Informacije o keramičkim ležajevima

Informacije o keramičkim ležajevima

Keramički kuglični ležajevi su tipičan primjer inženjerske keramike koja se široko koristi u industrijskim poljima, privlačeći značajnu pažnju mnogih inženjera. U preciznim ležajevima velike brzine najčešće se koriste hibridni keramički kuglični ležajevi, koji sadrže toplo prešane Si3N4 keramičke kuglice dok prstenovi ležaja ostaju od čelika. Ovi su ležajevi visoko standardizirani, zahtijevaju minimalne promjene u strukturi stroja i jednostavni su za održavanje, što ih čini posebno prikladnima za rad pri velikim brzinama. Električna vretena velike brzine opremljena ovim ležajevima nude prednosti kao što su velika brzina, velika krutost, velika snaga i dug životni vijek.

1. Otpornost na koroziju: Keramički kotrljajući ležajevi idealni su za rad u teškim uvjetima ispunjenim korozivnim medijima jer je keramika gotovo neotporna na koroziju.

2. Niska gustoća i lagana: Keramičke kuglice imaju nižu gustoću u usporedbi s čeličnim, čime se značajno smanjuje centrifugalna sila na vanjskom prstenu tijekom rotacije do 40%, čime se produljuje životni vijek ležaja.

3. Toplinska stabilnost: Keramika je manje podložna toplinskom širenju i skupljanju u usporedbi s čelikom, što omogućuje ležajevima rad u okruženjima sa značajnim temperaturnim fluktuacijama.

4.Visoki modul elastičnosti: Veći modul elastičnosti keramike znači manje deformacije pod opterećenjem, što pomaže povećati radnu brzinu i postići veću preciznost.

Usporedba materijala za ležajeve

Ovdje je usporedba karakteristika performansi između AISI 52100 (GCr15), nehrđajućeg čelika AISI 440 (9Cr18), silicijevog nitrida (Si3N4) i cirkonijevog oksida (ZrO2):

MaterijalGustoća (g / cmXNUMX)Koeficijent toplinskog širenja (10^-6/°C)Youngov modul (GPa)Tvrdoća (HV)Čvrstoća na pritisak (MPa)Čvrstoća na savijanje (MPa)Žilavost loma (MPa.m^1/2)Toplinska vodljivost (W/m·K)Specifična toplina (J/kg·K)Maks. radna temperatura (°C)Električna izolacijaTrajnost
GCr157.81120880024002030-4030-40450120NeizolirajućeSlab
9Cr187.91720070026002530-4015450150NeizolirajućeUmjereno
Si3N43.23.232017009007.03.5-5.515800100izolacionijak
ZrO26.010.52101300350010.52.5-3.52.5400800izolacionijak

Vrste keramičkih ležajeva

Potpuno keramičke ležajeve karakteriziraju magnetska izolacija, otpornost na habanje i koroziju, samopodmazivanje, otpornost na visoke i niske temperature, što ih čini prikladnima za ekstremna okruženja i posebne radne uvjete. Prstenovi i kotrljajuća tijela koriste cirkonijeve (ZrO2) keramičke materijale, s PTFE-om kao standardnim materijalom kaveza. Koriste se i drugi materijali poput najlona 66 ojačanog staklenim vlaknima (RPA66-25), inženjerske plastike (PEEK, PI), nehrđajućeg čelika (AISISUS316) i mesinga (Cu).

Cirkonski ležaj

Potpuno keramički ležajevi od silicij nitrida koriste keramičke materijale silicij nitrid (Si3N4) za prstenove i kotrljajuća tijela. Mogu se koristiti i drugi materijali poput RPA66-25, PEEK, PI i fenolnih laminiranih cijevi. U usporedbi sa ZrO2, Si3N4 ležajevi su prikladni za veće brzine, nosivosti i temperature okoline. Dostupni su visokoprecizni keramički ležajevi za brza vretena velike krutosti, s preciznošću do razreda P4 do UP.

Silicij-nitrid-punokeramički-ležajevi

Kuglični ležajevi s punim komplementom

Ovi ležajevi koriste dizajn bez kaveza, omogućujući ugradnju keramičkih kuglica, povećavajući nosivost i izbjegavajući ograničenja zbog materijala kaveza. Međutim, oni nisu prikladni za aplikacije pri velikim brzinama i trebaju se ugraditi tako da je strana s razmakom okrenuta prema kraju koji ne nosi aksijalno opterećenje.

Keramički kuglični ležajevi s punim komplementom

Keramičke kuglice, posebno silicijev nitrid, imaju nisku gustoću, visoku tvrdoću, nizak koeficijent trenja, otpornost na habanje, samopodmazivanje i krutost, što ih čini idealnim za brze, precizne i dugotrajne hibridne ležajeve (s metalnom unutrašnjošću i vanjski prstenovi). Unutarnji i vanjski prstenovi obično koriste čelik za ležajeve (GCr15) ili nehrđajući čelik (AISI440C), dok keramičke kuglice mogu biti izrađene od materijala ZrO2, Si3N4 ili SiC.

Hibridni keramički ležajevi

Proces proizvodnje keramičkih ležajeva

Keramički ležajevi su proizvodi visoke tehnologije koji se široko koriste u modernoj industriji. Njihov proizvodni proces uključuje pripremu sirovina, oblikovanje, sinteriranje i preciznu strojnu obradu.

Priprema sirovina

Glavni materijali su glinica i silicijev nitrid. Prahovi se strogo provjeravaju i mjere kako bi se osigurala odgovarajuća veličina i omjer čestica. Sirovine se podvrgavaju sušenju i kugličnom mljevenju radi boljeg protoka i punjenja tijekom oblikovanja.

Miješanje

Keramički prah se miješa s drugim dodacima kako bi se poboljšala učinkovitost i mogućnost obrade. Mljevenje i miješanje osiguravaju jednoliku veličinu čestica i stabilan sastav.

Formiranje

Pomiješane sirovine prešaju se u kalupe. Keramički proizvodi mogu se podijeliti na proizvode plazma raspršivanjem i proizvode lijevane prešanjem/brizganjem. Proizvodi plazma raspršivanja zahtijevaju visoke tehničke zahtjeve i proizvode se u manjem opsegu, dok prešani/brizgani proizvodi koriste predforme, osiguravajući visoku učinkovitost proizvodnje, ali zahtijevaju strogu kontrolu kvalitete.

sinteriranje

Formirani keramički komadi sinteriraju se u okruženjima visoke temperature, stvarajući guste strukture i povećavajući čvrstoću i tvrdoću.

Precizna obrada

Sinterirana keramika ima visoku površinsku tvrdoću i otpornost na trošenje, ali je sklona pucanju. Potrebna je precizna strojna obrada (tokarenje, brušenje itd.), koja uključuje višestruke preglede i poliranje kako bi se osigurao izgled i unutarnja kvaliteta ležajeva.

Montaža

Sastavljaju se precizno strojno obrađeni keramički ležajevi, uključujući unutarnji prsten, vanjski prsten i kuglice. Sastavljanje zahtijeva profesionalnu opremu i temeljite provjere kvalitete kako bi se osiguralo da su ispunjene sve specifikacije.

Kontrola kvalitete

Keramički materijali imaju visoku čvrstoću, temperaturu, otpornost na trošenje i kemijsku stabilnost, ali su krti. Stroga kontrola kvalitete neophodna je tijekom proizvodnje, uz uobičajene metode uključujući pregled rendgenskim zrakama i metalografskim mikroskopom.

Primjena keramičkih ležajeva

Keramički ležajevi koriste se u okruženjima i uvjetima koji zahtijevaju visoke temperature, otpornost na koroziju, električnu izolaciju, samopodmazivanje i performanse velike brzine. Široko se primjenjuju u zrakoplovnim, kemijskim, mehaničkim, medicinskim i elektroničkim područjima.

zračno-kosmički prostor

Keramički ležajevi koriste se u turbinama, motorima, strojevima za kormilo i propelerima zrakoplova, raketa i satelita, za rukovanje velikim brzinama i velikim opterećenjima. Nude veću čvrstoću, bolju otpornost na habanje i otpornost na koroziju, poboljšavajući učinkovitost goriva i smanjujući utjecaj na okoliš.

Kemijska industrija

Keramički ležajevi idealni su za opremu koja je izložena korozivnim plinovima ili tekućinama. Pružaju izvrsnu otpornost na koroziju u okruženjima s jakim kiselinama, alkalijama i slanom vodom, što ih čini naširoko korištenim u strojevima za pranje s kiselinom, kemijskim pumpama itd.

Mehanička proizvodnja

U mehaničkoj proizvodnji, keramički ležajevi se koriste u motorima, pumpama, centrifugama, hidrauličkim pumpama velike brzine i alatnim strojevima, smanjujući buku, povećavajući brzinu i produžujući vijek trajanja. Održavaju stabilnost u okruženjima velikih brzina i visokih temperatura te smanjuju troškove održavanja. Također se koriste u posebnoj opremi kao što su visokotemperaturne peći i vakuumske peći zbog svoje jake otpornosti na koroziju i temperaturu.

Medicinsko područje

Keramički ležajevi koriste se u različitoj medicinskoj opremi kao što su kirurški uređaji i strojevi za dijalizu, osiguravajući preciznost i pouzdanost uz smanjenje vremena i troškova održavanja.

Zaključak

Keramički kuglični ležajevi bitne su mehaničke komponente s neusporedivim performansama u usporedbi s metalnim ležajevima. Njihova raširena upotreba u raznim područjima značajno povećava vijek trajanja i brzinu ležaja, pružajući temeljne komponente za razvoj strojeva velike brzine i visoke preciznosti. Njihova primjena u visokotemperaturnim, korozivnim, izolacijskim i vakuumskim okruženjima također je dala izvrsne rezultate, nudeći veću vitalnost za budući razvoj.