یاتاقان های سرامیکی تمایل دارند همتایان فولادی خود را تحت الشعاع قرار دهند. در بسیاری از دستگاه های پزشکی یا نیمه هادی غیر مغناطیسی و غیر رسانا، یاتاقان های سرامیکی باید اولین انتخاب باشد. دانش گسترده تیم فنی بلبرینگ AUB. برای سال‌های متمادی، AUB یک تولیدکننده و تامین‌کننده بلبرینگ با کیفیت بالا بوده و بر روی سری‌های مختلف یاتاقان‌ها، از جمله بلبرینگ‌های سرامیکی کامل و یاتاقان‌های سرامیکی هیبریدی تمرکز کرده است.
ریس ها و توپ های بلبرینگ های تمام سرامیکی کاملاً از مواد سرامیکی ساخته شده اند که از بسیاری جهات نسبت به یاتاقان های فولادی معمولی برتری دارند. سرامیک ها یک ماده ایده آل برای هر برنامه ای هستند که به دنبال دستیابی به سرعت های بالاتر، کاهش وزن کلی، یا در محیط های بسیار خشن که در آن دماهای بالا و مواد خورنده وجود دارند، هستند. را
بلبرینگ های هیبریدی سرامیکی رایج ترین نوع یاتاقان های سرامیکی هستند و از یک حلقه داخلی و خارجی فولادی با سرامیک (معمولاً Si3N4) توپ به جای فولاد. انواع متداول یاتاقان های سرامیکی عبارتند از یاتاقان های توپی تماس زاویه ای و شیار عمیق. بلبرینگ های هیبریدی سرامیکی رایج ترین نوع بلبرینگ سرامیکی هستند و از حلقه های داخلی و خارجی فولادی با گوی های سرامیکی (معمولا Si3N4) به جای فولاد تشکیل شده اند.
بلبرینگ های سرامیکی معمولاً از مواد زیر ساخته می شوند:
از آنجایی که سرامیک یک سطح شیشه مانند است، دارای ضریب اصطکاک بسیار پایینی است که آن را برای کاربردهایی که به دنبال کاهش اصطکاک هستند ایده آل می کند. گلوله های سرامیکی به روغن کاری کمتری نیاز دارند و سخت تر از توپ های فولادی هستند که به افزایش عمر یاتاقان کمک می کند. عملکرد حرارتی بهتر از توپ های فولادی است، بنابراین حرارت کمتری در سرعت های بالا تولید می شود.
قفس بلبرینگ های تمام سرامیکی معمولاً از پلاستیک های با کارایی بالا مانند PEEK یا PTFE ساخته می شوند. قفس های بلبرینگ سرامیکی AUB از پلی اتر اتر کتون (PEEK) ساخته شده است، یک ترموپلاستیک که در کاربردهای مختلف نیمه هادی استفاده می شود. PEEK سبک است، خواص مکانیکی بسیار خوبی دارد، دمای عملیاتی بالا و مقاومت خوبی در برابر رسانه دارد. برای دماهای شدید (تا 253- درجه سانتیگراد)، از پلی کلروتری فلوئورواتیلن (PCTFE) به جای PEEK استفاده می شود که همچنین مقاومت رسانه ای بهتری را ایجاد می کند. هنگامی که دما از 250 درجه سانتیگراد فراتر رفت، از فولاد مقاوم در برابر حرارت به عنوان ماده قفس استفاده می شود.
گوی های سرامیکی به دلیل نداشتن تخلخل گردتر، سبک تر، سخت تر و صاف تر از توپ های فولادی هستند. این امر اصطکاک و اتلاف انرژی را کاهش می دهد و به تجهیزات شما امکان می دهد با بلبرینگ های سرامیکی کارآمدتر (و برای مدت طولانی تری) کار کنند. از آنجایی که بلبرینگ های سرامیکی نسبتا صاف هستند، نسبت به یاتاقان های فولادی به روغن کاری کمتری نیاز دارند.
• بلبرینگ های سرامیکی می توانند بدون روغن کاری کار کنند. این به این دلیل است که مواد سرامیکی ریزجوش نمی کنند. جوشکاری میکرو زمانی اتفاق می‌افتد که عیوب سطحی روی عناصر نورد و راهرو با یکدیگر برخورد می‌کنند و معمولاً در فلز ایجاد قوس می‌کنند. این می تواند سطح را تخریب کرده و عمر بلبرینگ را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. مواد سرامیکی این مشکل را ندارند و آنها را برای کاربردهای مختلفی که نیاز به محیطی بدون روغن کاری دارند مناسب می‌سازد.
• معمولا سختی بسیار بالایی دارند (70-90 HRc) و مدول الاستیسیته یا مدول یانگ. این بدان معنی است که آنها در برابر تغییر شکل در هنگام اعمال بار مقاومت می کنند و در عین حال ویژگی های سایش را بهبود می بخشند.
• خوردگی. سرامیک ها مواد غیر فلزی و غیر آهنی هستند. هنگامی که در معرض آب و سایر مواد شیمیایی خطرناک قرار گیرند مانند فلز خوردگی نخواهند کرد. مقاومت بالای آنها در برابر خوردگی به آنها اجازه می دهد تا در محیط های مرطوب و تهاجمی شیمیایی عملکرد خوبی داشته باشند.
• نژاد بلبرینگ.گلوله های سرامیکی نسبت به گلوله های فولادی قابلیت ارتجاعی بسیار کمتری دارند و این نکته ای است که باید هنگام ارتقاء یاتاقان های سرامیکی در نظر داشت. اگر بارهای سنگین دوک یا سقوط دوک را تجربه کنید، گوی های سرامیکی به احتمال زیاد باعث آسیب (تورفتگی) به مسیرهای بلبرینگ می شوند. با گذشت زمان، گودی‌ها در مسیرهای مسابقه می‌توانند بزرگتر شوند و در نهایت منجر به خرابی دوک شوند.
رسانایی. به دلیل عدم وجود الکترون آزاد در اکثر سرامیک ها، یاتاقان های سرامیکی غیر مغناطیسی و غیر رسانا هستند، بنابراین اغلب در کاربردهایی که رسانایی یک نگرانی است ترجیح داده می شوند - به عنوان مثال، اگر موتوری دارید که با فرکانس متغیر کنترل می شود. راندن.
• دقت.از نظر دقت، تفاوت بسیار کمی بین یاتاقان های سرامیکی و یاتاقان های فولادی وجود دارد. تنها تفاوت این است که یاتاقان های سرامیکی مانند یاتاقان های فولادی از نظر حرارتی منبسط نمی شوند، بنابراین در سرعت های بالا گرمای زیادی تولید نکنید و رشد حرارتی قابل اندازه گیری زیادی را تجربه نکنید.
• گران. بلبرینگ های سرامیکی به طور متوسط 50 درصد گران تر از یاتاقان های فولادی هستند. اولین چیزی که ممکن است افراد هنگام تحقیق در مورد بلبرینگ های سرامیکی متوجه شوند این است که قیمت آنها بسیار بیشتر از یاتاقان های فلزی است. این موضوع به دلایل زیادی ایجاد می شود. مقدار زیادی انرژی مورد نیاز برای رسیدن به دمای مورد نیاز برای فرآیند پخت مواد اولیه پیشرفته با انرژی و هزینه های پردازش بسیار بالا همراه است. از آنجایی که سرامیک ها بسیار سخت هستند، هزینه های ماشینکاری و سنگ زنی هنگام ساخت بلبرینگ های دقیق به سرعت افزایش می یابد. همه اینها باید در محیطی تمیز و توسط نیروی کار ماهر انجام شود. سرامیک ها به ناخالصی های موجود در منافذ خود بسیار حساس هستند، بنابراین هر گونه آلودگی می تواند باعث خرابی زودرس شود. با افزایش اندازه، به دلیل نیاز به روش های پرهزینه پردازش، قیمت به طور تصاعدی افزایش می یابد. اینها شامل فرآیند پخت کندتر مورد نیاز برای غلبه بر گرادیان دما در بدنه سبز، میزان فشار اعمال شده به طور یکنواخت در حجم بزرگتر و هزینه های دستگاه حاصله است.
• ظرفیت باربری پایین. در مقایسه با فلزات، بلبرینگ های سرامیکی ظرفیت تحمل بار کمتری دارند و به شوک حرارتی حساس هستند. شوک حرارتی زمانی است که یک گرادیان دما در داخل یک ماده باعث انبساط دیفرانسیل و در نتیجه تنش داخلی شود. این تنش می تواند از استحکام مواد فراتر رود و باعث ایجاد ترک شود.
• سرامیک نیز دشوارتر است برای به دست آوردن یک سطح با کیفیت بالا. آنها را می توان تا سطح Ra 0.1 آسیاب کرد و به این ترتیب به کلاس دقت P5 دست یافت.
کاربردهای اکتشاف فضایی و سایر محصولات صنعت هوافضا اغلب به بلبرینگ های سرامیکی متکی هستند. یاتاقان‌های سبک و سازگار با خلاء، آنها را برای ماهواره‌ها و فضاپیماهایی ایده‌آل می‌سازد که به قابلیت‌های تحمل وزن بهینه برای افزایش دینامیک پرواز و شتاب نیاز دارند. علاوه بر این، این بلبرینگ‌ها می‌توانند بدون روان‌کننده‌ها، مانند گریس‌ها و روغن‌های سنگین، که تمایل به جذب آلاینده‌هایی که با قطعات حساس الکتریکی تداخل دارند، کار کنند. کاربردهای رایج زیادی وجود دارد که ارتباط نزدیکی با زندگی روزمره ما دارد. طول عمر بیشتر موتورهای کششی راه آهن توسط مواد سرامیکی بهبود می یابد. کاربردهای شیمیایی و هیبریدی نیز از استفاده از بلبرینگ های سرامیکی به ویژه برای محافظت در برابر آلودگی بهره می برند. از آنجا که بلبرینگ های سرامیکی از نظر شیمیایی بی اثر هستند، با مواد شیمیایی خشن یا ذرات شسته شده به محلول های حساس واکنش نشان نمی دهند. ویژگی های مقاوم در برابر خوردگی یاتاقان های سرامیکی آنها را برای تمیز کردن با محلول های تمیز کننده شیمیایی قوی اسیدی یا قلیایی ایده آل می کند. علاوه بر این، عدم وجود روانکاری مبتنی بر روغن و گریس، شانس رشد و آلودگی باکتری ها را کاهش می دهد. برخی از کاربردهای دیگر بلبرینگ های سرامیکی عبارتند از:
یاتاقان های سرامیکی دارای طیف گسترده ای از مزیت ها در کاربردهای مهندسی هستند، اما معایبی نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. آنها بسیار سخت، مقاوم در برابر خوردگی و دارای مدول الاستیسیته بالایی هستند. آنها می توانند بدون روغن کاری کار کنند، انبساط حرارتی کمی دارند، معمولاً چگالی کمی دارند و غیر مغناطیسی هستند. با این حال، آنها گران هستند، ظرفیت حمل بار پایینی دارند، به شوک حرارتی حساس هستند و دستیابی به یک سطح با کیفیت بالا دشوار است. خواه از نیترید سیلیکون، زیرکونیا یا کاربید سیلیکون استفاده می کنید، بلبرینگ های سرامیکی در طیف گسترده ای از کاربردها از جمله ابزارهای هوافضا، شیمیایی، پزشکی و علمی استفاده می شوند.
