سخت، مقاوم در برابر سایش، و یک همراه قابل اعتماد برای شرایط نامطلوب.--- بلبرینگ سرامیکی

مطالب

بلبرینگ کامل سرامیکی

بلبرینگ سرامیکی هیبریدی

یاطاقان توپی{0}خود تراز

بلبرینگ سرامیکی چیست؟
بلبرینگ های سرامیکی دسته ای از یاتاقان های غلتشی هستند که از مواد سرامیکی برای برخی یا همه حلقه ها و عناصر نورد استفاده می کنند. از جمله معمول ترین موارد زیر است. بلبرینگ سرامیکی کامل اینها معمولاً به این معنی است که عناصر نورد مانند گلوله ها، و هر دو حلقه، یعنی داخلی و خارجی، از مواد سرامیکی هستند (معمولاً نیترید سیلیکون Si3N4 یا زیرکونیا ZrO2). به این صورت است که هم عناصر نورد و هم حلقه ها سرامیکی هستند. بلبرینگ سرامیکی هیبریدی این مورد معمولی تر است. این معمولاً به این معنی است که عناصر نورد مانند گلوله‌ها، سرامیکی هستند (معمولاً نیترید سیلیکون Si3N4)، در حالی که حلقه‌های داخلی و خارجی از فولاد متداول کروم با کربن بالا هستند. در این حالت عناصر نورد سرامیکی و حلقه ها فولادی هستند.

ویژگی های اصلی
سختی بسیار بالا و مقاومت در برابر سایش: نیترید سیلیکون (Si3N4)، یک ماده سرامیکی معمولی، دارای سختی قابل توجهی بیشتر از فولاد بلبرینگ است که باعث افزایش مقاومت در برابر سایش و عمر مفید یاتاقان، به ویژه در شرایط نامطلوب روانکاری می شود.
چگالی بسیار کمتر و نیروی گریز از مرکز کمتر: توپ های سرامیکی تقریباً 40 درصد سبک تر از توپ های فولادی هستند. از این رو، در کاربردهای با سرعت بالا، نیروی گریز از مرکز بسیار کمتری تولید می‌کنند که بار اعمال شده به حلقه بیرونی یاتاقان را کاهش می‌دهد و تولید گرمای اصطکاکی را کاهش داده و حداکثر سرعت عملیاتی را افزایش می‌دهد.
ضریب اصطکاک بسیار پایین: ضریب اصطکاک بین سرامیک و فلز کمتر از ضریب اصطکاک بین دو جزء فلزی است که باعث عملکرد نرم‌تر یاتاقان و در نتیجه تلفات توان و گرمای کمتری می‌شود.
مقاومت در برابر خوردگی چشمگیر: مواد سرامیکی مقاومت استثنایی در برابر خوردگی ناشی از آب، اسیدها، قلیایی ها و نمک ها از خود نشان می دهند که کاربرد آنها را در شرایط شدید امکان پذیر می کند.
پایداری حرارتی: مواد سرامیکی پایداری حرارتی بسیار بیشتری نسبت به فولاد بلبرینگ دارند (به عنوان مثال Si3N4 به طور مداوم بیش از 800 درجه کار می کند) و عملکرد خود را به دلیل تمپر شدن از دست نمی دهند.
استحکام دی الکتریک: سرامیک ها به دلیل مقاومت الکتریکی بالایی که دارند می توانند از فرسایش الکتریکی ناشی از جریان های عبوری از یاتاقان جلوگیری کنند.
غیر مغناطیسی: یاتاقان‌های سرامیکی به دلیل ساختارشان با آهن‌ربا تعامل ندارند و می‌توان از آنها در مجموعه‌هایی استفاده کرد که باید از تداخل مغناطیسی اجتناب شود.

انواع و ترکیبات رایج
بلبرینگ‌های سرامیکی کامل: بلبرینگ‌های شیار عمیق سرامیکی: در کاربردهایی با بارهای سبک و متوسط ​​در محیط‌های خورنده، دمای بالا و غیر مغناطیسی استفاده می‌شوند. یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای سرامیکی کامل: در کاربردهایی که نیاز به بار ترکیبی دارند، به عنوان مثال دوک‌های با سرعت بالا استفاده می‌شوند. بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی: بلبرینگ های شیار عمیق سرامیکی هیبریدی: رایج ترین نوع تماس هیبریدی، دارای مزایای توپ های سرامیکی و ظرفیت بارگذاری و صرفه جویی در حلقه های فولادی است. یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای سرامیکی هیبریدی: این یاتاقان‌ها اغلب در دوک‌های ماشین ابزار با سرعت بالا، دوک‌های موتوردار و موارد مشابه، با عملکرد سرعت بالا و توانایی حمل بارهای محوری استفاده می‌شوند.

مزایا و معایب
از مزایای این محصول می توان به راندمان سایش عالی با عمر مفید بسیار طولانی و حداکثر سرعت بهینه اشاره کرد که حتی در{0}} کارهای با سرعت بالا به خوبی کار می کند. مقاومت در برابر خوردگی و دمای بالا می تواند حتی در محیط های سخت نیز به خوبی کار کند. و با توجه به اینکه محصول دارای عایق الکتریکی، غیر مغناطیسی و چگالی کم است، محصول را دارای اصطکاک کم می‌کند، بنابراین در عملکرد کارآمدتر است. برخی از نکات منفی شامل هزینه بالای ناشی از فرآیند دشوار و ساخت مواد و شکنندگی محصول است. مواد سرامیکی چقرمگی ضعیفی دارند، می توانند نسبت به ضربه حساس شوند و در حین نصب می توانند آن را ضعیف کنند.
این مواد همچنین به تمرکز تنش حساس هستند و در صورت وجود بریدگی ها، آسیب های سطحی یا هرگونه ترک به راحتی می توانند کار نکنند و عملکرد خود را از دست بدهند. این مواد همچنین دارای ضریب انبساط حرارتی پایینی هستند و تاثیر مهم‌تر ناشی از عدم تطبیق بلبرینگ‌های سرامیکی با سرامیک کامل است. در این شرایط می توان انتظار داشت که مواد تغییرات دمایی زیادی داشته باشند.

حوزه های کاربردی اصلی
بلبرینگ های سرامیکی برای آستانه های عملیاتی شدید و الزامات عملکرد بالا بهینه هستند. دوک های ماشین ابزار با سرعت بالا/ دوک های موتوری: یاتاقان های تماس زاویه ای سرامیکی هیبریدی برای سرعت و دقت بالا حیاتی هستند و در عین حال حداقل افزایش دما را تضمین می کنند. هوافضا: اجزای موتور با دمای بالا و سرعت بالا مانند واحدهای برق کمکی (APU) و سایر اجزای موتور. تجهیزات شیمیایی و پزشکی: پمپ ها، میکسرها و ابزار پزشکی (دریل های دندانپزشکی، سانتریفیوژها) که در آنها مقاومت در برابر خوردگی، عقیمی یا غیر مغناطیسی لازم است. مسابقات اتومبیل رانی و{5}}قطعات نهایی: گیربکس مسابقه، موتورهای{{6} با عملکرد بالا، توربوشارژرها، و غیره. محیط های خلاء: برای جلوگیری از آلودگی ناشی از تبخیر روان کننده های معمولی، مانند تجهیزات برای تولید نیمه هادی. نیرو و انرژی: ژنراتورهای توربین بادی (عایق)، سیستم های بلبرینگ شناور مغناطیسی و غیره.

نتیجه گیری
یاتاقان‌های سرامیکی با استفاده از مزیت‌های{0} ویژه مواد، بهترین عملکرد را در شرایط شدید مانند سرعت بالا، دماهای بالا، خوردگی، غیر مغناطیسی و خلاء دارند. در جایی که یاتاقان های فولادی سنتی خراب می شوند، یاتاقان های سرامیکی غالب هستند. اگرچه هزینه و مقاومت در برابر ضربه چالش‌هایی هستند، اما در مواردی که عملکرد، قابلیت اطمینان و سازگاری شدید با محیط ضروری است، بلبرینگ‌های سرامیکی یک گزینه قوی هستند و اغلب باید دارای گزینه باشند.