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陶瓷材料應用于軸承制造行業

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陶瓷材料應用于軸承制造行業

發布日期:2018-05-23 作者: 點擊:

随着社會進步和科學技術的高速發展,軸承的使用環境和條件越來越多樣化,對軸承的結構、材質和性能的要求也越來越高,一些高科技領域和某些特殊環境下工作的機械,如航空航天、核能、冶金、化工、石油、儀器、機械、電子、紡織、制藥等工業,需要在高溫、高速、高精度、真空、無磁性、無油潤滑、強酸、強堿等特殊環境下工作。

這些新的要求僅僅依靠對傳統的金屬軸承改進結構或改善潤滑條件已經遠遠不能滿足,必須開發新型材料,從根本上進行突破和創新。國内外研究發現某些陶瓷材料具有優異的性能,可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴酷的工作環境,并且又具有軸承材料所要求的全部重要特性,因此将陶瓷材料應用于軸承制造,已成為世界高新技術開發與應用的熱點,成為機械工作材料技術革命的标志。

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氮化矽陶瓷軸承主要用于4個方面:1、高速軸承;2、高溫軸承;3、真空用軸承,4、腐蝕用軸承。氮化矽陶瓷軸承之所以能夠在特殊環境和情況下工作,完全得益于氮化矽陶瓷的性能。氮化矽陶瓷使得陶瓷軸承具有以下優點:

1、高速

陶瓷材料的重量僅為同等鋼材重量的40%,密度小這一特點,可實現軸承的輕量化和高速化,使得陶瓷軸承在高速旋轉時能夠抑制因離心力作用引起的滾動體載荷的增加和打滑,陶瓷軸承的轉速是鋼制軸承的1.3~1.5倍,其DN值可達300萬,例如角接觸球軸承,由于具有一定的接觸角,其滾動體與滾道面之間會産生旋轉滑動,當采用密度小的陶瓷滾動體時,不僅旋轉滑動小,而且對軸承發熱和表面損傷均起到有益的作用,對于航空航天飛行器也是非常有益的。

2、高剛性

氮化矽陶瓷的彈性模量比金屬高得多,是金屬的1.5倍,因而受力後的彈性變形小,相對載荷的剛性高,大約可提高剛度15%~20%,從而減輕了機床的振動。在高精密系統中獲得了良好的應用價值,如超精密機床的主軸、高精度的航天軸承等。

3、長壽命

由于陶瓷材料位錯少,遷移率低,且具有高的硬度,一般較金屬的硬度要高1倍多,能夠減少磨損,使得陶瓷軸承具有好的耐磨性。此外,氮化矽陶瓷的機械強度并不低,其抗拉強度和抗彎強度與金屬相當;而抗壓強度極高,大約是金屬材料的5~7倍,尤其是在高溫條件下,仍能保持高的強度和硬度,即使在1200℃時強度也基本保持不變,在有異物混入的情況下,陶瓷球很少産生剝落失效,因此,耐壓痕性好的陶瓷軸承通常具有更長的壽命,一般較鋼制軸承提高3~5倍。

4、低發熱

由于氮化矽陶瓷材料的摩擦系數較小,大約是标準軸承鋼的30%,所以與金屬材料相比,氮化矽陶瓷的導熱性能較差,因此陶瓷軸承工作時産生的熱量較小,可延長潤滑脂的壽命。


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