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Présentation des roulements hybrides en céramique
Pour les applications spéciales, les roulements en acier chromé et les roulements tout céramique ne peuvent plus répondre aux besoins. Les roulements en acier chromé sont bon marché, mais ont une mauvaise résistance à la corrosion ; les roulements entièrement en céramique ont une bonne résistance à la corrosion, mais ont une mauvaise résistance aux chocs et sont chers. Dans de telles circonstances, les roulements hybrides en céramique deviennent populaires. Ils ont une certaine résistance à la corrosion et, surtout, ils ont également des fonctions autolubrifiantes. Dans le même temps, le prix est bien inférieur à celui des roulements tout céramique. Ce blog vise à présenter les avantages, les matériaux, les applications des roulements hybrides en céramique et les considérations pour la sélection des roulements hybrides en céramique.
Structure de roulement hybride en céramique : bague de roulement en acier, ou bague en acier inoxydable + bille en céramique + cage en nylon (PEEK) + joint en caoutchouc. Les éléments roulants des roulements sont constitués de matériaux céramiques au lieu de matériaux métalliques tels que l'acier chromé. Le but est que la céramique ait une meilleure résistance à l'usure, une meilleure résistance à la corrosion, une meilleure résistance aux températures élevées, une isolation électrique, une conductivité non magnétique, une résistance élevée, une rigidité élevée et une faible densité que l'acier au chrome. performance. L'utilisation de matériaux céramiques peut permettre aux roulements de fonctionner normalement dans des vitesses de rotation plus élevées, des environnements plus difficiles et des situations de faible lubrification, et peut réduire l'usure, le bruit, les vibrations et rendre la maintenance relativement facile, obtenant ainsi une durée de vie plus longue et améliorant considérablement ses performances et fiabilité.
Avantages des roulements hybrides en céramique
Résistance aux hautes températures. Le coefficient de dilatation thermique des billes en céramique est faible. Dans les environnements à haute température, les billes du roulement ne se dilateront pas excessivement en raison de l'augmentation de la température, ce qui augmente considérablement la température de fonctionnement de l'ensemble du roulement. Les roulements ordinaires peuvent résister à des températures d'environ 160 degrés, tandis que les roulements à billes hybrides en céramique peuvent résister à des températures supérieures à 220 degrés.
Haute vitesse. Les roulements à billes hybrides en céramique ont des propriétés autolubrifiantes sans huile. En raison du faible coefficient de frottement des billes en céramique, les roulements à billes en céramique ont des vitesses de rotation élevées. Dans les mêmes conditions de travail, les roulements à billes hybrides en céramique ont une vitesse de rotation 1.5 fois supérieure à celle des roulements en acier chromé et peuvent fonctionner dans des conditions avec une valeur dn supérieure à 3 millions.
longue vie. Les roulements en acier chromé sont utilisés dans l'eau et dans les environnements à haute température. La graisse est facile à laver ou à sécher, et elle est également facile à corroder, de sorte que les roulements se décomposeront rapidement. L'utilisation de billes en céramique comme éléments roulants évite les dommages prématurés aux roulements causés par le dessèchement de la graisse dans les roulements ordinaires ; la durée de vie des roulements à billes hybrides en céramique est 2 à 3 fois supérieure à celle des roulements ordinaires en acier chromé. En raison du module d'élasticité élevé des matériaux céramiques, leur rigidité est de 15 à 20 % supérieure à celle des roulements en acier ordinaires.
isolation. Les éléments roulants utilisent des billes en céramique, qui peuvent réaliser une isolation entre la bague intérieure et la bague extérieure du roulement. La bille en céramique étant un isolant, elle peut obtenir un effet isolant. Cela permet au roulement d'être utilisé dans un environnement conducteur. C’est également l’un des principaux avantages des roulements hybrides en céramique.
Autolubrifiant sans huile. Les billes en céramique ont des propriétés autolubrifiantes sans huile, ce qui signifie que même si la graisse sèche, le roulement peut toujours fonctionner normalement. En plus de fonctionner plus longtemps dans de mauvaises conditions de lubrification, les roulements hybrides en céramique ont d'autres propriétés : En raison de leur densité plus faible, les roulements hybrides en céramique permettent des vitesses de rotation plus élevées et des températures de fonctionnement plus basses.
Matériaux de roulements en céramique hybride
Comme nous l'avons mentionné, les roulements en céramique ont la réputation d'être plus solides, plus légers et durent plus longtemps que les autres matériaux. De quoi sont faits les roulements en céramique ? Les matériaux de billes en céramique couramment utilisés comprennent zircone (ZRO2) et nitrure de silicium (SI3N4); Les matériaux de virole couramment utilisés comprennent l'acier à roulements (GCR15) et acier inoxydable (440, 440C) et acier inoxydable (304, 316, 316L).
Les roulements à billes en céramique hybrides, en particulier les roulements à billes en céramique hybrides en nitrure de silicium, présentent les caractéristiques d'une faible densité, d'une dureté élevée, d'un faible coefficient de frottement, d'une isolation électrique antimagnétique, d'une résistance à l'usure, d'une autolubrification et d'une bonne rigidité. Ils ont une bonne résistance aux acides et aux alcalis, une fonction autolubrifiante, une résistance à haute température supérieure à 300 °C, une résistance élevée à l'usure, une vitesse élevée réduit considérablement le roulement, la friction et la génération de chaleur, une longue durée de vie est de 3 à 5 fois celle de tout l'acier. roulements, les matériaux céramiques légers sont 60 % plus légers que l'acier et ont la même rigidité. L'élasticité des matériaux céramiques est 50 % supérieure à celle de l'acier à roulements. En raison de ses propriétés globales supérieures, le Si3N4 est devenu le matériau préféré pour les éléments roulants des roulements hybrides en céramique.
Remarque : Si roulement en céramique Le matériau est plus résistant que l'acier, il est fragile et sensible aux chocs, c'est pourquoi nous ne recommandons pas son utilisation sur les vélos tout-terrain.
Applications des roulements hybrides en céramique
Application à grande vitesse. On pense généralement que les roulements en acier peuvent répondre aux exigences lorsque la valeur dm·n du roulement est inférieure à 2 × 106 mm.r.min-1 et que la force de contact de la bague extérieure doit être inférieure à 2000 2000 MPa. Cependant, lorsque la valeur dm·n du roulement doit être plus élevée, en particulier lorsque la contrainte de contact de la bague extérieure du roulement est supérieure à XNUMX XNUMX MPa, seuls les roulements à billes en céramique peuvent répondre aux exigences de vitesse extrêmement élevée.
Broche de machine-outil CNC. Les centres d'usinage CNC doivent être à grande vitesse afin d'améliorer l'efficacité et la précision du traitement. La valeur caractéristique de la vitesse de rotation des roulements à billes en céramique hybrides, la valeur dm·n, peut atteindre 2 × 106 mm.r.min-1 et peut atteindre 1 × 106 mm.r dans des conditions de lubrification à la graisse. .min-1 et les caractéristiques de frottement, les caractéristiques d'échauffement, la rigidité, etc. ont été considérablement améliorées et sont largement utilisées dans les broches de machines-outils CNC.
Automobile. Le roulement automobile qui a les exigences de vitesse les plus élevées est le moteur à turbine, qui nécessite que le roulement ait une bonne réponse à l'accélération, ainsi qu'un faible couple, de faibles vibrations et de faibles exigences de température en cas de rotation à grande vitesse. Étant donné que l'augmentation de température des roulements à billes hybrides en céramique est faible pendant le fonctionnement, la quantité d'huile lubrifiante peut être réduite, de sorte que la résistance à l'agitation de l'huile est réduite. De plus, les roulements à billes hybrides en céramique ont prouvé leur durabilité et leur fiabilité dans des conditions difficiles.
Isolation et environnement magnétique. Tirant parti des propriétés isolantes et non magnétiques de la céramique, les roulements en céramique sont utilisés dans des situations de corrosion électrique telles que les moteurs et les générateurs, ainsi que dans les situations où le magnétisme existe et où une bonne rotation du roulement est requise. Tels que les locomotives électriques, les équipements éoliens, les équipements médicaux, etc.
Environnement corrosif. Tirant parti des bonnes propriétés de résistance à la corrosion de l’acier inoxydable et de la céramique, les roulements à billes hybrides en céramique peuvent être utilisés dans une variété d’environnements corrosifs. Tels que les équipements chimiques, les équipements de transformation des aliments, les vélos et autres équipements de sports de plein air, etc.
Environnement à température extrême. Les roulements hybrides en céramique peuvent permettre aux roulements de fonctionner à 200 ℃ ~ 400 ℃ pendant une longue période. Dans le même temps, il peut également être utilisé dans des environnements à basse température et fonctionne de manière stable en dessous de -180°C, comme les roulements de pompe à oxygène liquide.
Domaines aéronautiques et aérospatiaux. Alors que les pays développent leurs véhicules aérospatiaux dans une direction de pointe, les conditions de travail des véhicules aérospatiaux deviennent de plus en plus exigeantes. Dans certains cas, les matériaux métalliques ne peuvent plus répondre aux exigences ou même être utilisés. Les pays adoptent de plus en plus de roulements à billes hybrides en céramique dans le domaine aérospatial. Par exemple, les constructeurs aéronautiques ont utilisé des vis à billes équipées de billes en céramique pour les dispositifs de réglage des volets des avions.
Comment choisir des roulements à billes hybrides en céramique
Choisir le bon roulement en céramique nécessite la prise en compte de nombreux facteurs, notamment le matériau, la taille, la précision, la vitesse, la charge et la capacité de charge, les facteurs de l'environnement de travail et le coût. Sur la base des scénarios et des besoins d'application réels, une pesée exhaustive de ces facteurs et la sélection d'un roulement à billes en céramique hybride approprié peuvent tirer pleinement parti de ses excellentes performances et améliorer l'efficacité de travail et la durée de vie des équipements mécaniques.
Matériel: Les roulements à billes hybrides en céramique sont disponibles dans une variété de types de matériaux, tels que l'oxyde d'aluminium, le nitrure de silicium, le carbure de silicium, etc. Chaque type de matériau a ses propres propriétés et applicabilités. Par exemple, les roulements en céramique d'alumine ont une bonne résistance à la corrosion et conviennent aux industries chimiques et agroalimentaires ; tandis que les roulements en céramique de nitrure de silicium ont une conductivité thermique élevée et un faible coefficient de dilatation thermique et conviennent aux environnements à haute température et à grande vitesse.
Dimensions et précision: Les dimensions et la précision des roulements en céramique ont un impact significatif sur leurs performances et leur durée de vie. La sélection de la taille et du degré de précision appropriés pour garantir la correspondance entre le roulement et le dispositif mécanique est un facteur clé dans la sélection des roulements en céramique.
la capacité de charge: Sélectionnez le roulement en céramique approprié en fonction de la charge et de la capacité de charge dans l'application réelle pour garantir que le roulement peut supporter une charge suffisante tout en conservant de bonnes performances de fonctionnement.
Vitesse: La vitesse a un impact direct sur les performances et la durée de vie des roulements en céramique. Choisissez des roulements en céramique adaptés à la vitesse de rotation pour garantir une bonne stabilité et un faible coefficient de frottement à des vitesses de rotation élevées.
Prix: Les roulements en céramique sont cher que les roulements en acier chromé, la relation entre performance et coût doit donc être pesée lors du choix pour garantir la rationalité économique.
Environnement de travail: Tenez compte de l'environnement d'utilisation des roulements en céramique, tel que la température, l'humidité, la corrosion, etc. Sélectionnez le matériau du roulement en céramique et le type de joint approprié à votre environnement spécifique pour prolonger la durée de vie de vos roulements.
Trouver un fournisseur de roulements digne de confiance est crucial. Assurez-vous que la qualité des roulements répond aux exigences pour garantir la sécurité et l’efficacité de la fabrication des roulements. Vous pouvez contacter le fournisseur de roulements pour demander des échantillons et des spécifications techniques. Après avoir confirmé qu'il convient aux besoins de votre application, vous pouvez demander au fabricant de roulements de haute qualité d'effectuer une inspection à grande échelle du roulement avant expédition et d'obtenir un rapport d'inspection de qualité pour garantir la fiabilité du roulement. Dans le même temps, vous pouvez également demander à certains fabricants de roulements avec lesquels vous avez coopéré de connaître leur expérience et leurs opinions.