Чи знаєте ви ідеальний матеріал для підшипників - нітридкремнієву кераміку?

З розвитком машинобудування в напрямку високої точності та високої швидкості діапазон застосування підшипників стає все ширшим і ширшим, а вимоги до продуктивності підшипників стають все вищими і вищими. Особливо в деяких особливих робочих середовищах металеві підшипники не можуть задовольнити потреби або навіть повністю не можуть працювати. Керамічні матеріали стали ідеальними матеріалами для високошвидкісного виготовлення прецизійних підшипників завдяки їх низькій щільності, високому модулю пружності, малому коефіцієнту лінійного розширення, зносостійкості, стійкості до високих температур і стійкості до корозії.
 

Переваги та характеристики кераміки з нітриду кремнію

Хоча нітрид кремнію не є найтвердішою та найміцнішою технічною керамікою, вважається, що він має найкраще поєднання механічних і фізичних властивостей у високоефективних підшипниках. Давайте розглянемо переваги нітриду кремнію в порівнянні з іншими матеріалами підшипників.

Порівняння характеристик 5 видів підшипникових матеріалів

 

термостійкість

Як правило, коли робоча температура сталевих підшипників перевищує 120 градусів, твердість зменшується, а також зменшується термін служби кочення. Нітрид кремнію має хороші температурні характеристики і особливо підходить для високотемпературних середовищ.

центробіжна сила

Щільність нітриду кремнію становить приблизно 3,24 × 103 кг/м3, тоді як щільність підшипникової сталі становить приблизно 7,8 × 103 кг/м3, що становить лише близько 40 відсотків щільності підшипникової сталі. Тому, коли елемент кочення використовує підшипник, підшипник може обертатися з високою швидкістю. Гасить збільшення навантаження на тіло кочення за рахунок відцентрової сили.

Коефіцієнт лінійного розширення

Коефіцієнт лінійного розширення нітриду кремнію становить приблизно 1/4 від коефіцієнта лінійного розширення підшипникової сталі, тому зміна розмірів із змінами температури невелика, тому його вигідно використовувати в середовищах із великими змінами температури.

Твердість, модуль пружності, коефіцієнт Пуассона

Оскільки коефіцієнт пружності нітриду кремнію приблизно в 1,5 рази перевищує коефіцієнт пружності підшипникової сталі, пружна деформація відносно навантаження невелика, а жорсткість відносно навантаження висока.

Стійкий до корозії, немагнітний, ізоляційний

Корозія є проблемою, коли сталеві підшипники використовуються для машин, що використовуються в хімічному машинному обладнанні, харчових, морських та інших відділах. У сильному магнітному середовищі, використовуючи сталеві підшипники, дрібний порошок, зношений із самого підшипника, адсорбується між елементами кочення та поверхнею кочення, що стане основною причиною раннього пошкодження відшаровування та підвищеного шуму підшипника.

Приготування керамічного порошку нітриду кремнію

Порошок нітриду кремнію для деталей підшипників вимагає таких важливих характеристик: висока чистота; висока однорідність і дрібні частинки; високий вміст фази. Метод отримання порошку нітриду кремнію, який найкраще відповідає цій вимозі, — це метод карботермічного відновного азотування, а його формула реакції: 3SiO2 плюс 6C плюс 2N2=Si3N4 плюс 6CO. Порошок, отриманий цим методом, містить менше металевих домішок і має високу чистоту. Частинки дрібні, а вміст фази високий, що відповідає вимогам до матеріалів для деталей підшипників.

Формування супутніх деталей підшипників із нітриду кремнію

Існує багато методів виготовлення компонентів підшипників із кераміки нітриду кремнію, таких як реакційне спікання, гаряче пресування, спікання без тиску та вторинне реакційне спікання. Для отримання повністю щільного матеріалу нітриду кремнію ідеально підходить гаряче ізостатичне пресування.

Обробка пов'язаних деталей із кераміки нітриду кремнію

Обробка відповідних деталей керамічних підшипників із нітриду кремнію в основному подібна до обробки сталевих деталей підшипників, а механізм шліфування в основному такий самий. Однак через велику різницю між різними властивостями нітриду кремнію та властивостями сталі існують значні відмінності в шліфувальних інструментах, коефіцієнтах обробки та шліфувальних сумішах при механічній обробці. Такі вимоги, як тип, форма, кількість, міцність, характеристики роздавлювання та характеристики зносу, різні. До абразивів, які зараз використовуються, в основному входять карбід кремнію, карбід бору та алмазний порошок.

Збірка керамічних підшипників з нітриду кремнію

Як правило, підшипники кочення складаються з чотирьох основних частин, а саме зовнішнього кільця, внутрішнього кільця, тіл кочення та сепаратора. Оскільки існує десять типів підшипників кочення, різні типи підшипників використовують різні форми обойми, тому методи складання підшипників також відрізняються.

Як важлива механічна базова частина, керамічні підшипники з нітриду кремнію є унікальними у світі нових матеріалів завдяки своїм відмінним характеристикам, з якими інші підшипники не можуть зрівнятися. В останні роки він потребує високотемпературних, високошвидкісних, кріогенних, легкозаймистих, вибухонебезпечних, сильних корозійних, вакуумних, електроізоляційних, немагнітних, сухого тертя та інших спеціальних умов роботи, незамінна заміна керамічних підшипників з нітриду кремнію поступово відбувається бути визнаним людьми.

Список гарячих керамічних кулькових підшипників