セラミックベアリングの究極ガイド

セラミックベアリングの究極ガイド

セラミックベアリング 過酷な産業環境における重荷重、低温、無潤滑向けに開発されました。 これらは、新しい素材、新しいプロセス、新しい構造の完璧な組み合わせです。 セラミックベアリングは、現在の精密、中速以上の金属(軸受鋼、ステンレス鋼)ベアリングのあらゆる用途を完全にカバーできます。 セラミックボールベアリングの内径、外径などの寸法は、P4、P5、P6グレードのスチールベアリングの標準寸法に準じることができます。 セラミック材料は熱膨張係数が低く、伝熱性能が小さく、弾性率も小さいため、設置や調整には注意が必要です。

セラミックベアリングの特徴

セラミックベアリングの耐用年数は従来のスチールベアリングの30倍以上であるため、ダウンタイムとメンテナンス時間を大幅に節約し、スクラップ率を減らし、ベアリングのスペアパーツの在庫を減らすことができます。軸受鋼の性能と比較して、セラミック軸受の密度は軸受鋼の40%〜1.3%であり、遠心力による移動体負荷の増加と滑りを軽減できます。セラミック軸受は耐摩耗性が高いため、回転速度が軸受鋼の1.5~1.5倍となり、高速回転による溝面の損傷を軽減できます。弾性率は軸受鋼の1倍です。力弾性が小さいため、高荷重による変形を軽減できます。軸受鋼の5倍の硬度があり、摩耗を軽減できます。耐圧縮性は軸受鋼の7~20倍です。熱膨張係数は軸受鋼より30%小さい。摩擦係数が軸受鋼に比べてXNUMX%低いため、摩擦による発熱が軽減され、高温による軸受の早期剥離故障が軽減されます。引張強度、耐屈曲性は金属と同等です。

セラミックベアリング 1

セラミックベアリングの分類

高速ベアリング

耐寒性、低応力弾性、高耐圧性、低熱伝導性、軽量、小さい摩擦係数などの利点があります。 12,000rpm~75,000rpmの高速主軸やその他の高精度装置に使用できます。

高温耐性ベアリング

セラミック材料自体は1200℃の高温耐性を有し、自己潤滑性を備えています。 100℃~800℃で使用しても温度差による膨張がありません。 炉、プラスチック製造、製鉄、その他の高温機器で使用できます。

セラミックベアリングの分類

耐食性ベアリング

セラミックス材料自体は耐食性があり、電気めっき装置、電子機器、化学機械、造船、医療機器など、強酸、強アルカリ、無機塩、有機塩、海水などの分野で使用できます。

耐磁ベアリング

非磁性で粉塵を吸収しないため、ベアリングの早期剥離や騒音を軽減します。 消磁装置、精密機器などの分野でご使用いただけます。

電気絶縁軸受

抵抗が非常に高いため、ベアリングへのアーク損傷を回避できます。 セラミック軸受は絶縁を必要とするさまざまな電力機器に使用できます。

真空ベアリング

セラミック材料特有のオイルフリー自己潤滑特性により、超高真空環境下では通常の軸受では潤滑ができないという問題を解決できます。

注:上記XNUMX種類の軸受は同一セットで高温、高速、酸・アルカリ、磁界、非絶縁に対応できます。 ただし、材料特性が異なるため、お客様は用途シナリオに基づいて製品を選択する必要があります。 最適なセラミックベアリングをお選びください。

材質による分類

オールセラミック軸受は、耐磁性、電気絶縁性、耐摩耗性、耐食性、無給油自己潤滑性、耐高温性、耐寒性が高く、非常に過酷な環境や特殊な作業条件でも使用できます。 フェラルと転動体には酸化ジルコニウム(ZrO2)セラミック材料を使用し、保持器にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を標準使用しています。 一般的にはガラス繊維強化ナイロン66(RPA66-25)、特殊エンプラ(PEEK、PI)、ステンレス(AISISUS316)、黄銅(Cu)などです。

ジルコニアフルセラミックベアリング

窒化ケイ素フルセラミックベアリング

窒化珪素フルセラミック軸受輪および転動体は窒化珪素(Si3N4)セラミック材料製で、保持器はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製が標準構成です。 一般に、RPA66-25、PEEK、PI、フェノール製クリップも使用できます。 布接着木管など ZrO2材と比較して、SiN4製フルセラミック軸受は高速・高耐荷重・高温環境に適しています。 同時に、P4~UPレベルに達する最高の製造精度を備えた、高速・高精度・高剛性の主軸用精密セラミック軸受を提供できます。

窒化ケイ素フルセラミックベアリング 1

総ころセラミックベアリング

総ころボールタイプのオールセラミックベアリングは片側にボールを追加するための隙間を設けています。保持器レス構造設計により、標準構造軸受に比べてセラミックボールを取り付けることができ、負荷容量が増加します。さらに、ケージの材質による制限も回避できます。セラミック保持器型オールセラミック軸受の耐食性、耐温度性を実現します。このシリーズのベアリングは高速には適していません。取付けの際は、アキシアル荷重がかからない側の端面に切り欠き面を設けるように注意してください。

窒化ケイ素フルセラミックベアリング

セラミック保持器軸受

セラミック保持器は、耐摩耗性、高強度、耐食性、自己潤滑性などの利点があります。 セラミック保持器で作られたオールセラミック軸受は、極度の腐食、超高温、超低温、高真空などの過酷な環境でも使用できます。 一般的に使用されるセラミック材料は、ZrO2、Si3N4、または SiC です。

セラミック保持器軸受

ハイブリッドセラミックボールベアリング

セラミックボール、特に窒化ケイ素ボールは、低密度、高硬度、低摩擦係数、耐摩耗性、自己潤滑性、良好な剛性という特性を備えています。 特に高速・高精度・長寿命のハイブリッドセラミック玉軸受の転動体(内輪・外輪)に最適です。 金属の場合)。 一般に、内輪と外輪は軸受鋼 (GCr15) またはステンレス鋼 (AISI440C) で作られ、セラミックボールは ZrO2、Si3N4、または SiC 材料で作ることができます。

ハイブリッドセラミックベアリング

カテゴリ別に分類

深溝ボールセラミックベアリング

深溝玉セラミック軸受は転がり軸受の代表的なものです。 ラジアル荷重および両方向のアキシアル荷重に耐えることができ、広く使用されています。 高速回転や低騒音・低振動が要求される用途や、高温・高温・低温・腐食・磁界・非絶縁など鋼軸受が使用できない領域に適しています。

深溝ボールセラミックベアリング

セラミックボールベアリングの調心

自動調心玉セラミックベアリングの外輪軌道は球面で自動調心されており、非同心性やシャフトのたわみによって生じる誤差を補正できます。 シャフトとシェルの芯ずれやシャフトのたわみを生じさせる場合や、高温、低温、腐食、非絶縁磁界などが要求される調芯部品に使用されます。 注:傾きは許容できません。 3度を超える。

セラミックボールベアリングの調心

単列アンギュラ玉セラミック軸受

単列アンギュラ玉セラミック軸受は高速・高精度回転に適しています。 高温、磁場、水などの環境下でも精度に影響を与えず、合成負荷にも耐えることができます。 標準の接触角は 15°、30°、40° です。 接触角が大きいほど、アキシアル荷重容量は大きくなります。 接触角が小さいほど、ラジアル荷重および一方向のアキシアル荷重に耐えることができます。 通常はペアで設置されます。 ご購入の際はご注意ください。

単列アンギュラ玉セラミック軸受

セラミックスラスト玉軸受

スラストセラミック玉軸受は、玉転がり軌道を備えた座金形のフェルールと玉が組み付けられた保持器で構成されています。 アキシアル荷重は負荷できますが、ラジアル荷重は負荷できません。

セラミックスラスト玉軸受

セラミックベアリングの製造工程

セラミックベアリングの製造プロセスには、原材料の準備、成形、焼結、仕上げなどが含まれます。 セラミックベアリングの製造工程を詳しくご紹介します。

セラミック原料の準備

セラミックベアリングの材質は主にアルミナと窒化ケイ素です。 これら XNUMX つの材料の粉末は、粒子サイズと比率が要件を満たしていることを確認するために、厳密に選別および測定される必要があります。 同時に、成形時により適切に成形できるように、原材料を乾燥させてボールミル粉砕する必要があります。 流れと充填。

混合セラミック粉末

セラミック粉末は、セラミック材料の性能と加工性を向上させるために他の添加剤と混合されます。 また、粉砕、混合などのプロセスを通じて、均一な粒子サイズと安定した組成を確保します。

焼結

形成されたセラミック体は高温環境で焼結され、粒子が結合して緻密な構造が形成され、強度と硬度が向上します。

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精密加工

セラミック焼結体は表面硬度が高く、耐摩耗性に優れていますが、割れやすい性質があります。 そのため、旋削や研削などの精密な機械加工が必要となります。この工程では、ベアリングの外観の平滑性と内部の品質を確保するために、複数回の検査と研磨などの後処理が必要です。

アセンブル

精密に機械加工されたセラミックベアリングはすぐに組み立てられます。 内輪、外輪、ボールなどの部品を組み立てる工程です。 組み立てには専門の機器が必要であり、製品のすべての指標が基準を満たしていることを確認するために品質が徹底的にチェックされます。

品質管理

セラミック材料は、高強度、高温、耐摩耗性、化学的安定性が高いという特徴がありますが、ある程度の脆性もあります。 製品の品質と性能が基準を満たしていることを確認するために、製造プロセス中に厳格な品質管理が必要です。 一般的に使用される品質検査方法には、X線検査、金属顕微鏡検査などが含まれます。

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セラミックベアリングは、厳格な製造プロセスと品質管理が必要なハイテク製品です。ここまでご紹介した製造工程を通じて、読者の皆様にはセラミックベアリングの製造についてある程度ご理解いただけたと思います。将来的には、セラミックス材料は広く使用され、工業生産にさらなる発展をもたらすでしょう。

セラミックベアリングの耐荷重

セラミックベアリングの耐荷重には一定の制限があります。 したがって、セラミックボールの最大荷重認定試験を実施する必要があります。 深溝玉軸受 6307E は、B30/60 試験機にセラミック ボールを取り付けて大荷重認定試験を行うために使用されます。

実験データによると、セラミックベアリングの耐荷重能力は、同じサイズのスチールベアリングの約2〜3倍です。 ただし、実際の用途では、最適な使用効果を得るために、特定の条件に応じてさまざまな材質のベアリングを選択する必要があります。 たとえば、セラミックベアリングは高速工作機械に使用されます。 セラミックスは鋼製軸受に比べて弾性率が1.5倍高く、応力弾性率は比較的小さいです。 過大な負荷による変形を軽減できるため、作業速度の向上に非常に有利であり、比較的高い精度が得られます。

セラミックベアリングの耐荷重

セラミックス材料は高い硬度と強度を持っていますが、脆いため、瞬間的に大きな衝撃力や重い荷重がかかると破損しやすくなります。 動作温度が上昇すると、それに応じてセラミックベアリングの耐荷重能力も低下します。 セラミックは脆いため、オールセラミックベアリングは大きな衝撃荷重に耐えることができません。 一定の衝撃荷重が加わると、外輪や内輪に亀裂が入ったり、突然破損することがあります。 さらに、セラミックベアリングは熱伝導率が低く、過負荷や高温時の過度の温度により亀裂が発生しやすくなります。 したがって、セラミックベアリングの支持能力には適用範囲に制限があり、過度の重量に耐えることはできません。

セラミックベアリングの耐荷重限界については、通常、製品メーカーは製品説明に耐荷重範囲を明記しています。 したがって、適切なセラミック軸受の選択は、使用環境、使用条件、耐荷重要件などのさまざまな要素に基づいて総合的に検討する必要があります。 セラミックベアリングを購入するときは、製品仕様で製品の技術パラメータ、特に耐荷重パラメータを注意深く確認する必要があります。 ご使用の際は、取扱説明書に記載されている使用方法およびメンテナンス方法を厳守してください。 異常が発生した場合は、他の問題を回避するために、メンテナンスのために機械を時間内に停止する必要があります。

セラミックベアリングは耐荷重能力が高く、より大きな荷重に耐えることができます。 セラミックベアリングの耐荷重能力は他の材料で作られたベアリングよりも強力ですが、一定の制限もあります。 実際の使用においても、実際の状況に応じて異なる材質の軸受を選択する必要があります。 耐用年数と効果を確保するために、使用条件が支持力に与える影響に注意してください。

セラミックベアリングは壊れやすいのでしょうか?

セラミックベアリングはどの角度から滑っても壊れにくいのでは? 基本的にはベアリングの外観を損なうことはありませんが、フルセラミックベアリングとスチールシャフトを組み合わせた場合、素材の膨張率の違いにより破片が発生する可能性があり、 破砕荷重実験の簡易比較により、セラミックボールの最小破砕を実現 積み荷 鋼球の1/2~1/3程度です。 これは、鋼球の塑性変形により接触面積が増加し、圧潰荷重が大きくなるためである。 セラミックボールの圧壊荷重値より、破断時の最大接触応力はISO-TC6規格の約7~4倍と計算できます。 これは、セラミックボールが転がり軸受に対して安全であることを証明するだけでなく、鋼製軸受よりも大きな静荷重に耐えることができることも示しています。

ハイブリッドセラミックベアリングVSフルセラミックベアリング

ハイブリッドセラミック軸受とは、内外輪または転動体にセミセラミック材料を使用した軸受を指します。 オールセラミック軸受とは、内輪、外輪、転動体にセラミック材料を使用した軸受を指します。 主な利点は、低い摩擦係数、高い剛性、優れた耐食性です。 ハイブリッドセラミックベアリングはオールセラミックベアリングに比べて製造工程が簡単で、比較的安価です。 では、ハイブリッドセラミックベアリングとフルセラミックベアリングの違いは何でしょうか?

さまざまな素材

ハイブリッドセラミック軸受は、内外輪または転動体のみがセラミック材料で構成され、残りは金属材料で構成されています。 オールセラミックベアリングの内輪、外輪、転動体には高温や腐食に強いセラミック素材が使用されています。

セラミックベアリング材質

異なる性能

ハイブリッドセラミックベアリングはオールセラミックベアリングよりも高い強度と信頼性を備えていますが、セラミックボールの硬度はスチールベアリングよりも高いため、動作中に他の部品に一定の摩耗が発生します。 フルセラミックベアリングは、耐摩耗性、耐食性、高温性能、耐食性に優れており、過酷な作業環境でも良好な安定した性能を維持できます。

さまざまな環境に適用可能

ハイブリッドセラミックベアリングの適用可能な環境範囲は比較的狭く、通常は一般的な産業環境にのみ適しています。 フルセラミックベアリングは耐食性、耐高温性に優れた特性を持っており、高温や腐食などの過酷な環境での使用に適しています。 ハイブリッドセラミックベアリングとオールセラミックベアリングは、同じセラミック材料で作られていますが、材質や使用環境、機能に違いがあります。 実際のニーズに応じて、適切な軸受を選択することで、その特性をよりよく活用し、機械装置の使用効果を向上させることができます。

白色セラミックベアリング VS 黒色セラミックベアリング

白セラミックベアリングと黒セラミックベアリングは同じセラミックベアリングですが、ベアリング自体は異なります。

材料特性

ホワイトセラミックスは、高硬度、高強度、高耐摩耗性、良好な耐食性を備えた新素材であるアルミナを主原料としています。 ホワイトセラミックは硬度が高いため、ベアリングの耐摩耗性を大幅に向上させることができます。 また、ベアリングが摩擦材と接触するときに発生する熱を低減できるため、ベアリングの耐用年数が長くなります。 黒色セラミックスは主に酸化ジルコニウム+酸化イットリウムで構成されています。 白色セラミックスに比べて硬度は若干低いですが、靱性、耐摩耗性に優れ、長寿命です。

外観

通常、黒色セラミック ベアリングは黒色ですが、白色セラミック ベアリングは白またはオフホワイトです。

価格

ブラックセラミックベアリングは材料費が高く加工が難しいため、一般に高価ですが、ホワイトセラミックベアリングは比較的安価です。

白色セラミックベアリング VS 黒色セラミックベアリング

硬度

白色セラミック ベアリングの硬度は低く、通常 85 ~ 90 HRA ですが、黒色セラミック ベアリングの硬度は高く、通常 94 ~ 98 HRA に達します。

申し込み

ホワイトセラミックベアリングは機械、建材、化学工業、食品、医療などの分野で広く使用されており、ブラックセラミックベアリングは主に航空、航空宇宙、オプトエレクトロニクスなどの高速、高温、高リスク環境で使用されています。そして他の分野。

ホワイトセラミックベアリングとブラックセラミックベアリングはどちらもハイエンドのベアリング材料であり、それぞれに独自の長所、短所、および適用可能なシナリオがあります。 軸受を選定する際には、実際の使用場面の要求に基づいて、適切な軸受材料を合理的に選択する必要があります。

セラミックベアリング VS ステンレスベアリング

ベアリングはサポートを提供し、XNUMX つの回転部品間の摩擦を軽減します。 ベアリングは産業用機械や装置、各種輸送車両などで重要な役割を果たしています。 現在、ステンレス鋼ベアリングは最も広く使用されているベアリングの種類の XNUMX つです。 しかし、セラミック技術の絶え間ない発展により、セラミック軸受はさまざまな分野で使用されることが増えています。 では、セラミックベアリングとステンレスシャフトの利点は何でしょうか?

まずはセラミックベアリングのメリットを見ていきましょう。 利点 12,000: 高速。 セラミックベアリングは、耐寒性、低応力弾性、高耐圧性、低熱伝導性、軽量、小さい摩擦係数という利点を持っています。 75,000 rpm ~ 1200 rpm の高速スピンドルやその他の高精度装置で使用できます。 利点 100: 高温耐性。 セラミック軸受の材質自体は800℃の高温耐性があり、自己潤滑性があります。 使用温度XNUMX℃~XNUMX℃の範囲では温度差による膨張がありません。 炉、プラスチック製造、製鉄などの高温設備で使用できます。 利点 XNUMX: 耐食性。 セラミックベアリングに使用されているジルコニアセラミックやアルミナセラミックは耐食性に優れており、電気めっき装置、電子機器、化学薬品などの強酸、強アルカリ、無機塩、有機塩、海水などの分野で使用できます。機械、造船、医療機器など

ステンレスベアリングのメリットを見てみましょう。 メリット1:耐食性に優れる。 ステンレスベアリングは錆びにくく、耐食性に優れています。 メリット2:洗える。 ステンレススチール製ベアリングは、錆を防ぐために再潤滑する必要がなく、洗浄することができます。 メリット3:液体中でも使用可能。 使用されている材料により、ベアリングとハウジングを液体中で使用することができます。 したがって、ステンレス鋼軸受は主に医療機器、極低温工学、光学機器、高速工作機械、高速モーター、印刷機械、食品機械などに使用されています。

ステンレスベアリング

上記の利点の比較に基づいて、最良の結果を達成するには、さまざまな機械を詳細に分析し、それらに適したベアリングのタイプを選択する必要があると結論付けることができます。

セラミックベアリングの用途

セラミックベアリングは、耐高温性、耐寒性、耐摩耗性、耐食性、オイルフリー自己潤滑性、高速性などの特性を備えた新しいタイプの軸受材料であり、多くの分野で広く使用されています。 セラミックベアリングは、非常に過酷な環境や特殊な作業条件で使用でき、航空、航空宇宙、ナビゲーション、石油、化学工業、自動車、電子機器、冶金、電力、繊維、ポンプ、医療機器、科学研究で広く使用できます。そして国防・軍事分野。 、新素材を応用したハイテク製品です。 セラミックベアリングのリングと転動体は、酸化ジルコニウム (ZrO2)、窒化ケイ素 (SisN4)、炭化ケイ素 (Sic) などのオールセラミック材料で作られています。 リテーナの材質はポリテトラフルオロエチレン、ナイロン66、ポリエーテルイミド、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、ステンレス鋼、航空用特殊アルミニウムなどで、セラミックベアリングの適用面積を拡大します。 応用分野: 医療機器、極低温工学、光学機器、高速工作機械、高速モーター、印刷機械、食品加工機械。

航空宇宙

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セラミックベアリングは航空宇宙分野で広く使用されています。最も重要な用途は、タービン、エンジン、サーボ、プロペラなどの高速回転部品や、航空機、ロケット、衛星などのその他の宇宙船です。研究データによると、50回打ち上げても損傷しないことがわかっています。さらに、従来の金属ベアリングと比較して、セラミックベアリングは強度が高く、耐摩耗性が優れており、高速および大きな荷重に耐えることができ、耐食性があります。軽量かつ高性能なため、航空機の燃費向上や環境負荷の低減に貢献します。そのため、航空宇宙分野ではセラミックベアリングの使用が増えています。

化学工業

化学産業のほとんどの装置は腐食性のガスや液体の浸食に耐える必要があり、従来の金属製ベアリングではその要件を満たすことが困難です。 しかし、セラミック軸受は耐食性に優れており、強酸、強アルカリ、塩水などの過酷な環境でも安定して動作します。 そのため、セラミック軸受は酸洗機やケミカルポンプなどの化学機器に広く使用されています。

機械

セラミックベアリングは機械製造の分野でも広く使用されています。 モーター、ウォーターポンプ、遠心分離機、高速油圧ポンプ、工作機械などのセラミックベアリングは、ノイズを効果的に低減し、速度と寿命を向上させ、高速および高温環境での安定性を維持するだけでなく、設備のメンテナンス費用。 さらに、高温炉、真空炉、高純度凝縮炉などの一部の特殊な機械設備では、セラミックベアリングはより強力な耐食性と優れた高温耐性を備えており、機械の正常な動作を保証し、装置。

医療

セラミックベアリングは、手術室設備や透析装置などのさまざまな医療機器に使用されています。セラミックベアリングは、機器の精度と信頼性を確保するだけでなく、メンテナンスや維持費の時間とコストを削減します。

エレクトロニック

エレクトロニクス分野でもセラミックベアリングが広く使われています。たとえば、高速ファン、高速ハードディスク モーター、精密モーターなどの電子機器において、セラミック ベアリングは摩擦損失を低減し、回転速度と寿命を向上させ、機器の安定性と信頼性を高めます。セラミックベアリングはその安定性と密閉性により広く使用されています。

つまり、セラミック軸受は多用途に使用され、さまざまな産業機器に広く使用されており、その優れた性能と信頼性が多くのユーザーに認められています。