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Visão geral dos rolamentos cerâmicos híbridos
Para aplicações especiais, rolamentos de aço cromo e rolamentos totalmente cerâmicos não podem mais atender às necessidades. Rolamentos de aço cromo são baratos, mas têm baixa resistência à corrosão; rolamentos totalmente cerâmicos têm boa resistência à corrosão, mas têm baixa resistência ao impacto e são caros. Sob tais circunstâncias, rolamentos cerâmicos híbridos estão se tornando populares. Eles têm certa resistência à corrosão e, mais importante, também têm funções autolubrificantes. Ao mesmo tempo, o preço é muito menor do que o dos rolamentos totalmente cerâmicos. Este blog tem como objetivo apresentar as vantagens, materiais, aplicações de rolamentos cerâmicos híbridos e considerações para selecionar rolamentos cerâmicos híbridos.
Estrutura de rolamento de cerâmica híbrida: anel de aço de rolamento ou anel de aço inoxidável + esfera de cerâmica + gaiola de náilon (PEEK) + vedação de borracha. Os elementos rolantes dos rolamentos são feitos de materiais cerâmicos em vez de materiais metálicos, como aço cromo. O objetivo é que a cerâmica tenha melhor resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas, isolamento elétrico, condutividade não magnética, alta resistência, alta rigidez e pequena gravidade específica do que o aço cromo. desempenho. O uso de materiais cerâmicos pode permitir que os rolamentos operem normalmente em velocidades de rotação mais altas, ambientes mais severos e situações de baixa lubrificação, e pode reduzir o desgaste, o ruído, a vibração e tornar a manutenção relativamente fácil, alcançando assim uma vida útil mais longa e melhorando significativamente seu desempenho e confiabilidade.
Vantagens dos rolamentos cerâmicos híbridos
Resistência a altas temperaturas. O coeficiente de expansão térmica das bolas cerâmicas é pequeno. Em ambientes de alta temperatura, as esferas do rolamento não se expandirão excessivamente devido ao aumento da temperatura, o que aumenta bastante a temperatura operacional de todo o rolamento. Os rolamentos comuns podem suportar temperaturas de cerca de 160 graus, enquanto os rolamentos de esferas de cerâmica híbrida podem suportar temperaturas superiores a 220 graus.
Alta velocidade. Os rolamentos de esferas de cerâmica híbrida possuem propriedades autolubrificantes isentas de óleo. Devido ao pequeno coeficiente de atrito das esferas de cerâmica, os rolamentos de esferas de cerâmica apresentam altas velocidades de rotação. Nas mesmas condições de trabalho, os rolamentos de esferas de cerâmica híbrida têm uma velocidade de rotação 1.5 vezes maior que a dos rolamentos de aço cromo e podem operar em condições com valor dn superior a 3 milhões.
vida longa. Os rolamentos de aço cromo são usados em ambientes aquáticos e de alta temperatura. A graxa é fácil de lavar ou secar e também é fácil de corroer, de modo que os rolamentos quebram rapidamente. O uso de esferas de cerâmica como elementos rolantes evita danos prematuros aos rolamentos causados pela secagem da graxa em rolamentos comuns; a vida útil dos rolamentos de esferas de cerâmica híbrida é 2 a 3 vezes maior que a dos rolamentos comuns de aço cromo. Devido ao alto módulo de elasticidade dos materiais cerâmicos, sua rigidez é 15-20% maior que a dos rolamentos de aço comuns.
isolamento. Os elementos rolantes utilizam esferas de cerâmica, que podem proporcionar isolamento entre o anel interno e o anel externo do rolamento. Como a bola de cerâmica é um isolante, ela pode obter um efeito de isolamento. Isso permite que o rolamento seja usado em um ambiente condutivo. Esta também é uma das maiores vantagens dos rolamentos cerâmicos híbridos.
Autolubrificante sem óleo. As esferas de cerâmica possuem propriedades autolubrificantes isentas de óleo, o que significa que mesmo que a graxa seque, o rolamento ainda poderá funcionar normalmente. Além de operarem por mais tempo sob condições de lubrificação deficiente, os rolamentos cerâmicos híbridos possuem outras propriedades: Devido à sua menor densidade, os rolamentos cerâmicos híbridos permitem velocidades de rotação mais altas e temperaturas operacionais mais baixas.
Materiais de rolamentos cerâmicos híbridos
Como mencionamos, os rolamentos cerâmicos têm a reputação de serem mais fortes, mais leves e durarem mais do que outros materiais. De que são feitos os rolamentos de cerâmica? Os materiais de bola cerâmica comumente usados incluem zircônia (ZRO2) e nitreto de silício (SI3N4); materiais de ponteira comumente usados incluem aço para rolamento (GCR15) e aço inoxidável (440, 440C) e aço inoxidável (304, 316, 316L).
Os rolamentos de esferas de cerâmica híbrida, especialmente os rolamentos de esferas de cerâmica híbrida de nitreto de silício, possuem características de baixa densidade, alta dureza, baixo coeficiente de atrito, isolamento elétrico antimagnético, resistência ao desgaste, autolubrificação e boa rigidez. Eles têm boa resistência a ácidos e álcalis, função autolubrificante, resistência a altas temperaturas de mais de 300 ° C, alta resistência ao desgaste, alta velocidade reduz muito o rolamento, o atrito e a geração de calor, a longa vida útil é de 3 a 5 vezes maior que a de todo em aço rolamentos, materiais cerâmicos leves são 60% mais leves que o aço e têm a mesma rigidez. A elasticidade dos materiais cerâmicos é 50% maior que a do aço para rolamentos. Devido às suas propriedades abrangentes superiores, o Si3N4 tornou-se o material preferido para elementos rolantes em rolamentos de cerâmica híbrida.
Observação: Enquanto rolamento cerâmico O material é mais resistente que o aço, é frágil e suscetível a cargas de choque, por isso não o recomendamos para uso em bicicletas off-road.
Aplicações de rolamentos cerâmicos híbridos
Aplicação de alta velocidade. Geralmente, acredita-se que os rolamentos de aço podem atender aos requisitos quando o valor dm·n do rolamento é inferior a 2×106 mm.r.min-1 e a força de contato do anel externo deve ser inferior a 2000 MPa. No entanto, quando o valor dm·n do rolamento deve ser maior, especialmente quando a tensão de contato do anel externo do rolamento é superior a 2000 MPa, apenas os rolamentos de esferas de cerâmica podem atender aos requisitos de velocidade extremamente alta.
Fuso de máquina-ferramenta CNC. Os centros de usinagem CNC devem ser de alta velocidade para melhorar a eficiência e a precisão do processamento. O valor característico da velocidade de rotação do valor dm·n dos rolamentos de esferas de cerâmica híbrida pode chegar a 2×106mm.r.min-1 e pode chegar a 1×106mm.r sob condições de lubrificação com graxa. .min-1 e as características de atrito, características de aumento de temperatura, rigidez, etc. foram bastante melhoradas e são amplamente utilizadas em fusos de máquinas-ferramenta CNC.
Automotivo. O rolamento automotivo que possui os maiores requisitos de velocidade é o motor de turbina, que exige que o rolamento tenha boa resposta de aceleração, bem como requisitos de baixo torque, baixa vibração e baixa temperatura sob rotação em alta velocidade. Como o aumento de temperatura dos rolamentos de esferas de cerâmica híbrida é baixo durante a operação, a quantidade de óleo lubrificante pode ser reduzida, reduzindo assim a resistência à agitação do óleo. Além disso, os rolamentos de esferas de cerâmica híbrida têm durabilidade e confiabilidade comprovadas sob condições adversas.
Isolamento e ambiente magnético. Aproveitando as propriedades isolantes e não magnéticas da cerâmica, os rolamentos cerâmicos são utilizados em situações onde há corrosão elétrica como motores e geradores, bem como em situações onde existe magnetismo e é necessária uma boa rotação do rolamento. Como locomotivas elétricas, equipamentos de energia eólica, equipamentos médicos, etc.
Ambiente corrosivo. Aproveitando as boas propriedades de resistência à corrosão do aço inoxidável e da cerâmica, os rolamentos de esferas de cerâmica híbrida podem ser usados em uma variedade de ambientes corrosivos. Como equipamentos químicos, equipamentos de processamento de alimentos, bicicletas e outros equipamentos esportivos ao ar livre, etc.
Ambiente de temperatura extrema. Os rolamentos cerâmicos híbridos podem permitir que os rolamentos funcionem a 200 ℃ ~ 400 ℃ por um longo tempo. Ao mesmo tempo, também pode ser usado em ambientes de baixa temperatura e funciona de forma estável abaixo de -180°C, como rolamentos de bombas de oxigênio líquido.
Campos de aviação e aeroespacial. À medida que os países desenvolvem os seus veículos aeroespaciais numa direção de vanguarda, as condições de trabalho dos veículos aeroespaciais tornam-se cada vez mais exigentes. Em alguns casos, os materiais metálicos não atendem mais aos requisitos ou podem até ser usados. Os países têm adotado cada vez mais rolamentos de esferas de cerâmica híbrida no campo aeroespacial. , por exemplo, os fabricantes de aeronaves têm usado parafusos de esferas equipados com esferas de cerâmica para ajustadores de flaps de aeronaves.
Como escolher rolamentos de esferas de cerâmica híbrida
Escolhendo o direito rolamento cerâmico requer a consideração de muitos fatores, incluindo material, tamanho, precisão, velocidade, carga e capacidade de carga, fatores do ambiente de trabalho e custo. Com base nos cenários e necessidades reais de aplicação, pesar de forma abrangente esses fatores e selecionar um rolamento de esferas de cerâmica híbrida adequado pode aproveitar ao máximo seu excelente desempenho e melhorar a eficiência de trabalho e a vida útil dos equipamentos mecânicos.
Materiais: Os rolamentos de esferas de cerâmica híbrida estão disponíveis em uma variedade de tipos de materiais, como óxido de alumínio, nitreto de silício, carboneto de silício, etc. Por exemplo, os rolamentos cerâmicos de alumina têm boa resistência à corrosão e são adequados para as indústrias química e de processamento de alimentos; enquanto os rolamentos cerâmicos de nitreto de silício têm alta condutividade térmica e baixo coeficiente de expansão térmica e são adequados para ambientes de alta temperatura e alta velocidade.
Dimensões e Precisão: As dimensões e a precisão dos rolamentos cerâmicos têm um impacto significativo no seu desempenho e vida útil. A seleção do tamanho apropriado e do grau de precisão para garantir a correspondência entre o rolamento e o dispositivo mecânico é um fator chave na seleção de rolamentos cerâmicos.
Capacidade de carga: Selecione o rolamento cerâmico apropriado de acordo com a carga e capacidade de carga na aplicação real para garantir que o rolamento possa suportar carga suficiente, mantendo um bom desempenho operacional.
Velocidade: A velocidade tem impacto direto no desempenho e na vida útil dos rolamentos cerâmicos. Escolha rolamentos cerâmicos adequados à velocidade de rotação para garantir boa estabilidade e baixo coeficiente de atrito em altas velocidades de rotação.
Custo: Os rolamentos cerâmicos são caro do que rolamentos de aço cromo, portanto a relação entre desempenho e custo precisa ser ponderada na escolha para garantir a racionalidade econômica.
Ambiente de trabalho: Considere o ambiente de uso dos rolamentos cerâmicos, como temperatura, umidade, corrosão, etc. Selecione o material do rolamento cerâmico e o tipo de vedação apropriado para seu ambiente específico para prolongar a vida útil de seus rolamentos.
Encontrar um fornecedor de rolamentos confiável é crucial. Certifique-se de que a qualidade dos rolamentos atenda aos requisitos para garantir a segurança e a eficiência da fabricação de rolamentos. Você pode entrar em contato com o fornecedor do rolamento para solicitar amostras e especificações técnicas. Depois de confirmar que ele é adequado às necessidades de sua aplicação, você pode solicitar ao fabricante do rolamento de alta qualidade que conduza uma inspeção completa do rolamento antes do envio e obtenha um relatório de inspeção de qualidade para garantir a confiabilidade do rolamento. Ao mesmo tempo, você também pode pedir a alguns fabricantes de rolamentos com os quais você cooperou para conhecer suas experiências e opiniões.