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Übersicht über Hybridkeramiklager
Für spezielle Anwendungen können Lager aus Chromstahl und Vollkeramik die Anforderungen nicht mehr erfüllen. Lager aus Chromstahl sind billig, weisen aber eine schlechte Korrosionsbeständigkeit auf; Vollkeramiklager weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, weisen aber eine schlechte Schlagfestigkeit auf und sind teuer. Unter solchen Umständen werden Hybridkeramiklager immer beliebter. Sie weisen eine gewisse Korrosionsbeständigkeit auf und, was am wichtigsten ist, sie verfügen auch über selbstschmierende Funktionen. Gleichzeitig ist der Preis viel niedriger als der von Vollkeramiklagern. In diesem Blog werden die Vorteile, Materialien und Anwendungen von Hybridkeramiklagern sowie Überlegungen zur Auswahl von Hybridkeramiklagern vorgestellt.
Hybride Keramiklagerstruktur: Lagerstahlring oder Edelstahlring + Keramikkugel + Käfig aus Nylon (PEEK) + Gummidichtung. Die Wälzkörper der Lager bestehen aus Keramikwerkstoffen anstelle von Metallwerkstoffen wie Chromstahl. Der Zweck besteht darin, dass Keramik eine bessere Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, elektrische Isolierung, nichtmagnetische Leitfähigkeit, hohe Festigkeit, hohe Steifigkeit und ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist als Chromstahl. Leistung. Die Verwendung von Keramikmaterialien ermöglicht einen normalen Betrieb der Lager bei höheren Drehzahlen, raueren Umgebungen und Situationen mit geringer Schmierung. Außerdem kann sie Verschleiß, Geräusche und Vibrationen reduzieren und die Wartung relativ einfach machen, wodurch eine längere Lebensdauer erreicht und ihre Leistung erheblich verbessert wird Zuverlässigkeit.
Vorteile von Hybridkeramiklagern
Hohe Temperaturbeständigkeit. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Keramikkugeln ist gering. In Umgebungen mit hohen Temperaturen dehnen sich die Lagerkugeln aufgrund des Temperaturanstiegs nicht übermäßig aus, was die Betriebstemperatur des gesamten Lagers erheblich erhöht. Gewöhnliche Lager halten Temperaturen von etwa 160 Grad stand, während Hybrid-Keramikkugellager Temperaturen von über 220 Grad standhalten.
Schnelle Geschwindigkeit. Hybrid-Keramikkugellager verfügen über ölfreie Selbstschmiereigenschaften. Aufgrund des geringen Reibungskoeffizienten von Keramikkugeln weisen Keramikkugellager hohe Drehzahlen auf. Unter den gleichen Arbeitsbedingungen haben Hybrid-Keramikkugellager eine Drehzahl, die 1.5-mal so hoch ist wie die von Chromstahllagern, und können unter Bedingungen mit einem dn-Wert von mehr als 3 Millionen betrieben werden.
langes Leben. Chromstahllager werden in Wasser- und Hochtemperaturumgebungen eingesetzt. Das Fett lässt sich leicht abwaschen oder austrocknen und korrodiert leicht, sodass die Lager schnell kaputt gehen. Durch den Einsatz von Keramikkugeln als Wälzkörper werden vorzeitige Lagerschäden durch Fettaustrocknung in normalen Lagern vermieden; Die Lebensdauer von Hybrid-Keramikkugellagern ist zwei- bis dreimal so hoch wie die von gewöhnlichen Chromstahllagern. Aufgrund des hohen Elastizitätsmoduls von Keramikwerkstoffen ist ihre Steifigkeit 2–3 % höher als die von gewöhnlichen Stahllagern.
Isolierung. Die Wälzkörper verwenden Keramikkugeln, die eine Isolierung zwischen dem Innenring und dem Außenring des Lagers erreichen können. Da es sich bei der Keramikkugel um einen Isolator handelt, kann eine Isolationswirkung erzielt werden. Dies ermöglicht den Einsatz des Lagers in einer leitfähigen Umgebung. Dies ist auch einer der größten Vorteile von Hybridkeramiklagern.
Ölfrei, selbstschmierend. Keramikkugeln verfügen über ölfreie Selbstschmiereigenschaften, was bedeutet, dass das Lager auch dann noch normal funktionieren kann, wenn das Fett austrocknet. Neben dem längeren Betrieb unter schlechten Schmierbedingungen haben Hybrid-Keramiklager weitere Eigenschaften: Aufgrund ihrer geringeren Dichte ermöglichen Hybrid-Keramiklager höhere Drehzahlen und niedrigere Betriebstemperaturen.
Hybride Keramiklagermaterialien
Wie bereits erwähnt, haben Keramiklager den Ruf, stärker, leichter und langlebiger zu sein als andere Materialien. Woraus bestehen Keramiklager? Zu den häufig verwendeten Materialien für Keramikkugeln gehören: Zirkonoxid (ZRO2) und Siliziumnitrid (SI3N4); Zu den häufig verwendeten Ferrulenmaterialien gehören Lagerstahl (GCR15) und rostfreier Stahl (440, 440C) und Edelstahl (304, 316, 316L).
Hybridkeramikkugellager, insbesondere Siliziumnitrid-Hybridkeramikkugellager, zeichnen sich durch geringe Dichte, hohe Härte, niedrigen Reibungskoeffizienten, antimagnetische elektrische Isolierung, Verschleißfestigkeit, Selbstschmierung und gute Steifigkeit aus. Sie haben eine gute Säure- und Alkalibeständigkeit, eine selbstschmierende Funktion, eine hohe Temperaturbeständigkeit von über 300 °C, eine hohe Verschleißfestigkeit, eine hohe Geschwindigkeit, die das Rollen, die Reibung und die Wärmeentwicklung erheblich reduziert, und eine lange Lebensdauer, die drei- bis fünfmal so hoch ist wie die von Ganzstahl Lager, leichte Keramikwerkstoffe sind 3 % leichter als Stahl und haben die gleiche Steifigkeit. Die Elastizität von Keramikwerkstoffen ist 5 % höher als die von Lagerstahl. Aufgrund seiner überlegenen Gesamteigenschaften hat sich Si60N50 zum bevorzugten Material für Wälzkörper in Hybridkeramiklagern entwickelt.
Hinweis: Während Keramiklager Das Material ist fester als Stahl, spröde und anfällig für Stoßbelastungen, weshalb wir es nicht für den Einsatz an Offroad-Fahrrädern empfehlen.
Anwendungen von Hybridkeramiklagern
Hochgeschwindigkeitsanwendung. Es wird allgemein angenommen, dass Stahllager die Anforderungen erfüllen können, wenn der dm·n-Wert des Lagers unter 2×106 mm.r.min-1 liegt und die Kontaktkraft des Außenrings unter 2000 MPa liegen sollte. Wenn jedoch ein höherer dm·n-Wert des Lagers erforderlich ist, insbesondere wenn die Kontaktspannung des Lageraußenrings mehr als 2000 MPa beträgt, können nur Keramikkugellager die extrem hohen Geschwindigkeitsanforderungen erfüllen.
CNC-Werkzeugmaschinenspindel. CNC-Bearbeitungszentren müssen schnell sein, um die Bearbeitungseffizienz und Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern. Der charakteristische Drehzahlwert von Hybrid-Keramikkugellagern (dm·n) kann mehr als 2×106 mm.r.min-1 erreichen und unter Fettschmierungsbedingungen 1×106 mm.r erreichen. .min-1 und die Reibungseigenschaften, Temperaturanstiegseigenschaften, Steifigkeit usw. wurden erheblich verbessert und werden häufig in CNC-Werkzeugmaschinenspindeln verwendet.
Automotive. Das Kfz-Lager mit den höchsten Drehzahlanforderungen ist der Turbinenmotor, der ein gutes Beschleunigungsverhalten sowie niedrige Drehmoment-, Vibrations- und niedrige Temperaturanforderungen bei Hochgeschwindigkeitsrotation erfordert. Da der Temperaturanstieg von Hybrid-Keramikkugellagern im Betrieb gering ist, kann die Schmierölmenge reduziert werden, wodurch der Rührwiderstand des Öls verringert wird. Darüber hinaus haben sich Hybrid-Keramikkugellager unter rauen Bedingungen als langlebig und zuverlässig erwiesen.
Isolierung und magnetische Umgebung. Keramiklager machen sich die isolierenden und nichtmagnetischen Eigenschaften von Keramik zunutze und werden in Situationen eingesetzt, in denen elektrische Korrosion auftritt, z. B. in Motoren und Generatoren, sowie in Situationen, in denen Magnetismus vorhanden ist und eine gute Rotation des Lagers erforderlich ist. Wie elektrische Lokomotiven, Windkraftanlagen, medizinische Geräte usw.
Ätzende Umgebung. Aufgrund der guten Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl und Keramik können Hybrid-Keramikkugellager in einer Vielzahl korrosiver Umgebungen eingesetzt werden. Wie chemische Geräte, Lebensmittelverarbeitungsgeräte, Fahrräder und andere Outdoor-Sportgeräte usw.
Umgebung mit extremen Temperaturen. Hybridkeramiklager können es den Lagern ermöglichen, über einen langen Zeitraum bei 200℃~400℃ zu arbeiten. Gleichzeitig kann es auch in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen eingesetzt werden und arbeitet stabil unter -180 °C, beispielsweise in Lagern von Flüssigsauerstoffpumpen.
Bereiche Luft- und Raumfahrt. Während Länder ihre Luft- und Raumfahrtfahrzeuge in eine hochmoderne Richtung entwickeln, werden die Arbeitsbedingungen von Luft- und Raumfahrtfahrzeugen immer anspruchsvoller. In manchen Fällen können metallische Werkstoffe den Anforderungen nicht mehr genügen oder gar eingesetzt werden. Länder haben in der Luft- und Raumfahrt zunehmend hybride Keramikkugellager eingeführt. Beispielsweise haben Flugzeughersteller mit Keramikkugeln ausgestattete Kugelumlaufspindeln für die Klappenverstellung von Flugzeugen eingesetzt.
So wählen Sie Hybrid-Keramikkugellager aus
Die Wahl des richtigen Keramiklager erfordert die Berücksichtigung vieler Faktoren, darunter Material, Größe, Genauigkeit, Geschwindigkeit, Belastung und Tragfähigkeit, Faktoren der Arbeitsumgebung und Kosten. Basierend auf den tatsächlichen Anwendungsszenarien und Anforderungen kann eine umfassende Abwägung dieser Faktoren und die Auswahl eines geeigneten Hybridkeramik-Kugellagers seine hervorragende Leistung voll zur Geltung bringen und die Arbeitseffizienz und Lebensdauer mechanischer Geräte verbessern.
Materialien: Hybrid-Keramikkugellager sind in verschiedenen Materialtypen erhältlich, z. B. Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid usw. Jeder Materialtyp hat seine eigenen einzigartigen Eigenschaften und Anwendbarkeit. Aluminiumoxid-Keramiklager weisen beispielsweise eine gute Korrosionsbeständigkeit auf und eignen sich für die Chemie- und Lebensmittelindustrie. Während Siliziumnitrid-Keramiklager eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und für Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohen Geschwindigkeiten geeignet sind.
Abmessungen und Genauigkeit: Die Abmessungen und die Genauigkeit von Keramiklagern haben einen erheblichen Einfluss auf deren Leistung und Lebensdauer. Die Auswahl der geeigneten Größe und Genauigkeitsklasse, um die Übereinstimmung zwischen Lager und mechanischem Gerät sicherzustellen, ist ein Schlüsselfaktor bei der Auswahl von Keramiklagern.
Tragfähigkeit: Wählen Sie das geeignete Keramiklager entsprechend der Belastung und Belastbarkeit in der tatsächlichen Anwendung aus, um sicherzustellen, dass das Lager einer ausreichenden Belastung standhält und gleichzeitig eine gute Betriebsleistung beibehält.
Schnelligkeit: Die Geschwindigkeit hat einen direkten Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer von Keramiklagern. Wählen Sie für die Drehzahl geeignete Keramiklager, um eine gute Stabilität und einen niedrigen Reibungskoeffizienten bei hohen Drehzahlen zu gewährleisten.
Kosten: Keramiklager sind teurer als ChromstahllagerDaher muss das Verhältnis zwischen Leistung und Kosten bei der Entscheidung abgewogen werden, um wirtschaftliche Rationalität sicherzustellen.
Arbeitsumfeld: Berücksichtigen Sie die Einsatzumgebung von Keramiklagern, wie z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Korrosion usw. Wählen Sie das für Ihre spezifische Umgebung geeignete Keramiklagermaterial und den Dichtungstyp aus, um die Lebensdauer Ihrer Lager zu verlängern.
Es ist von entscheidender Bedeutung, einen vertrauenswürdigen Lagerlieferanten zu finden. Stellen Sie sicher, dass die Qualität der Lager den Anforderungen entspricht, um die Sicherheit und Effizienz der Lagerherstellung zu gewährleisten. Sie können den Lagerlieferanten kontaktieren, um Muster und technische Spezifikationen anzufordern. Nachdem Sie sich vergewissert haben, dass es für Ihre Anwendungsanforderungen geeignet ist, können Sie den Hersteller hochwertiger Lager bitten, vor dem Versand eine umfassende Inspektion des Lagers durchzuführen und einen Qualitätsprüfbericht zu erhalten, um die Zuverlässigkeit des Lagers sicherzustellen. Gleichzeitig können Sie auch einige Lagerhersteller, mit denen Sie zusammengearbeitet haben, nach ihren Erfahrungen und Meinungen fragen.