Keramički ležajevi imaju tendenciju zasjeniti svoje čelične dvojnike. U mnogim nemagnetskim i nevodljivim medicinskim ili poluvodičkim uređajima, keramički ležajevi trebali bi biti prvi izbor. Opsežno znanje tehničkog tima AUB Bearings. Dugi niz godina AUB je proizvođač i dobavljač visokokvalitetnih ležajeva, fokusirajući se na različite serije ležajeva, uključujući potpuno keramičke ležajeve i hibridne keramičke ležajeve.
Zupci i kuglice potpuno keramičkih ležajeva u potpunosti su izrađeni od keramičkih materijala koji su na mnogo načina bolji od običnih čeličnih ležajeva. Keramika je idealan materijal za bilo koju primjenu koja želi postići veće brzine, smanjiti ukupnu težinu ili u ekstremno teškim okruženjima gdje su prisutne visoke temperature i korozivne tvari. the
Keramički hibridni ležajevi najčešći su tip keramičkih ležajeva i sastoje se od čeličnog unutarnjeg i vanjskog prstena s keramikom (obično Si3N4) kuglice umjesto čelika. Uobičajeni tipovi keramičkih ležajeva su kutni ležajevi i kuglični ležajevi s dubokim utorima. Keramički hibridni ležajevi najčešći su tip keramičkih ležajeva i sastoje se od čeličnih unutarnjih i vanjskih prstenova s keramičkim (obično Si3N4) kuglicama umjesto čelika.
Keramički ležajevi obično se izrađuju od sljedećih materijala:
Budući da je keramika površina slična staklu, ima iznimno nizak koeficijent trenja, što je čini idealnom za primjene kojima se želi smanjiti trenje. Keramičke kuglice zahtijevaju manje podmazivanja i tvrđe su od čeličnih kuglica, što će produžiti vijek trajanja ležaja. Toplinska izvedba bolja je od čeličnih kuglica, pa se stvara manje topline pri velikim brzinama.
Kavezi potpuno keramičkih ležajeva obično su izrađeni od plastike visokih performansi, kao što su PEEK ili PTFE. AUB-ovi keramički kavezi za ležajeve izrađeni su od polieter eter ketona (PEEK), termoplasta koji se koristi u raznim primjenama poluvodiča. PEEK je lagan, ima vrlo dobra mehanička svojstva, visoku radnu temperaturu i dobru otpornost na medije. Za ekstremne temperature (do -253°C) koristi se poliklorotrifluoretilen (PCTFE) umjesto PEEK-a, koji također pruža bolju otpornost na medije. Kada temperatura prijeđe 250°C, kao materijal kaveza koristi se čelik otporan na toplinu.
Keramičke kuglice su okruglije, lakše, tvrđe i glađe od čeličnih kuglica zbog nedostatka poroznosti. To smanjuje trenje i gubitak energije, omogućujući vašoj opremi da radi učinkovitije (i dulje) s keramičkim kugličnim ležajevima. Budući da su relativno glatki, keramički kuglični ležajevi zahtijevaju manje podmazivanja od čeličnih ležajeva.
• Keramički ležajevi mogu raditi bez podmazivanja. To je zato što se keramički materijali ne mikrozavaruju. Mikrozavarivanje nastaje kada površinske nesavršenosti na kotrljajnim elementima i stazi za kotrljanje međusobno djeluju uzrokujući stvaranje luka, obično u metalu. To može oštetiti površinu i značajno smanjiti vijek trajanja ležaja. Keramički materijali nemaju ovaj problem, što ih čini prikladnima za razne primjene koje zahtijevaju okruženje bez podmazivanja.
• Obično imaju vrlo visoku tvrdoću (70-90 HRc) i modul elastičnosti ili Youngov modul. To znači da su otporni na promjenu oblika kada se primijeni opterećenje, dok istovremeno poboljšavaju karakteristike trošenja.
• Korozija. Keramika je nemetalni i obojeni materijal. Neće korodirati poput metala kada su izloženi vodi i drugim opasnim kemikalijama. Njihova visoka otpornost na koroziju omogućuje im dobru učinkovitost u mokrim i kemijski agresivnim okruženjima.
• Prsten ležaja.Keramičke kuglice mnogo su manje elastične od čeličnih kuglica, a to je nešto što treba imati na umu kada razmišljate o nadogradnji na keramičke ležajeve. Veća je vjerojatnost da će keramičke kuglice uzrokovati oštećenje (udubljenje) na kanalima ležaja ako doživite velika opterećenja vretena ili pad vretena. Tijekom vremena, udubljenja u kanalima mogu postati sve veća i na kraju dovesti do kvara vretena.
Vodljivost. Zbog nedostatka slobodnih elektrona u većini keramike, keramički ležajevi su nemagnetski i nevodljivi, pa im se često daje prednost u primjenama gdje je vodljivost problem - na primjer, ako imate motor kojim upravlja promjenjiva frekvencija voziti.
• Točnost.Što se tiče točnosti, vrlo je mala razlika između keramičkih ležajeva i čeličnih ležajeva. Jedina je razlika u tome što se keramički ležajevi termički ne šire kao čelični ležajevi, pa ne stvaraju toliko topline pri velikim brzinama i ne doživljavaju toliki mjerljivi toplinski rast.
• Skup. Keramički ležajevi su u prosjeku 50% skuplji od čeličnih ležajeva. Prvo što ljudi mogu primijetiti kada istražuju keramičke ležajeve je da su mnogo skuplji od metalnih ležajeva. Ovo je uzrokovano mnogim razlozima. Velika količina energije potrebna za postizanje temperatura potrebnih za proces sinteriranja naprednih sirovina povezana je s iznimno visokim troškovima energije i obrade. Budući da je keramika tako tvrda, troškovi strojne obrade i brušenja brzo se povećavaju pri proizvodnji preciznih ležajeva. Sve to mora obaviti kvalificirana radna snaga u čistom okruženju. Keramika je iznimno osjetljiva na nečistoće u svojim porama, tako da svako onečišćenje može uzrokovati prijevremeni kvar. Kako se veličina povećava, cijena eksponencijalno raste zbog potrebe za skupim metodama obrade. To uključuje sporiji proces sinteriranja potreban za prevladavanje gradijenata temperature u sirovom tijelu, količinu pritiska koja se ravnomjerno primjenjuje na veći volumen i rezultirajuće troškove stroja.
• Mala nosivost. U usporedbi s metalima, keramički ležajevi imaju manju nosivost i osjetljivi su na toplinski udar. Toplinski šok je kada temperaturni gradijent unutar materijala uzrokuje diferencijalno širenje, a time i unutarnje naprezanje. Ovo naprezanje može premašiti čvrstoću materijala, uzrokujući stvaranje pukotina.
• Keramika je također teža kako bi se dobila visokokvalitetna završna obrada površine. Mogu se brusiti do završne obrade površine od Ra 0.1, čime se postiže klasa preciznosti P5.
Aplikacije za istraživanje svemira i drugi proizvodi zrakoplovne industrije često se oslanjaju na keramičke ležajeve. Lagani ležajevi kompatibilni s vakuumom čine ih idealnima za satelite i svemirske letjelice kojima je potrebna optimalna sposobnost nošenja težine za poboljšanu dinamiku leta i ubrzanje. Dodatno, ovi ležajevi mogu raditi bez maziva, kao što su teške masti i ulja, koji imaju tendenciju da privuku onečišćenja koja ometaju osjetljive električne komponente. Postoji mnogo uobičajenih aplikacija koje su usko povezane s našim svakodnevnim životom. Radni vijek većine vučnih motora za željeznice produljen je keramičkim materijalima. Kemijske i hibridne primjene također imaju koristi od upotrebe keramičkih ležajeva, posebno za zaštitu od onečišćenja. Budući da su keramički ležajevi kemijski inertni, neće reagirati s jakim kemikalijama niti ispirati čestice u osjetljive otopine. Svojstva otpornosti na koroziju keramičkih ležajeva čine ih idealnima za čišćenje jakim kiselim ili alkalnim kemijskim otopinama za čišćenje. Osim toga, odsutnost podmazivanja na bazi ulja i masti smanjuje šanse za rast bakterija i kontaminaciju. Neke druge primjene keramičkih ležajeva uključuju:
Keramički ležajevi imaju širok raspon prednosti u inženjerskim primjenama, ali postoje i nedostaci koji se moraju uzeti u obzir. Vrlo su tvrdi, otporni na koroziju i imaju visok modul elastičnosti. Mogu raditi bez podmazivanja, imaju malo toplinsko širenje, obično su niske gustoće i nemagnetski su. Međutim, oni su skupi, imaju nisku nosivost, osjetljivi su na toplinske udare i teško je postići visokokvalitetnu površinsku obradu. Bez obzira koristite li silicij nitrid, cirkonij ili silicij karbid, keramički ležajevi se koriste u širokom rasponu primjena uključujući zrakoplovne, kemijske, medicinske i znanstvene instrumente.
