Rolamentos de cerâmica tendem a ofuscar seus equivalentes de aço. Em muitos dispositivos médicos ou semicondutores não magnéticos e não condutores, os rolamentos de cerâmica devem ser a primeira escolha. Amplo conhecimento da equipe técnica da AUB Bearings. Por muitos anos, a AUB tem sido um fabricante e fornecedor de rolamentos de alta qualidade, com foco em diferentes séries de rolamentos, incluindo rolamentos de cerâmica completos e rolamentos de cerâmica híbridos.
As pistas e esferas dos rolamentos totalmente em cerâmica são inteiramente feitas de materiais cerâmicos, que são superiores aos rolamentos de aço comuns em muitos aspectos. A cerâmica é um material ideal para qualquer aplicação que busca alcançar velocidades mais altas, reduzir o peso total ou em ambientes extremamente hostis onde altas temperaturas e substâncias corrosivas estão presentes. o
Os rolamentos híbridos de cerâmica são o tipo mais comum de rolamento cerâmico e consistem em anéis interno e externo de aço com esferas de cerâmica (geralmente Si3N4 ) no lugar das de aço. Os tipos mais comuns de rolamentos cerâmicos são os rolamentos de esferas de contato angular e os rolamentos de esferas de ranhura profunda.
Os rolamentos de cerâmica são geralmente feitos dos seguintes materiais:
Como a cerâmica é uma superfície semelhante ao vidro, ela possui um coeficiente de atrito extremamente baixo, tornando-a ideal para aplicações que buscam reduzir o atrito. As esferas de cerâmica requerem menos lubrificação e são mais duras do que as esferas de aço, o que ajuda a prolongar a vida útil do rolamento. O desempenho térmico é melhor do que as esferas de aço, portanto, menos calor é gerado em altas velocidades.
As gaiolas dos rolamentos totalmente cerâmicos são geralmente feitas de plásticos de alto desempenho, como PEEK ou PTFE. As gaiolas de rolamentos de cerâmica da AUB são feitas de poliéter éter cetona (PEEK), um termoplástico usado em várias aplicações de semicondutores. O PEEK é leve, possui propriedades mecânicas muito boas, alta temperatura de operação e boa resistência ao meio. Para temperaturas extremas (até -253°C), policlorotrifluoretileno (PCTFE) é usado em vez de PEEK, o que também oferece melhor resistência ao meio. Quando a temperatura excede 250°C, aço resistente ao calor é usado como material da gaiola.
As bolas de cerâmica são mais redondas, leves, duras e lisas do que as bolas de aço devido à sua falta de porosidade. Isso reduz o atrito e a perda de energia, permitindo que seu equipamento funcione com mais eficiência (e por mais tempo) com rolamentos de esferas de cerâmica. Por serem relativamente lisos, os rolamentos de esferas de cerâmica requerem menos lubrificação do que os rolamentos de aço.
• Os rolamentos de cerâmica podem funcionar sem lubrificação. Isso ocorre porque os materiais cerâmicos não sofrem microsoldagem. A microsoldagem acontece quando imperfeições na superfície dos elementos rolantes e da pista de rolamento interagem, causando arcos elétricos, geralmente no metal. Isso pode degradar a superfície e reduzir significativamente a vida útil do rolamento. Os materiais cerâmicos não apresentam esse problema, tornando-os adequados para uma variedade de aplicações que exigem um ambiente sem lubrificação.
• Geralmente possuem dureza muito alta (70-90 HRc) e módulo de elasticidade ou módulo de Young. Isso significa que resistem à deformação quando submetidas a carga, ao mesmo tempo que melhoram as características de desgaste.
• Corrosão. Os materiais cerâmicos são não metálicos e não ferrosos. Eles não sofrem corrosão como os metais quando expostos à água e a outros produtos químicos perigosos. Sua alta resistência à corrosão permite que tenham um bom desempenho em ambientes úmidos e quimicamente agressivos.
• Pista de rolamento.As esferas de cerâmica são muito menos elásticas do que as esferas de aço, e isso é algo a se ter em mente ao considerar uma atualização para rolamentos de cerâmica. As esferas de cerâmica são mais propensas a causar danos (reentrâncias) às pistas do rolamento se você experimentar cargas pesadas no eixo ou uma queda do eixo. Com o tempo, as ondulações nas pistas podem crescer e, eventualmente, levar à falha do fuso.
Condutividade. Devido à falta de elétrons livres na maioria das cerâmicas, os mancais de cerâmica são não magnéticos e não condutores, portanto, são frequentemente preferidos em aplicações onde a condutividade é uma preocupação - por exemplo, se você tiver um motor controlado por uma frequência variável dirigir.
• Precisão. Em termos de precisão, há pouca diferença entre rolamentos de cerâmica e rolamentos de aço. A única diferença é que os rolamentos de cerâmica não se expandem termicamente como os rolamentos de aço, portanto, não geram tanto calor em altas velocidades e não apresentam tanta expansão térmica mensurável.
• Caro. Os rolamentos de cerâmica são, em média, 50% mais caros do que os rolamentos de aço. A primeira coisa que as pessoas notam ao pesquisar sobre rolamentos de cerâmica é que eles são muito mais caros do que os rolamentos de metal. Isso ocorre por diversos motivos. A grande quantidade de energia necessária para atingir as temperaturas exigidas pelo processo de sinterização de matérias-primas avançadas está associada a custos extremamente altos de energia e processamento. Como a cerâmica é muito dura, os custos de usinagem e retificação aumentam rapidamente na fabricação de rolamentos de precisão. Tudo isso deve ser feito em um ambiente limpo por uma equipe qualificada. A cerâmica é extremamente sensível a impurezas em seus poros, portanto, qualquer contaminação pode causar falhas prematuras. À medida que o tamanho aumenta, o preço aumenta exponencialmente devido à necessidade de métodos de processamento dispendiosos. Isso inclui o processo de sinterização mais lento necessário para superar os gradientes de temperatura no corpo cru, a quantidade de pressão aplicada uniformemente em um volume maior e os custos de máquina resultantes.
• Baixa capacidade de carga. Comparados aos metais, os mancais de cerâmica têm menor capacidade de carga e são sensíveis ao choque térmico. O choque térmico ocorre quando um gradiente de temperatura dentro de um material causa expansão diferencial e, consequentemente, tensão interna. Essa tensão pode exceder a resistência do material, causando a formação de fissuras.
• Além disso, é mais difícil obter um acabamento superficial de alta qualidade em materiais cerâmicos. Eles podem ser retificados até um acabamento superficial de Ra 0.1, atingindo assim a classe de precisão P5.
Aplicações de exploração espacial e outros produtos da indústria aeroespacial geralmente dependem de rolamentos de cerâmica. Rolamentos leves e compatíveis com vácuo os tornam ideais para satélites e espaçonaves que exigem recursos de sustentação de peso ideais para maior dinâmica de voo e aceleração. Além disso, esses rolamentos podem operar sem lubrificantes, como graxas e óleos pesados, que tendem a atrair contaminantes que interferem em componentes elétricos sensíveis. Existem muitas aplicações comuns que estão intimamente relacionadas à nossa vida diária. A vida útil da maioria dos motores de tração ferroviária é melhorada por materiais cerâmicos. Aplicações químicas e híbridas também se beneficiam do uso de rolamentos de cerâmica, especialmente para proteção contra contaminação. Como os rolamentos de cerâmica são quimicamente inertes, eles não reagem com produtos químicos agressivos nem lixiviam partículas em soluções sensíveis. As propriedades de resistência à corrosão dos rolamentos de cerâmica os tornam ideais para limpeza com soluções químicas de limpeza ácidas ou alcalinas fortes. Além disso, a ausência de lubrificação à base de óleo e graxa reduz as chances de crescimento e contaminação bacteriana. Algumas outras aplicações de rolamentos de cerâmica incluem:
Os rolamentos cerâmicos têm uma ampla gama de vantagens em aplicações de engenharia, mas também existem desvantagens que devem ser consideradas. Eles são muito duros, resistentes à corrosão e têm um alto módulo de elasticidade. Eles são capazes de funcionar sem lubrificação, têm baixa expansão térmica, geralmente são de baixa densidade e não são magnéticos. No entanto, eles são caros, têm baixa capacidade de carga, são sensíveis ao choque térmico e são difíceis de obter um acabamento superficial de alta qualidade. Quer você use nitreto de silício, zircônia ou carboneto de silício, os rolamentos de cerâmica são usados em uma ampla gama de aplicações, incluindo instrumentos aeroespaciais, químicos, médicos e científicos.
