Los rodamientos cerámicos tienden a eclipsar a sus contrapartes de acero. En muchos dispositivos médicos o semiconductores no magnéticos y no conductores, los cojinetes cerámicos deben ser la primera opción. Amplio conocimiento del equipo técnico de AUB Bearings. Durante muchos años, AUB ha sido un fabricante y proveedor de rodamientos de alta calidad, centrándose en diferentes series de rodamientos, incluidos los rodamientos cerámicos completos y los rodamientos cerámicos híbridos.
Las pistas y las bolas de los rodamientos totalmente cerámicos están hechos completamente de materiales cerámicos, que son superiores a los rodamientos de acero ordinarios en muchos aspectos. La cerámica es un material ideal para cualquier aplicación que busque alcanzar velocidades más altas, reducir el peso total o en entornos extremadamente duros donde están presentes altas temperaturas y sustancias corrosivas. el
Los rodamientos híbridos cerámicos son el tipo más común de rodamiento cerámico y constan de un aro interior y exterior de acero con cerámica (normalmente Si3N4) bolas en lugar de acero. Los tipos de rodamientos cerámicos comunes son los rodamientos rígidos de bolas y de contacto angular. Los rodamientos híbridos cerámicos son el tipo más común de rodamiento cerámico y constan de anillos interiores y exteriores de acero con bolas de cerámica (normalmente Si3N4) en lugar de acero.
Los cojinetes cerámicos suelen estar hechos de los siguientes materiales:
Dado que la cerámica es una superficie similar al vidrio, tiene un coeficiente de fricción extremadamente bajo, lo que la hace ideal para aplicaciones que buscan reducir la fricción. Las bolas de cerámica requieren menos lubricación y son más duras que las bolas de acero, lo que ayudará a prolongar la vida útil del rodamiento. El rendimiento térmico es mejor que el de las bolas de acero, por lo que se genera menos calor a altas velocidades.
Las jaulas de los rodamientos totalmente cerámicos suelen estar fabricadas con plásticos de alto rendimiento, como PEEK o PTFE. Las jaulas de rodamientos de cerámica de AUB están hechas de poliéter éter cetona (PEEK), un termoplástico que se usa en varias aplicaciones de semiconductores. PEEK es liviano, tiene muy buenas propiedades mecánicas, alta temperatura de operación y buena resistencia a los medios. Para temperaturas extremas (hasta -253 °C), se utiliza policlorotrifluoroetileno (PCTFE) en lugar de PEEK, que también proporciona una mejor resistencia a los medios. Cuando la temperatura supera los 250 °C, se utiliza acero resistente al calor como material de la jaula.
Las bolas de cerámica son más redondas, ligeras, duras y suaves que las bolas de acero debido a su falta de porosidad. Esto reduce la fricción y la pérdida de energía, lo que permite que su equipo funcione de manera más eficiente (y durante más tiempo) con rodamientos de bolas de cerámica. Debido a que son relativamente suaves, los rodamientos de bolas de cerámica requieren menos lubricación que los rodamientos de acero.
• Los cojinetes cerámicos pueden funcionar sin lubricación. Esto se debe a que los materiales cerámicos no se microsoldan. La microsoldadura se produce cuando las imperfecciones de la superficie de los elementos rodantes y la pista de rodadura interactúan para provocar la formación de arcos, normalmente en el metal. Esto puede degradar la superficie y reducir significativamente la vida útil del cojinete. Los materiales cerámicos no tienen este problema, lo que los hace adecuados para una variedad de aplicaciones que requieren un entorno libre de lubricación.
• Suelen tener una dureza muy alta (70-90 HRc) y módulo de elasticidad o módulo de Young. Esto significa que resisten el cambio de forma cuando se aplica una carga, al tiempo que mejoran las características de desgaste.
• Corrosión. Las cerámicas son materiales no metálicos y no ferrosos. No se corroerán como el metal cuando se exponen al agua y otros productos químicos peligrosos. Su alta resistencia a la corrosión les permite funcionar bien en ambientes húmedos y químicamente agresivos.
• Pista de rodamiento.Las bolas de cerámica son mucho menos elásticas que las bolas de acero, y esto es algo a tener en cuenta al considerar una actualización a los rodamientos de cerámica. Es más probable que las bolas de cerámica causen daños (indentaciones) en las pistas de rodadura de los rodamientos si experimenta cargas pesadas en el husillo o un choque del husillo. Con el tiempo, los hoyuelos en los caminos de rodadura pueden agrandarse y eventualmente provocar fallas en el husillo.
Conductividad. Debido a la falta de electrones libres en la mayoría de las cerámicas, los cojinetes cerámicos no son magnéticos ni conductores, por lo que a menudo se prefieren en aplicaciones donde la conductividad es una preocupación, por ejemplo, si tiene un motor controlado por una frecuencia variable. conducir.
• Exactitud.En términos de precisión, hay muy poca diferencia entre los cojinetes cerámicos y los cojinetes de acero. La única diferencia es que los cojinetes cerámicos no se expanden térmicamente como los cojinetes de acero, por lo que no generan tanto calor a altas velocidades y no experimentan tanto crecimiento térmico medible.
• Caro. Los cojinetes cerámicos son, en promedio, un 50 % más caros que los cojinetes de acero. Lo primero que la gente puede notar cuando investiga rodamientos cerámicos es que son mucho más caros que los rodamientos metálicos. Esta cosa es causada por muchas razones. La gran cantidad de energía requerida para alcanzar las temperaturas requeridas para el proceso de sinterización de materias primas avanzadas está asociada con costos de procesamiento y energía extremadamente altos. Debido a que la cerámica es tan dura, los costos de maquinado y rectificado aumentan rápidamente cuando se fabrican rodamientos de precisión. Todo esto debe hacerse en un ambiente limpio por una mano de obra calificada. Las cerámicas son extremadamente sensibles a las impurezas en sus poros, por lo que cualquier contaminación puede provocar fallas prematuras. A medida que aumenta el tamaño, el precio aumenta exponencialmente debido a la necesidad de métodos de procesamiento costosos. Estos incluyen el proceso de sinterización más lento requerido para superar los gradientes de temperatura en el cuerpo verde, la cantidad de presión aplicada uniformemente sobre un volumen mayor y los costos de la máquina resultantes.
• Baja capacidad portante. En comparación con los metales, los cojinetes cerámicos tienen una menor capacidad de carga y son sensibles al choque térmico. El choque térmico se produce cuando un gradiente de temperatura dentro de un material provoca una expansión diferencial y, por lo tanto, una tensión interna. Este estrés puede exceder la resistencia del material, provocando la formación de grietas.
• La cerámica también es más difícil para obtener un acabado superficial de alta calidad. Se pueden rectificar hasta un acabado superficial de Ra 0.1, consiguiendo así una clase de precisión P5.
Las aplicaciones de exploración espacial y otros productos de la industria aeroespacial suelen depender de cojinetes cerámicos. Los cojinetes livianos y compatibles con el vacío los hacen ideales para satélites y naves espaciales que requieren capacidades óptimas de soporte de peso para mejorar la dinámica de vuelo y la aceleración. Además, estos rodamientos pueden funcionar sin lubricantes, como grasas y aceites pesados, que tienden a atraer contaminantes que interfieren con los componentes eléctricos sensibles. Hay muchas aplicaciones comunes que están estrechamente relacionadas con nuestra vida diaria. Los materiales cerámicos mejoran la vida útil de la mayoría de los motores de tracción ferroviaria. Las aplicaciones químicas e híbridas también se benefician del uso de cojinetes cerámicos, especialmente para la protección contra la contaminación. Debido a que los cojinetes cerámicos son químicamente inertes, no reaccionarán con productos químicos agresivos ni filtrarán partículas en soluciones sensibles. Las propiedades resistentes a la corrosión de los cojinetes cerámicos los hacen ideales para la limpieza con soluciones de limpieza químicas alcalinas o ácidas fuertes. Además, la ausencia de lubricación a base de aceite y grasa reduce las posibilidades de crecimiento bacteriano y contaminación. Algunas otras aplicaciones de los rodamientos cerámicos incluyen:
Los cojinetes cerámicos tienen una amplia gama de ventajas en aplicaciones de ingeniería, pero también hay desventajas que deben tenerse en cuenta. Son muy duros, resistentes a la corrosión y tienen un alto módulo de elasticidad. Pueden funcionar sin lubricación, tienen una baja expansión térmica, suelen ser de baja densidad y no son magnéticos. Sin embargo, son caros, tienen poca capacidad de carga, son sensibles al choque térmico y es difícil lograr un acabado superficial de alta calidad. Ya sea que utilice nitruro de silicio, zirconio o carburo de silicio, los cojinetes cerámicos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluidos los instrumentos aeroespaciales, químicos, médicos y científicos.
