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Panoramica dei cuscinetti ceramici ibridi
Per applicazioni speciali, i cuscinetti in acciaio al cromo e i cuscinetti interamente in ceramica non sono più in grado di soddisfare le esigenze. I cuscinetti in acciaio al cromo sono economici, ma hanno una scarsa resistenza alla corrosione; I cuscinetti interamente in ceramica hanno una buona resistenza alla corrosione, ma hanno una scarsa resistenza agli urti e sono costosi. In tali circostanze, i cuscinetti ceramici ibridi stanno diventando sempre più popolari. Hanno una certa resistenza alla corrosione e, soprattutto, hanno anche funzioni autolubrificanti. Allo stesso tempo, il prezzo è molto inferiore a quello dei cuscinetti interamente in ceramica. Questo blog ha lo scopo di presentare i vantaggi, i materiali, le applicazioni dei cuscinetti in ceramica ibrida e le considerazioni per la selezione dei cuscinetti in ceramica ibrida.
Struttura portante in ceramica ibrida: anello in acciaio portante o anello in acciaio inossidabile + sfera in ceramica + gabbia in nylon (PEEK) + guarnizione in gomma. Gli elementi volventi dei cuscinetti sono realizzati in materiali ceramici anziché in materiali metallici come l'acciaio al cromo. Lo scopo è che la ceramica abbia una migliore resistenza all'usura, resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature, isolamento elettrico, conduttività non magnetica, elevata resistenza, elevata rigidità e peso specifico ridotto rispetto all'acciaio al cromo. prestazione. L'uso di materiali ceramici può consentire ai cuscinetti di funzionare normalmente a velocità di rotazione più elevate, ambienti più difficili e situazioni di scarsa lubrificazione e può ridurre l'usura, il rumore, le vibrazioni e rendere la manutenzione relativamente facile, ottenendo così una durata di servizio più lunga e migliorando significativamente le sue prestazioni e affidabilità.
Vantaggi dei cuscinetti ceramici ibridi
Resistenza alle alte temperature. Il coefficiente di dilatazione termica delle sfere ceramiche è piccolo. In ambienti ad alta temperatura, le sfere del cuscinetto non si espanderanno eccessivamente a causa dell'aumento della temperatura, il che aumenterà notevolmente la temperatura operativa dell'intero cuscinetto. I cuscinetti ordinari possono resistere a temperature di circa 160 gradi, mentre i cuscinetti a sfere in ceramica ibrida possono resistere a temperature superiori a 220 gradi.
Alta velocità. I cuscinetti a sfere in ceramica ibrida hanno proprietà autolubrificanti senza olio. A causa del basso coefficiente di attrito delle sfere in ceramica, i cuscinetti a sfere in ceramica hanno velocità di rotazione elevate. Nelle stesse condizioni di lavoro, i cuscinetti a sfere in ceramica ibrida hanno una velocità di rotazione superiore a 1.5 volte quella dei cuscinetti in acciaio al cromo e possono funzionare in condizioni con un valore dn superiore a 3 milioni.
lunga vita. I cuscinetti in acciaio al cromo sono utilizzati in ambienti acquatici e ad alta temperatura. Il grasso è facile da lavare o asciugare ed è anche facile da corrodere, quindi i cuscinetti si romperanno rapidamente. L'utilizzo di sfere in ceramica come elementi volventi evita danni prematuri ai cuscinetti causati dall'essiccazione del grasso nei cuscinetti ordinari; la durata dei cuscinetti a sfere in ceramica ibrida è 2-3 volte quella dei normali cuscinetti in acciaio al cromo. A causa dell'elevato modulo elastico dei materiali ceramici, la loro rigidità è maggiore del 15-20% rispetto a quella dei normali cuscinetti in acciaio.
isolamento. Gli elementi volventi utilizzano sfere in ceramica, che possono ottenere l'isolamento tra l'anello interno e l'anello esterno del cuscinetto. Poiché la sfera di ceramica è un isolante, può ottenere un effetto isolante. Ciò consente di utilizzare il cuscinetto in un ambiente conduttivo. Questo è anche uno dei maggiori vantaggi dei cuscinetti ceramici ibridi.
Autolubrificante senza olio. Le sfere in ceramica hanno proprietà autolubrificanti senza olio, il che significa che anche se il grasso si asciuga, il cuscinetto può comunque funzionare normalmente. Oltre a funzionare più a lungo in condizioni di scarsa lubrificazione, i cuscinetti in ceramica ibrida hanno altre proprietà: grazie alla loro densità inferiore, i cuscinetti in ceramica ibrida consentono velocità di rotazione più elevate e temperature di esercizio più basse.
Materiali per cuscinetti in ceramica ibrida
Come accennato, i cuscinetti in ceramica hanno la reputazione di essere più resistenti, più leggeri e di durare più a lungo rispetto ad altri materiali. Di cosa sono fatti i cuscinetti in ceramica? I materiali delle sfere in ceramica comunemente usati includono zirconio (ZRO2) e nitruro di silicio (SI3N4); I materiali comunemente usati per le ghiere includono acciaio per cuscinetti (GCR15) e <strong> bacinella </strong> in acciaio inossidabile, (440, 440C) e acciaio inossidabile (304, 316, 316L).
I cuscinetti a sfere in ceramica ibrida, in particolare i cuscinetti a sfere in ceramica ibrida al nitruro di silicio, hanno le caratteristiche di bassa densità, elevata durezza, basso coefficiente di attrito, isolamento elettrico antimagnetico, resistenza all'usura, autolubrificante e buona rigidità. Hanno una buona resistenza agli acidi e agli alcali, funzione autolubrificante, resistenza alle alte temperature superiori a 300°C, elevata resistenza all'usura, l'alta velocità riduce notevolmente il rotolamento, l'attrito e la generazione di calore, la lunga durata è da 3 a 5 volte quella dell'intero acciaio cuscinetti, i materiali ceramici leggeri sono il 60% più leggeri dell'acciaio e hanno la stessa rigidità. L'elasticità dei materiali ceramici è superiore del 50% rispetto a quella dell'acciaio dei cuscinetti. Grazie alle sue proprietà globali superiori, Si3N4 è diventato il materiale preferito per gli elementi volventi nei cuscinetti ceramici ibridi.
Nota: Mentre cuscinetto ceramico il materiale è più resistente dell'acciaio, è fragile e suscettibile ai carichi d'urto, motivo per cui non lo consigliamo per l'uso su bici fuoristrada.
Applicazioni degli accoppiamenti ceramici ibridi
Applicazione ad alta velocità. Si ritiene generalmente che i cuscinetti in acciaio possano soddisfare i requisiti quando il valore dm·n del cuscinetto è inferiore a 2×106 mm.r.min-1 e la forza di contatto dell'anello esterno deve essere inferiore a 2000 MPa. Tuttavia, quando il valore dm·n del cuscinetto deve essere più elevato, soprattutto quando la sollecitazione da contatto dell'anello esterno del cuscinetto è superiore a 2000 MPa, solo i cuscinetti a sfere in ceramica possono soddisfare i requisiti di velocità estremamente elevata.
Mandrino di macchina utensile CNC. I centri di lavoro CNC devono essere ad alta velocità per migliorare l'efficienza e la precisione della lavorazione. Il valore caratteristico della velocità di rotazione dei cuscinetti a sfere ceramici ibridi dm·n può raggiungere 2×106mm.r.min-1 e può raggiungere 1×106mm.r in condizioni di lubrificazione a grasso. .min-1 e le caratteristiche di attrito, le caratteristiche di aumento della temperatura, la rigidità, ecc. sono state notevolmente migliorate ed è ampiamente utilizzato nei mandrini delle macchine utensili CNC.
Settore automobilistico. Il cuscinetto automobilistico che ha i requisiti di velocità più elevati è il motore a turbina, che richiede che il cuscinetto abbia una buona risposta all'accelerazione, nonché requisiti di coppia bassa, vibrazioni ridotte e bassa temperatura durante la rotazione ad alta velocità. Poiché l'aumento di temperatura dei cuscinetti a sfere in ceramica ibrida è basso durante il funzionamento, la quantità di olio lubrificante può essere ridotta, riducendo così la resistenza all'agitazione dell'olio. Inoltre, i cuscinetti a sfere in ceramica ibrida hanno dimostrato durata e affidabilità in condizioni difficili.
Isolamento e ambiente magnetico. Sfruttando le proprietà isolanti e non magnetiche della ceramica, i cuscinetti ceramici vengono utilizzati in situazioni in cui è presente corrosione elettrica come motori e generatori, nonché in situazioni in cui esiste magnetismo ed è richiesta una buona rotazione del cuscinetto. Come locomotive elettriche, apparecchiature per l'energia eolica, apparecchiature mediche, ecc.
Ambiente corrosivo. Sfruttando le buone proprietà di resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile e della ceramica, i cuscinetti a sfere in ceramica ibrida possono essere utilizzati in una varietà di ambienti corrosivi. Come attrezzature chimiche, attrezzature per la lavorazione degli alimenti, biciclette e altre attrezzature sportive all'aperto, ecc.
Ambiente a temperature estreme. I cuscinetti ceramici ibridi possono consentire ai cuscinetti di funzionare a 200 ℃ ~ 400 ℃ per lungo tempo. Allo stesso tempo, può essere utilizzato anche in ambienti a bassa temperatura e funziona stabilmente al di sotto di -180°C, come i cuscinetti della pompa dell'ossigeno liquido.
Settori aeronautici e aerospaziali. Mentre i paesi sviluppano i propri veicoli aerospaziali in una direzione all’avanguardia, le condizioni di lavoro dei veicoli aerospaziali stanno diventando sempre più impegnative. In alcuni casi i materiali metallici non possono più soddisfare i requisiti o addirittura essere utilizzati. I paesi hanno adottato sempre più cuscinetti a sfere ceramici ibridi nel campo aerospaziale. , ad esempio, i produttori di aeromobili hanno utilizzato viti a ricircolo di sfere dotate di sfere in ceramica per i regolatori dei flap degli aeromobili.
Come scegliere i cuscinetti a sfere in ceramica ibridi
Scegliere il giusto cuscinetto ceramico richiede la considerazione di molti fattori, tra cui materiale, dimensioni, precisione, velocità, carico e capacità di carico, fattori dell'ambiente di lavoro e costi. Sulla base degli scenari e delle esigenze applicativi reali, la valutazione completa di questi fattori e la selezione di un cuscinetto a sfere in ceramica ibrido adatto possono sfruttare appieno le sue eccellenti prestazioni e migliorare l'efficienza lavorativa e la durata delle apparecchiature meccaniche.
Materiali: I cuscinetti a sfere in ceramica ibrida sono disponibili in una varietà di tipi di materiali, come ossido di alluminio, nitruro di silicio, carburo di silicio, ecc. Ogni tipo di materiale ha le sue proprietà e applicabilità uniche. Ad esempio, i cuscinetti in ceramica di allumina hanno una buona resistenza alla corrosione e sono adatti per l’industria chimica e alimentare; mentre i cuscinetti in ceramica al nitruro di silicio hanno un'elevata conduttività termica e un basso coefficiente di dilatazione termica e sono adatti per ambienti ad alta temperatura e alta velocità.
Dimensioni e precisione: Le dimensioni e la precisione dei cuscinetti in ceramica hanno un impatto significativo sulle loro prestazioni e sulla durata. La scelta della dimensione e del grado di precisione appropriati per garantire la corrispondenza tra il cuscinetto e il dispositivo meccanico è un fattore chiave nella scelta dei cuscinetti in ceramica.
capacità di carico: Selezionare il cuscinetto ceramico appropriato in base al carico e alla capacità di carico nell'applicazione effettiva per garantire che il cuscinetto possa sopportare un carico sufficiente mantenendo buone prestazioni operative.
Velocità: La velocità ha un impatto diretto sulle prestazioni e sulla durata dei cuscinetti in ceramica. Scegliere cuscinetti ceramici adatti alla velocità di rotazione per garantire una buona stabilità e un basso coefficiente di attrito ad alte velocità di rotazione.
Costo: I cuscinetti in ceramica lo sono costosi rispetto ai cuscinetti in acciaio al cromo, quindi il rapporto tra prestazioni e costi deve essere soppesato quando si sceglie di garantire la razionalità economica.
senza dispersioni nell'ambiente di lavoro: Considerare l'ambiente di utilizzo dei cuscinetti in ceramica, come temperatura, umidità, corrosione, ecc. Selezionare il materiale del cuscinetto in ceramica e il tipo di guarnizione adatti al proprio ambiente specifico per prolungare la durata dei cuscinetti.
Trovare un fornitore di cuscinetti affidabile è fondamentale. Garantire che la qualità dei cuscinetti soddisfi i requisiti per garantire la sicurezza e l'efficienza della produzione dei cuscinetti. È possibile contattare il fornitore del cuscinetto per richiedere campioni e specifiche tecniche. Dopo aver confermato che è adatto alle vostre esigenze applicative, potete chiedere al produttore di cuscinetti di alta qualità di condurre un'ispezione su vasta scala del cuscinetto prima della spedizione e ottenere un rapporto di ispezione di qualità per garantire l'affidabilità del cuscinetto. Allo stesso tempo, puoi anche chiedere ad alcuni produttori di cuscinetti con cui hai collaborato per conoscere la loro esperienza e opinioni.