Ikut saya: 
Panduan Terbaik untuk Memilih Galas Seramik
Galas seramik memainkan peranan penting dalam banyak senario aplikasi yang menuntut kerana sifat uniknya, seperti kekerasan tinggi, pekali geseran rendah, rintangan suhu tinggi dan rintangan kakisan. Walau bagaimanapun, memilih galas seramik yang betul bukanlah satu tugas yang mudah dan memerlukan pertimbangan menyeluruh dari pelbagai faktor. Artikel ini akan meneroka secara mendalam cara memilih galas seramik yang betul untuk mencapai prestasi terbaik dalam aplikasi praktikal.
Galas seramik digunakan secara meluas dalam industri, terutamanya dalam aeroangkasa, navigasi, petroleum, industri kimia, industri tekstil ringan, jentera, metalurgi, kuasa, peralatan elektronik dan bidang lain. Pertama sekali, disebabkan oleh ciri-ciri rintangan suhu tinggi, rintangan sejuk, rintangan haus, rintangan kakisan, penebat anti-magnet dan elektrik, galas seramik berfungsi dengan baik dalam banyak persekitaran yang melampau. Sebagai contoh, dalam bidang aeroangkasa, galas seramik boleh menahan suhu yang sangat tinggi dan putaran berkelajuan tinggi, memastikan bahagian utama pesawat dan kapal angkasa boleh beroperasi dengan stabil.
Kedua, dalam bidang navigasi, penggunaan galas seramik boleh menahan kakisan air laut dan memastikan peralatan utama kapal dapat beroperasi dengan stabil untuk masa yang lama. Dalam bidang petroleum dan kimia, rintangan kakisan galas seramik menjadikannya pilihan ideal untuk mengendalikan bahan kimia yang menghakis.
Selanjutnya, galas seramik juga telah digunakan secara meluas dalam industri ringan, seperti mesin percetakan, jentera pemprosesan makanan, dan lain-lain. Dalam bidang ini, ketepatan tinggi dan pekali geseran rendah galas seramik boleh meningkatkan kecekapan pengeluaran dan kualiti produk peralatan.
Di samping itu, galas seramik juga digunakan secara meluas dalam instrumen dan peralatan ketepatan. Kerana galas seramik mempunyai ketepatan tinggi dan pekali geseran rendah, ia boleh meningkatkan kestabilan dan ketepatan peralatan, jadi ia digunakan secara meluas dalam bidang seperti jam, instrumen optik dan peralatan pengukur.
Dalam bidang perindustrian moden, galas berprestasi tinggi adalah komponen utama untuk memastikan operasi peralatan mekanikal yang cekap dan stabil. Dengan kemajuan berterusan sains bahan, bahan seramik seperti zirkonium oksida, silikon nitrida dan silikon karbida secara beransur-ansur telah digunakan secara meluas dalam bidang pembuatan galas kerana sifat fizikal dan kimianya yang unik. Seterusnya, ciri, kelebihan dan senario yang boleh digunakan bagi ketiga-tiga galas seramik ini akan dianalisis secara terperinci untuk membantu anda memilih bahan galas yang sesuai dengan keperluan anda dengan lebih baik.
Galas seramik zirkonia terkenal dengan keliatan yang tinggi, kekuatan lenturan yang tinggi dan rintangan haus yang tinggi. Pekali pengembangan habanya adalah serupa dengan logam, yang boleh disepadukan dengan lancar dengan logam dan mempunyai prestasi penebat haba yang baik. Ini membolehkan galas seramik zirkonia mengekalkan prestasi yang stabil di bawah persekitaran yang keras seperti suhu tinggi dan beban tinggi. Selain itu, seramik zirkonia juga mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dan mempunyai rintangan yang baik terhadap media menghakis seperti asid dan alkali. Berikut adalah ciri-ciri utama galas seramik zirkonia:
rintangan kakisan: Galas seramik zirkonia mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dan boleh menahan media menghakis seperti asid kuat, alkali kuat, garam tak organik dan organik, dan air laut selain asid hidrofluorik. Ini menjadikannya digunakan secara meluas dalam peralatan penyaduran elektrik, peralatan elektronik, jentera kimia, pembinaan kapal, peralatan perubatan dan bidang lain.
Rintangan suhu tinggi: Galas seramik zirkonia mempunyai rintangan suhu tinggi yang baik. Suhu penggunaan galas seramik dengan penahan adalah antara 180℃-260℃ tanpa pengembangan yang disebabkan oleh perbezaan suhu, manakala suhu penggunaan galas seramik zirkonia dengan bola penuh boleh mencapai 300-400℃, yang boleh digunakan dalam peralatan suhu tinggi seperti relau, plastik, dan keluli.
Pelinciran diri: Galas seramik zirkonia mempunyai sifat pelincir sendiri yang baik kerana pekali geseran yang kecil dan kelicinan permukaan yang baik. Ini membolehkan ia mengatasi masalah bahawa galas biasa tidak dapat mencapai pelinciran dalam persekitaran vakum ultra tinggi.
Anti-magnetik: Galas seramik zirkonia mempunyai sifat anti-magnet, bukan magnet dan tidak menyerap habuk, yang boleh mengurangkan masalah seperti pengelupasan pramatang dan bunyi yang tinggi pada galas. Ini menjadikan ia mempunyai potensi aplikasi dalam peralatan penyahmagnetan, instrumen dan medan lain.
Penebat elektrik: Galas seramik zirkonia mempunyai rintangan yang tinggi dan boleh menghalang kerosakan arka pada galas, jadi ia sesuai untuk pelbagai peralatan kuasa yang memerlukan penebat.
Kestabilan terma Cemerlang: Seramik zirkonia mempunyai kekonduksian haba yang rendah dan pekali pengembangan haba, dan boleh mengekalkan kestabilan yang baik pada suhu tinggi.
Kekerasan tinggi dan kekuatan tinggi: Kekerasan seramik zirkonia adalah hampir dengan kekerasan Mohs 9.5, yang lebih tinggi daripada kebanyakan bahan logam dan bahan seramik tradisional. Kekuatan lentur dan kekuatan mampatannya juga sangat tinggi, hampir dengan keluli atau lebih tinggi daripada beberapa bahan logam. Ini menjadikan galas seramik zirkonia menunjukkan kestabilan yang baik dalam rintangan haus, rintangan calar, dan di bawah beban dan tekanan yang tinggi.
Biokompatibiliti: Seramik zirkonia mempunyai biokompatibiliti yang baik dan tidak akan menyebabkan tindak balas alahan atau toksik. Ini menjadikan ia mempunyai potensi aplikasi dalam bidang perubatan, seperti pembuatan akar gigi, tulang, sendi pinggul, tulang tiruan seramik komposit, injap, dll.
Senario berkenaan: Galas seramik zirkonia sesuai untuk peralatan mekanikal dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, beban tinggi, dan kakisan kuat, seperti petrokimia, metalurgi dan kuasa elektrik.
Galas seramik silikon nitrida popular kerana kekerasannya yang tinggi, rintangan haus yang tinggi dan pekali geseran yang rendah. Galas seramik silikon nitrida mempunyai beberapa sifat cemerlang yang menjadikannya cemerlang dalam pelbagai aplikasi. Berikut adalah ciri-ciri utama galas seramik silikon nitrida:
Kekerasan dan kekuatan yang tinggi: Galas seramik silikon nitrida mempunyai kekerasan dan kekuatan yang sangat tinggi, boleh menahan beban dan hentaman yang tinggi, dan memberikan rintangan yang sangat baik terhadap geseran dan haus, dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatan peralatan dengan berkesan.
Tork permulaan yang kecil: Oleh kerana ketumpatan kecil galas seramik silikon nitrida, ia hanya 42% daripada berat bola keluli dengan isipadu yang sama, tetapi modulus keanjalannya adalah 1.5 kali ganda daripada keluli galas, sekali gus mengurangkan inersia permulaan dan tork geseran bergolek. Ini menjadikan ketepatan larian galas tidak sensitif terhadap kelajuan.
Hayat perkhidmatan yang panjang: Gelinciran gelinciran galas seramik silikon nitrida adalah lebih besar daripada bebola keluli, iaitu gelongsornya kecil, mengakibatkan kenaikan suhu yang kecil, yang meningkatkan hayat galas dengan ketara. Di samping itu, kekerasan dan kekuatannya yang tinggi juga membantu memanjangkan hayat perkhidmatan galas.
Ketegaran tinggi: Modulus keanjalan bahan seramik silikon nitrida adalah 1.5 kali ganda daripada keluli galas. Penggunaan galas seramik ketepatan boleh meningkatkan ketegaran sistem galas. Ini menjadikan galas seramik silikon nitrida sangat sesuai untuk mekanisme penghantaran berketepatan tinggi seperti skru bebola.
Rintangan haus dan rintangan suhu tinggi: Galas seramik silikon nitrida bukan sahaja mempunyai rintangan haus yang baik, tetapi juga boleh mengekalkan prestasi cemerlang dalam persekitaran suhu tinggi. Ini menjadikannya digunakan secara meluas dalam peralatan berkelajuan tinggi, seperti alatan mesin ketepatan dan enjin aeroangkasa.
rintangan kakisan: Seramik silikon nitrida mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap kebanyakan bahan kimia dan berkesan boleh menghalang kakisan kimia dan memastikan ketepatan dan hayat galas. Ini membolehkan galas seramik digunakan dalam semua aplikasi di mana galas keluli akan gagal lebih awal kerana kekurangan rintangan kimia, seperti dalam jentera dan peralatan kimia, jentera yang digunakan dalam sektor makanan dan marin, dan dalam peralatan tenaga atom.
Bukan magnet: Seramik silikon nitrida mempunyai sifat bukan magnet yang baik dan sesuai untuk situasi di mana gangguan magnet perlu dielakkan.
Senario berkenaan: Galas seramik silikon nitrida digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, pembuatan kereta, alatan mesin ketepatan dan bidang lain, dan amat sesuai untuk peralatan mekanikal yang memerlukan operasi berkelajuan tinggi, kedudukan ketepatan tinggi dan kebolehpercayaan yang tinggi.
Penjanaan haba yang rendah dan pengembangan haba yang rendah: Pekali pengembangan haba seramik silikon nitrida adalah kira-kira 20% daripada keluli galas, jadi perubahan dimensi galas seramik dengan perubahan suhu adalah kecil, dan pramuat terma yang dihasilkan adalah rendah. Ini mengelakkan kegagalan spalling keletihan yang disebabkan oleh pengumpulan haba yang berlebihan, menjadikan galas seramik silikon nitrida amat sesuai untuk persekitaran dengan perubahan suhu yang besar.
Galas seramik silikon karbida menonjol untuk rintangan suhu ultra tinggi dan kestabilan kimia yang sangat baik, dan mempunyai pelbagai ciri yang sangat baik:
Senario yang berkenaan: Galas seramik silikon karbida sesuai untuk peralatan mekanikal dalam persekitaran yang melampau seperti suhu ultra tinggi dan kakisan kuat, seperti relau, plastik, keluli, peralatan penyaduran elektrik dan medan lain.
Kekerasan tinggi dan rintangan haus: Galas seramik silikon karbida lebih keras daripada kebanyakan bahan logam, mempunyai rintangan haus yang kuat dan tahan lama. Ini membolehkannya mengekalkan prestasi yang stabil apabila berjalan pada kelajuan tinggi dan di bawah beban tinggi.
Pekali geseran rendah: Galas seramik silikon karbida mempunyai pekali geseran yang sangat rendah, yang membantu mengurangkan haus dan penggunaan tenaga serta meningkatkan kecekapan operasi peralatan.
Rintangan suhu tinggi: Galas seramik silikon karbida mempunyai rintangan suhu tinggi yang sangat baik. Bahan itu sendiri boleh menahan suhu tinggi sehingga 1400 ℃, dan suhu operasi biasa adalah antara 180 ℃-260 ℃, dan tidak akan ada pengembangan kerana perbezaan suhu. Suhu operasi biasa galas seramik silikon karbida bebola penuh ialah 1000-1200 ℃, dan boleh digunakan dalam peralatan suhu tinggi seperti relau, plastik dan pembuatan keluli.
Rintangan kakisan: Galas seramik silikon karbida boleh menahan kebanyakan kakisan kimia seperti asid dan alkali, dan boleh digunakan untuk masa yang lama dalam persekitaran yang keras. Ini menjadikannya digunakan secara meluas dalam peralatan penyaduran elektrik, peralatan elektronik, jentera kimia, pembinaan kapal, peralatan perubatan dan bidang lain.
Anti-magnet: Galas seramik silikon karbida adalah bukan magnet, tidak menyerap habuk, dan boleh mengurangkan pengelupasan permukaan galas, dengan itu mengurangkan bunyi operasi. Ini menjadikan ia mempunyai potensi aplikasi dalam peralatan penyahmagnetan, instrumen ketepatan dan bidang lain.
Kekonduksian: Silikon karbida adalah satu-satunya bahan konduktif antara bahan seramik, jadi ia boleh digunakan dalam pelbagai peralatan yang memerlukan kekonduksian.
Ringan: Galas seramik silikon karbida mempunyai graviti tentu yang kecil dan ringan, yang membantu mengurangkan berat keseluruhan peralatan dan meningkatkan prestasi operasi peralatan.
Walau bagaimanapun, galas seramik silikon karbida juga mempunyai beberapa kelemahan, seperti kerapuhan dan keliatan yang rendah. Disebabkan sifat fizikalnya, galas seramik silikon karbida mudah terdedah kepada beban dan hentaman yang melampau, jadi ia sangat terdedah kepada keretakan atau pecah. Terutama apabila digunakan dalam keadaan yang teruk seperti beban tinggi, kelajuan tinggi dan suhu tinggi, kerapuhannya mudah terdedah. Di samping itu, berbanding dengan galas logam, galas seramik silikon karbida mempunyai kapasiti galas beban yang agak rendah dan tidak dapat menahan daya lentur dengan baik, jadi ia mudah retak dan pecah di selekoh.
Kelebihan galas seramik hibrid terutamanya termasuk kestabilan suhu tinggi, prestasi kelajuan tinggi, jangka hayat, penebat elektrik, ketumpatan rendah, kekerasan tinggi, pekali geseran rendah, penebat elektrik antimagnet, rintangan haus, pelincir sendiri dan ketegaran yang baik, rintangan asid dan alkali. Ciri-ciri yang sangat baik, rintangan suhu tinggi, kelajuan putaran tinggi sangat mengurangkan penggulungan, geseran dan penjanaan haba, hayat perkhidmatan yang panjang adalah 3 hingga 5 kali ganda daripada galas semua keluli, bahan seramik ringan adalah 60% lebih ringan daripada keluli, dan mempunyai keanjalan yang sama. acuan sebagai bahan seramik tegar 50% lebih tinggi daripada keluli galas. Berbanding dengan galas tradisional, galas seramik hibrid mempunyai kelebihan penting berikut:
Kestabilan suhu tinggi: Memandangkan bola seramik mempunyai pekali pengembangan terma yang rendah, ia boleh mengekalkan dimensi yang stabil dalam persekitaran suhu tinggi, dengan itu meningkatkan julat suhu operasi keseluruhan galas. Galas seramik hibrid boleh menahan suhu sehingga 220 darjah atau lebih tinggi, yang lebih tinggi daripada had 160 darjah galas biasa.
Prestasi kelajuan tinggi: Sifat pelincir sendiri bola seramik dan pekali geseran rendahnya membolehkan galas bebola seramik beroperasi pada kelajuan tinggi. Malah, kelajuan galas menggunakan bebola seramik biasanya boleh mencapai 1.5 kali ganda daripada galas biasa.
Ketahanan yang panjang: Bola seramik boleh beroperasi tanpa pelinciran tambahan, dan galas boleh terus berfungsi walaupun gris pelincir mengering. Oleh itu, hayat perkhidmatan galas bebola seramik biasanya 2 hingga 3 kali ganda daripada galas biasa.
Penebat elektrik: Memandangkan bola seramik merupakan penebat yang sangat baik, galas yang menggunakan bola seramik boleh mencapai penebat elektrik antara gelang dalam dan luar, yang amat sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengasingan elektrik.
Sifat fizikal: Galas bebola seramik hibrid, terutamanya galas seramik hibrid bebola silikon nitrida, mempunyai ciri-ciri ketumpatan rendah, kekerasan tinggi, pekali geseran rendah, penebat elektrik anti-magnet, rintangan haus, pelinciran diri dan ketegaran yang baik. Di samping itu, ia juga mempunyai kelebihan rintangan asid dan alkali yang baik, fungsi pelincir diri, rintangan suhu tinggi melebihi 300°C, rintangan haus yang tinggi, gelek berkelajuan tinggi, geseran dan penjanaan haba sangat berkurangan.
Ringan: Bahan seramik adalah 60% lebih ringan daripada keluli, yang menjadikan galas seramik hibrid lebih ringan dalam penggunaan.
Sifat mekanikal: Modulus anjal bahan seramik dengan ketegaran yang sama adalah 50% lebih tinggi daripada keluli galas, memberikan sifat mekanikal yang lebih baik dan hayat perkhidmatan yang lebih lama.
Disebabkan sifat fizikal dan mekanikalnya yang unik, galas seramik hibrid berfungsi dengan baik dalam senario aplikasi khas seperti suhu tinggi, kelajuan tinggi, jangka hayat yang panjang dan pengasingan elektrik, dan merupakan pengganti ideal untuk galas keluli krom tradisional.
Faktor untuk memilih galas seramik
Zirkonium oksida, silikon nitrida dan silikon karbida galas seramik masing-masing mempunyai kelebihan tersendiri dan senario yang boleh digunakan. Apabila memilih bahan galas, mereka harus dinilai mengikut persekitaran dan keperluan aplikasi tertentu.
Jenis bahan: Setiap jenis bahan galas seramik mempunyai prestasi unik dan julat aplikasinya sendiri. Sebagai contoh, peralatan mekanikal yang bekerja dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, beban tinggi, dan kakisan yang kuat boleh memilih galas seramik zirkonium oksida atau silikon karbida; manakala dalam peralatan mekanikal yang memerlukan operasi berkelajuan tinggi, kedudukan ketepatan tinggi dan kebolehpercayaan yang tinggi, galas seramik silikon nitrida mungkin sesuai. Melalui pemilihan bahan yang munasabah, operasi peralatan mekanikal yang cekap dan stabil dapat dipastikan, dan kecekapan pengeluaran dan kualiti produk dapat dipertingkatkan.
Saiz dan ketepatan: Saiz dan ketepatan galas seramik mempunyai kesan penting ke atas prestasi dan hayat perkhidmatannya. Memilih saiz dan gred ketepatan yang sesuai (ABEC1, ABEC3, ABEC5, ABEC7, ABEC9) untuk memastikan tahap padanan antara galas dan peranti mekanikal adalah faktor utama dalam memilih galas seramik.
Mempercepatkan: Kelajuan mempunyai kesan langsung ke atas prestasi dan hayat perkhidmatan galas seramik. Pilih galas seramik yang sesuai untuk kelajuan untuk memastikan kestabilan yang baik dan pekali geseran yang rendah pada kelajuan tinggi.
Muatan dan kapasiti beban: Pilih galas seramik yang sesuai mengikut beban dan kapasiti beban dalam aplikasi sebenar untuk memastikan bahawa galas boleh menahan beban yang mencukupi sambil mengekalkan prestasi operasi yang baik.
Faktor persekitaran: Pertimbangkan persekitaran penggunaan galas seramik, seperti suhu, kelembapan, kekakisan, dll. Pilih bahan galas seramik dan jenis pengedap yang sesuai untuk persekitaran tertentu untuk memanjangkan hayat perkhidmatan galas.
kos: Galas seramik adalah mahal daripada galas logam, jadi apabila memilih, adalah perlu untuk menimbang hubungan antara prestasi dan kos untuk memastikan rasional ekonomi.
Cadangan untuk memilih galas seramik
Aplikasi berkelajuan tinggi: Untuk aplikasi yang memerlukan kelajuan tinggi, pilih galas seramik dengan ketepatan tinggi dan pekali geseran rendah, seperti galas seramik silikon nitrida.
Persekitaran suhu tinggi: Dalam persekitaran suhu tinggi, pilih galas seramik dengan kekonduksian haba yang tinggi dan rintangan suhu tinggi, seperti galas seramik silikon karbida.
Persekitaran menghakis: Dalam persekitaran yang menghakis, pilih galas seramik dengan rintangan kakisan yang baik, seperti galas seramik alumina.
Instrumen dan peralatan ketepatan: Dalam instrumen dan peralatan ketepatan, disebabkan keperluan yang tinggi untuk ketepatan dan kestabilan, galas seramik dengan gred ketepatan tinggi (ABEC7-ABEC9) boleh dipilih.
Beban berat dan beban hentaman tinggi: Untuk senario dengan beban berat dan beban hentaman tinggi, pilih galas seramik hibrid dengan kapasiti beban tinggi dan rintangan hentaman.
Kesimpulan
Memilih galas seramik yang betul memerlukan pertimbangan banyak faktor, termasuk jenis bahan, saiz dan ketepatan, kelajuan, beban dan kapasiti beban, faktor persekitaran dan kos. Mengikut senario dan keperluan aplikasi sebenar, menimbang secara menyeluruh faktor-faktor ini dan memilih galas seramik yang sesuai boleh memberikan permainan penuh kepada prestasi cemerlang mereka dan meningkatkan kecekapan kerja dan hayat perkhidmatan peralatan mekanikal.