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 anillo interior y exterior de acero con bolas de cerámica (generalmente Si3N4 ) en lugar de acero. Los tipos comunes de rodamientos cerámicos son los de contacto angular y los de bolas de ranura profunda. Los rodamientos híbridos cerámicos son el tipo más común de rodamiento cerámico y constan de anillos interior y exterior de acero con bolas de cerámica (generalmente 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 rodamientos cerámicos pueden funcionar sin lubricación. Esto se debe a que los materiales cerámicos no se microsoldan. La microsoldadura se produce cuando las imperfecciones superficiales de los elementos rodantes y la pista de rodadura interactúan, generando arcos eléctricos, generalmente en el metal. Esto puede degradar la superficie y reducir significativamente la vida útil del rodamiento. Los materiales cerámicos no presentan este problema, lo que los hace idóneos para diversas aplicaciones que requieren un entorno sin lubricación.
• Suelen tener una dureza muy alta (70-90 HRc) y un módulo de elasticidad o módulo de Young elevado. Esto significa que resisten la deformación al aplicarles una carga, a la vez que mejoran sus características de resistencia al desgaste.
• Corrosión. La cerámica es un material no metálico y no ferroso. No se corroe como el metal al exponerse 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.
• Precisión. En términos de precisión, hay muy poca diferencia entre los rodamientos cerámicos y los de acero. La única diferencia radica en que los rodamientos cerámicos no se dilatan térmicamente como los de acero, por lo que no generan tanto calor a altas velocidades y no experimentan una dilatación térmica tan apreciable.
• Costosos. Los cojinetes cerámicos son, en promedio, un 50 % más caros que los de acero. Lo primero que la gente suele notar al investigar sobre cojinetes cerámicos es su elevado precio en comparación con los metálicos. Esto se debe a varios factores. La gran cantidad de energía necesaria para alcanzar las temperaturas requeridas para el proceso de sinterización de materias primas avanzadas conlleva costes energéticos y de procesamiento extremadamente altos. Debido a la dureza de la cerámica, los costes de mecanizado y rectificado aumentan rápidamente en la fabricación de cojinetes de precisión. Todo esto debe realizarse en un entorno limpio y por personal cualificado. La cerámica es extremadamente sensible a las impurezas en sus poros, por lo que cualquier contaminación puede provocar fallos prematuros. A medida que aumenta el tamaño, el precio se incrementa exponencialmente debido a la necesidad de métodos de procesamiento costosos. Estos incluyen el proceso de sinterización más lento necesario para superar los gradientes de temperatura en el cuerpo verde, la cantidad de presión aplicada uniformemente sobre un mayor volumen y los costes de maquinaria resultantes.
• Baja capacidad de carga. 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 dilatación diferencial y, por consiguiente, una tensión interna. Esta tensión puede superar la resistencia del material, provocando la formación de grietas.
• Además, es más difícil obtener un acabado superficial de alta calidad en la cerámica. Se puede rectificar hasta obtener un acabado superficial de Ra 0.1, logrando 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.
