Ikuti saya di: 
Bantalan Keramik Rawan Pecah？
Bantalan keramik merupakan komponen penting dalam memastikan pengoperasian peralatan mekanis yang efisien dan stabil. Dengan kemajuan dalam ilmu material, keramik seperti zirkonia, silikon nitrida, dan aluminium oksida telah digunakan secara luas dalam pembuatan bantalan karena sifat fisik dan kimianya yang unik. Bantalan keramik memainkan peran penting dalam industri modern, karena karakteristik materialnya yang luar biasa. Salah satu isu yang sering dibicarakan adalah apakah bantalan keramik rentan terhadap kerusakan.
Bantalan keramik terutama terbuat dari keramik berkinerja tinggi seperti zirkonia, silikon nitrida, dan aluminium oksida. Bahan-bahan ini menunjukkan kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang sangat baik, koefisien gesekan yang rendah, dan stabilitas kimia yang baik. Dibandingkan dengan bantalan logam tradisional, bantalan keramik menawarkan kecepatan lebih tinggi, gesekan dan keausan lebih rendah, serta unggul sifat isolasi.
Sifat Rapuh Bantalan Keramik
Meskipun memiliki banyak kelebihan, kerapuhan keramik masih menjadi perhatian utama. Karena ikatan atom yang kuat antara bahan keramik, bahan keramik cenderung patah daripada berubah bentuk secara plastis karena gaya eksternal. Oleh karena itu, bantalan keramik memang rentan patah pada kondisi beban benturan yang berlebihan atau pemasangan yang tidak tepat.
Kelebihan beban: Meskipun bantalan keramik memiliki kekuatan tekan yang lebih tinggi dibandingkan bantalan tradisional, umur lelahnya relatif lebih pendek, sehingga tidak mampu menahan beban berlebih.
Instalasi yang Tidak Tepat: Selama pemasangan, sangat penting untuk menghindari penggunaan alat yang tidak sesuai yang dapat merusak permukaan bantalan. Perhatian juga harus diberikan pada arah putaran dan orientasi pemasangan untuk memastikan fungsionalitas yang tepat.
Perawatan yang Tidak Memadai: Perawatan yang tepat melibatkan menjaga kebersihan bantalan untuk mencegah kontaminan memasuki bagian internal. Penggantian pelumas yang tepat waktu diperlukan untuk menjaga kondisi pelumasan yang tepat.
Namun, penting untuk dicatat bahwa risiko patah tidak berarti bahwa bantalan keramik pada dasarnya rapuh dalam aplikasi praktis. Faktanya, dengan desain struktur yang tepat, proses produksi yang tepat, serta penggunaan dan pemeliharaan yang benar, risiko patah tulang dapat dikendalikan secara efektif.
Uji Beban Hancur Bantalan Keramik
Umumnya bantalan keramik tidak mudah pecah, terlepas dari sudut jatuhnya. Hal ini biasanya tidak mengakibatkan kerusakan pada tampilan bearing. Namun bantalan keramik penuh yang dipasangkan dengan poros baja berisiko retak karena perbedaan koefisien muai panas antar material.
Perbandingan Sifat Dasar Antara Material Keramik dan Baja | |||||||
Barang | Satuan | Bearing Steel | Besi tahan karat | Si3N4 | ZrO2 | SiC | Al2O3 |
Kepadatan | g / cm³ | 7.85 | 7.90 | 3.20 - 3.30 | 6.00 | 3.10 | 3.95 |
Koefisien Ekspansi Termal | 10^-6/K | 10 | 11.0 | 3.2 | 10.5 | 4.5 | 8.5 |
Modulus elastis | GPa | 208 | 200 | 300 - 320 | 210 | ≥ 350 | 380 |
Konduktivitas Termal | W/m·K | 30-40 | 15 | 35 | 2-3 | 150 | 30 |
Resistensi Spesifik | Ω·mm²/m | 0.1 - 1 | 0.75 | 10^8 – 10^18 | 10^5 – 10^15 | 10^-1 – 10^3 | 10^8 – 10^18 |
Keausan Geser Tanpa Pelumas |
| Besar | Besar | Kecil | Kecil | Kecil | Kecil |
Torsi Operasional |
| Besar | Besar | Kecil | Medium | Kecil | Medium |
Hasil Uji Fatigue Life Tiga Jenis Bearing | ||||||
Jenis Bantalan Uji | Beban (N) | Stres Kontak Maks (GPa) | Kecepatan (r / menit) | L10L_{10}L10 Kehidupan (j) | L50L_{50}L50 Kehidupan (j) | Kemiringan Weibull (β\betaβ) |
Bantalan semua baja | 5880 | 3.3 | 8000 | 46.2 | 269.5 | 1.06 |
Bantalan Keramik Hibrida | 5880 | 3.9 | 8000 | 68.2 | 589.2 | 0.95 |
Bantalan Semua Keramik | 5880 | 3.9 | 8000 | 49.4 | 294.6 | 0.96 |
Dalam uji perbandingan beban himpitan sederhana, beban himpitan minimum untuk bola keramik kira-kira 1/2 hingga 1/3 dari bola baja. Hal ini karena luas permukaan kontak bertambah akibat deformasi plastis bola baja, sehingga menghasilkan beban tumbukan yang lebih tinggi. Berdasarkan nilai beban himpitan bola keramik, tegangan kontak maksimum pada saat keruntuhan dapat dihitung sekitar 6 hingga 7 kali nilai yang ditentukan dalam standar ISO-TC4. Hal ini tidak hanya membuktikan bahwa bola keramik aman untuk digunakan pada bantalan gelinding tetapi juga menunjukkan bahwa bola tersebut dapat menahan beban statis yang lebih besar dibandingkan bantalan baja.
Mengurangi Risiko Fraktur pada Bantalan Keramik
Memilih Jenis dan Spesifikasi Bearing yang Sesuai: Pilih bantalan keramik yang sesuai dengan persyaratan aplikasi spesifik, pastikan bantalan tersebut dapat menangani beban dan kecepatan operasional.
Instalasi dan Penggunaan yang Benar: Patuhi pedoman pabrikan selama pemasangan dan pengoperasian untuk mencegah beban benturan berlebihan dan masalah terkait pemasangan lainnya.
Inspeksi dan Perawatan Reguler: Periksa dan rawat bantalan keramik secara berkala untuk segera mengidentifikasi dan mengatasi potensi masalah, memastikan bantalan tersebut tetap dalam kondisi kerja yang baik.
Meskipun bantalan keramik menunjukkan kerapuhan, tindakan pengendalian yang efektif melalui pemilihan, penggunaan, dan pemeliharaan yang tepat telah menjadikannya sangat efektif dalam aplikasi seperti motor berkecepatan tinggi, instrumen presisi, dan sektor ruang angkasa. Ke depan, kemajuan berkelanjutan dalam material dan teknologi manufaktur diharapkan dapat lebih meningkatkan kinerja dan keandalan bantalan keramik, serta memperluas penerapannya di berbagai bidang industri.