Les roulements en céramique ont tendance à éclipser leurs homologues en acier. Dans de nombreux dispositifs médicaux ou à semi-conducteurs non magnétiques et non conducteurs, les roulements en céramique doivent être le premier choix. Connaissance approfondie de l'équipe technique d'AUB Bearings. Depuis de nombreuses années, AUB est un fabricant et fournisseur de roulements de haute qualité, se concentrant sur différentes séries de roulements, y compris des roulements entièrement en céramique et des roulements en céramique hybrides.
Les bagues et les billes des roulements tout céramique sont entièrement constituées de matériaux céramiques, qui sont supérieurs aux roulements en acier ordinaires à bien des égards. La céramique est un matériau idéal pour toute application cherchant à atteindre des vitesses plus élevées, à réduire le poids total ou dans des environnements extrêmement difficiles où des températures élevées et des substances corrosives sont présentes. le
Les roulements hybrides en céramique sont le type de roulement en céramique le plus courant et se composent d'une bague intérieure et extérieure en acier avec de la céramique (généralement Si3N4) des billes au lieu de l'acier. Les types de roulements en céramique courants sont les roulements à contact oblique et les roulements à billes à gorge profonde. Les roulements hybrides en céramique sont le type de roulement en céramique le plus courant et sont constitués de bagues intérieures et extérieures en acier avec des billes en céramique (généralement Si3N4) au lieu d'acier.
Les roulements en céramique sont généralement constitués des matériaux suivants :
Étant donné que la céramique est une surface semblable au verre, elle a un coefficient de frottement extrêmement faible, ce qui la rend idéale pour les applications cherchant à réduire le frottement. Les billes en céramique nécessitent moins de lubrification et sont plus dures que les billes en acier, ce qui contribue à prolonger la durée de vie des roulements. Les performances thermiques sont meilleures que les billes d'acier, donc moins de chaleur est générée à haute vitesse.
Les cages des roulements tout céramique sont généralement réalisées en plastiques hautes performances, comme le PEEK ou le PTFE. Les cages de roulement en céramique d'AUB sont fabriquées en polyéther éther cétone (PEEK), un thermoplastique utilisé dans diverses applications de semi-conducteurs. Le PEEK est léger, possède de très bonnes propriétés mécaniques, une température de fonctionnement élevée et une bonne résistance aux fluides. Pour les températures extrêmes (jusqu'à -253°C), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE) est utilisé à la place du PEEK, qui offre également une meilleure résistance aux fluides. Lorsque la température dépasse 250°C, de l'acier résistant à la chaleur est utilisé comme matériau de la cage.
Les billes en céramique sont plus rondes, plus légères, plus dures et plus lisses que les billes en acier en raison de leur manque de porosité. Cela réduit la friction et la perte d'énergie, permettant à votre équipement de fonctionner plus efficacement (et plus longtemps) avec des roulements à billes en céramique. Parce qu'ils sont relativement lisses, les roulements à billes en céramique nécessitent moins de lubrification que les roulements en acier.
• Les roulements en céramique peuvent fonctionner sans lubrification. En effet, les matériaux céramiques ne se micro-soudent pas. La micro-soudure se produit lorsque des imperfections de surface sur les éléments roulants et le chemin de roulement interagissent pour provoquer un arc électrique, généralement dans le métal. Cela peut dégrader la surface et réduire considérablement la durée de vie des roulements. Les matériaux céramiques n'ont pas ce problème, ce qui les rend adaptés à une variété d'applications nécessitant un environnement sans lubrification.
• Ils ont généralement une dureté très élevée (70-90 HRc) et module d'élasticité ou module de Young. Cela signifie qu'ils résistent au changement de forme lorsqu'une charge est appliquée, tout en améliorant les caractéristiques d'usure.
• Corrosion. La céramique est un matériau non métallique et non ferreux. Ils ne se corroderont pas comme le métal lorsqu'ils sont exposés à l'eau et à d'autres produits chimiques dangereux. Leur haute résistance à la corrosion leur permet de bien fonctionner dans des environnements humides et chimiquement agressifs.
• Course de roulement.Les billes en céramique sont beaucoup moins élastiques que les billes en acier, et c'est quelque chose à garder à l'esprit lorsque vous envisagez une mise à niveau vers des roulements en céramique. Les billes en céramique sont plus susceptibles de causer des dommages (indentation) aux pistes de roulement si vous subissez de lourdes charges sur la broche ou un crash de la broche. Au fil du temps, les fossettes dans les chemins de roulement peuvent grossir et éventuellement entraîner une défaillance de la broche.
Conductivité. En raison du manque d'électrons libres dans la plupart des céramiques, les roulements en céramique sont non magnétiques et non conducteurs, ils sont donc souvent préférés dans les applications où la conductivité est un problème - par exemple, si vous avez un moteur contrôlé par une fréquence variable conduire.
• Précision.En termes de précision, il y a très peu de différence entre les roulements en céramique et les roulements en acier. La seule différence est que les roulements en céramique ne se dilatent pas thermiquement comme les roulements en acier, donc ne génèrent pas autant de chaleur à haute vitesse et ne subissent pas autant de croissance thermique mesurable.
• Cher. Les roulements en céramique sont en moyenne 50 % plus chers que les roulements en acier. La première chose que les gens peuvent remarquer lors de la recherche de roulements en céramique est qu'ils sont beaucoup plus chers que les roulements en métal. Cette chose est causée par de nombreuses raisons. La grande quantité d'énergie nécessaire pour atteindre les températures requises pour le processus de frittage des matières premières avancées est associée à des coûts énergétiques et de traitement extrêmement élevés. Parce que la céramique est si dure, les coûts d'usinage et de meulage augmentent rapidement lors de la fabrication de roulements de précision. Tout cela doit être fait dans un environnement propre par une main-d'œuvre qualifiée. Les céramiques sont extrêmement sensibles aux impuretés dans leurs pores, de sorte que toute contamination peut provoquer une défaillance prématurée. À mesure que la taille augmente, le prix augmente de façon exponentielle en raison de la nécessité de méthodes de traitement coûteuses. Ceux-ci incluent le processus de frittage plus lent nécessaire pour surmonter les gradients de température dans le corps cru, la quantité de pression appliquée uniformément sur un plus grand volume et les coûts de machine qui en résultent.
• Faible capacité portante. Par rapport aux métaux, les roulements en céramique ont une capacité de charge inférieure et sont sensibles aux chocs thermiques. Le choc thermique se produit lorsqu'un gradient de température à l'intérieur d'un matériau provoque une dilatation différentielle et donc une contrainte interne. Cette contrainte peut dépasser la résistance du matériau, provoquant la formation de fissures.
• La céramique est également plus difficile pour obtenir une finition de surface de haute qualité. Ils peuvent être rectifiés jusqu'à un état de surface de Ra 0.1, atteignant ainsi une classe de précision P5.
Les applications d'exploration spatiale et d'autres produits de l'industrie aérospatiale reposent souvent sur des roulements en céramique. Les roulements légers et compatibles avec le vide les rendent idéaux pour les satellites et les engins spatiaux qui nécessitent des capacités de charge optimales pour une dynamique de vol et une accélération améliorées. De plus, ces roulements peuvent fonctionner sans lubrifiants, tels que les graisses et les huiles lourdes, qui ont tendance à attirer les contaminants qui interfèrent avec les composants électriques sensibles. Il existe de nombreuses applications courantes étroitement liées à notre vie quotidienne. La durée de vie de la plupart des moteurs de traction ferroviaire est améliorée par les matériaux céramiques. Les applications chimiques et hybrides bénéficient également de l'utilisation de roulements en céramique, notamment pour la protection contre la contamination. Parce que les roulements en céramique sont chimiquement inertes, ils ne réagissent pas avec des produits chimiques agressifs ou ne libèrent pas de particules dans des solutions sensibles. Les propriétés de résistance à la corrosion des roulements en céramique les rendent idéaux pour le nettoyage avec des solutions de nettoyage chimiques acides ou alcalines fortes. De plus, l'absence de lubrification à base d'huile et de graisse réduit les risques de croissance bactérienne et de contamination. Certaines autres applications des roulements en céramique comprennent :
Les roulements en céramique présentent un large éventail d'avantages dans les applications d'ingénierie, mais il existe également des inconvénients qui doivent être pris en compte. Ils sont très durs, résistants à la corrosion et ont un module d'élasticité élevé. Ils peuvent fonctionner sans lubrification, ont une faible dilatation thermique, sont généralement de faible densité et ne sont pas magnétiques. Cependant, ils sont coûteux, ont une faible capacité de charge, sont sensibles aux chocs thermiques et sont difficiles à obtenir une finition de surface de haute qualité. Que vous utilisiez du nitrure de silicium, de la zircone ou du carbure de silicium, les roulements en céramique sont utilisés dans un large éventail d'applications, notamment les instruments aérospatiaux, chimiques, médicaux et scientifiques.
