerne bruger zirconia (ZrO2) keramiske materialer, med PTFE som standard burmateriale. Andre materialer såsom glasfiberforstærket nylon 66 (RPA66-25), ingeniørplast (PEEK, PI), rustfrit stål (AISISUS316) og messing (Cu) bruges også.
Siliciumnitrid fuldkeramiske lejer bruger siliciumnitrid (Si3N4) keramiske materialer til ringe og rullende elementer. Andre materialer som RPA66-25, PEEK, PI og phenollaminerede rør kan også bruges. Sammenlignet med ZrO2 er Si3N4 lejer velegnede til højere hastigheder, belastningskapaciteter og miljøtemperaturer. Højpræcisions keramiske lejer til højhastighedsspindler med høj stivhed er tilgængelige med præcision op til P4 til UP kvaliteter.
Komplet kuglelejer
Disse lejer bruger et burfrit design, hvilket gør det muligt at inkorporere keramiske kugler, hvilket øger belastningskapaciteten og undgår begrænsninger på grund af burmaterialer. De er dog uegnede til højhastighedsapplikationer og bør installeres med spaltesiden mod den ikke-aksiale bærende ende.
Keramiske kugler, især siliciumnitrid, har lav densitet, høj hårdhed, lav friktionskoefficient, slidstyrke, selvsmøring og stivhed, hvilket gør dem ideelle til hybridlejer med høj hastighed, høj præcision og lang levetid (med indvendig metal og ydre ringe). De indre og ydre ringe bruger typisk lejestål (GCr15) eller rustfrit stål (AISI440C), mens keramiske kugler kan være lavet af ZrO2, Si3N4 eller SiC materialer.
Fremstillingsproces af keramiske lejer
Keramiske lejer er højteknologiske produkter, der er meget udbredt i moderne industri. Deres fremstillingsproces omfatter råmaterialeforberedelse, formning, sintring og præcisionsbearbejdning.
Forberedelse af råvarer
Hovedmaterialerne er aluminiumoxid og siliciumnitrid. Pulverne er strengt screenet og målt for at sikre korrekt partikelstørrelse og -forhold. Råmaterialer gennemgår tørring og kuglefræsning for bedre flow og fyldning under formning.
Blanding
Keramisk pulver blandes med andre tilsætningsstoffer for at forbedre ydeevne og forarbejdelighed. Formaling og blanding sikrer ensartet partikelstørrelse og stabil sammensætning.
Danner
De blandede råvarer presses i forme. Keramiske produkter kan opdeles i plasmasprayprodukter og presse-/sprøjtestøbte produkter. Plasmasprayprodukter kræver høje tekniske krav og produceres i mindre skala, mens presse-/sprøjtestøbte produkter bruger præformemner, hvilket giver høj produktionseffektivitet, men kræver streng kvalitetskontrol.
Sintring
De dannede keramiske emner er sintret i højtemperaturmiljøer, danner tætte strukturer og øger styrke og hårdhed.
Precision Machining
Sintret keramik har høj overfladehårdhed og slidstyrke, men er tilbøjelige til at revne. Præcisionsbearbejdning (drejning, slibning osv.) er nødvendig, hvilket involverer flere inspektioner og polering for at sikre lejernes udseende og indre kvalitet.
Assembly
Præcisionsbearbejdede keramiske lejer er samlet, der involverer den indvendige ring, den ydre ring og kuglerne. Montering kræver professionelt udstyr og grundige kvalitetstjek for at sikre, at alle specifikationer er opfyldt.
Kvalitetskontrol
Keramiske materialer har høj styrke, temperatur, slidstyrke og kemisk stabilitet, men er skøre. Streng kvalitetskontrol er afgørende under fremstillingen, med almindelige metoder, herunder røntgen- og metallografiske mikroskopinspektioner.
Anvendelser af keramiske lejer
Keramiske lejer bruges i miljøer og forhold, der kræver høj temperatur, korrosionsbestandighed, elektrisk isolering, selvsmøring og højhastighedsydelse. De anvendes i vid udstrækning inden for rumfart, kemiske, mekaniske, medicinske og elektroniske områder.
Luftfart
Keramiske lejer bruges i turbiner, motorer, rormaskiner og propeller til fly, raketter og satellitter, der håndterer høje hastigheder og store belastninger. De tilbyder højere styrke, bedre slidstyrke og korrosionsbestandighed, hvilket forbedrer brændstofeffektiviteten og reducerer miljøpåvirkningen.
Kemisk industri
Keramiske lejer er ideelle til udstyr, der udsættes for ætsende gasser eller væsker. De giver fremragende korrosionsbestandighed i miljøer med stærke syrer, alkalier og saltvand, hvilket gør dem meget udbredt i syrevaskemaskiner, kemiske pumper osv.
Mekanisk fremstilling
Ved mekanisk fremstilling bruges keramiske lejer i motorer, pumper, centrifuger, højhastighedshydraulikpumper og værktøjsmaskiner, hvilket reducerer støj, øger hastigheden og forlænger levetiden. De opretholder stabilitet i højhastigheds- og højtemperaturmiljøer og reducerer vedligeholdelsesomkostningerne. De bruges også i specialudstyr som højtemperaturovne og vakuumovne på grund af deres stærke korrosions- og temperaturbestandighed.
Medicinsk område
Keramiske lejer bruges i forskelligt medicinsk udstyr såsom kirurgisk udstyr og dialysemaskiner, hvilket sikrer præcision og pålidelighed, samtidig med at vedligeholdelsestid og omkostninger reduceres.
Konklusion
Keramiske kuglelejer er væsentlige mekaniske komponenter med uovertruffen ydeevne sammenlignet med metallejer. Deres udbredte brug på tværs af forskellige områder forbedrer lejernes levetid og hastighed betydeligt, hvilket giver grundlæggende komponenter til udvikling af højhastigheds- og højpræcisionsmaskineri. Deres anvendelser i højtemperatur-, korrosive, isolerende og vakuummiljøer har også givet fremragende resultater, hvilket giver større vitalitet til fremtidig udvikling.