Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2023-02-02 Herkunft:粉体圈儿
Eine große Anzahl von Experimenten hat gezeigt, dass die „Kugel“ der schwächste Teil von Präzisionslagern ist, die in Hochgeschwindigkeitsumgebungen arbeiten, und dass etwa 60–70 % der Ausfälle von Hochgeschwindigkeitslagern durch unterschiedlich starke Stahlkugelermüdung verursacht werden. Um die Leistung von Hochgeschwindigkeitslagern zu verbessern und ihre Ermüdungslebensdauer zu verlängern, kann der Einsatz von Strukturkeramik zur Herstellung von Kugel- oder anderen Lagerteilen im In- und Ausland die Leistung und Lebensdauer von „Hochgeschwindigkeitslagern“ erheblich verbessern.
Es gibt eine große Auswahl an Keramiken, aber bei Lageranwendungen, bei denen eine hohe Leistung erforderlich ist, gilt Siliziumnitrid als das Material mit den besten kombinierten mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Der wichtige Grund liegt darin, dass andere Keramiken auf katastrophale Weise beschädigt werden, während Siliziumnitridkeramiken auf ähnliche Weise beschädigt werden wie das Versagen von Lagerstahl, d. h. durch lokale Abplatzungen. Daher kann als Wälzlagermaterial unter dem Gesichtspunkt der Wälzermüdungslebensdauer und Zuverlässigkeit nur Siliziumnitrid kompetent sein! Im Folgenden erfolgt eine einfache Analyse der Vorteile von Siliziumnitrid-Lagermaterialien und ihrer Herstellung.
①Kleiner als die Dichte, geringe Zentrifugalkraft – besser für Hochgeschwindigkeitsbetrieb
Die Dichte von Siliziumnitrid-Keramikmaterial beträgt etwa 3,2 x 103 kg/m3, während die Dichte von Lagerstahl etwa 7,8 x 103 kg/m3 beträgt. Die Dichte von Siliziumnitridkeramik beträgt nur etwa 40 % der Dichte von Wälzlagerstahl. Wenn der Wälzkörper Siliziumnitridkeramik verwendet, kann das Lager den Anstieg der Wälzkörperlast, der durch die Zentrifugalkraft bei hoher Drehzahl verursacht wird, wirksam verhindern. Daher ist die Verwendung von Siliziumnitridkugeln niedriger Dichte für die Hochgeschwindigkeitsentwicklung von Lagern förderlicher.
②Hitzebeständigkeit – kann sich an Arbeitsbedingungen mit höheren Temperaturen anpassen
Bei einer allgemeinen Einsatztemperatur von Stahllagern über 120 °C verringert sich die Härte und die Lebensdauer der Walzen verringert sich ebenfalls. Allerdings behält Siliziumnitrid seine ursprüngliche Härte im Bereich von 400℃ vollständig bei und erst bei etwa 800℃ begannen seine Härte und Festigkeit abzunehmen. Daher ist Siliziumnitridmaterial für Lager, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen eingesetzt werden, sehr gut geeignet. Zum Beispiel: Flugzeugtriebwerke, Gasturbinen, Kernreaktorsysteme, Röntgenröhren-Wolframscheiben sowie Raketen, Raumfahrzeuge.
③ Kleiner linearer Ausdehnungskoeffizient – kann im Bereich der Umgebungstemperaturänderung verwendet werden
Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Siliziumnitrid beträgt etwa 1/4 des von Lagerstahl, sodass die Größenänderung des Siliziumnitrid-Lagermaterials bei Temperaturänderung gering ist. Daher kann das Lager aus Siliziumnitrid-Keramikmaterial wirksam verhindern, dass das Lagermaterial aufgrund der durch die Temperaturänderung verursachten Größenänderung „blockiert“. Um den stabilen Betrieb der Geräte zu gewährleisten, reduzieren Sie den durch Geräteausfälle verursachten Verlust.
④Hervorragende Selbstschmierleistung
Siliziumnitrid-Keramikmaterial selbst hat Anti-Reibungs-, Anti-Verschleiß- und Schmierfunktionen, unter schlechten Schmierbedingungen, wie z. B. Magerölschmierung, keine Öl-Trockenreibung, zeigt eine überlegene Anti-Reibungs-Selbstschmierleistung, hat einen guten Notfallzustand und kann einen plötzlichen Ausfall der Ausrüstung durch den Verlust effektiv vermeiden.
Heißgepresste Siliziumnitridkugel wird nach 10 Jahren Arbeit „glatt“.
⑤ Stabile chemische Eigenschaften – Korrosionsbeständigkeit
Siliziumnitrid weist eine gute chemische Beständigkeit gegenüber den meisten Säuren und Basen auf. Nur Flusssäure oder eine Mischung aus Salzsäure und Salpetersäure kann Siliziumnitrid korrodieren. Daher kann das aus Siliziumnitrid hergestellte Lagermaterial lange Zeit in korrosiven Säuren, Laugen, Salzen und anderen Lösungen aufbewahrt werden. Im Vergleich zu Stahllagern ist seine durchschnittliche Lebensdauer 4-25-mal höher als die von Edelstahllagern. Kann in der chemischen Maschinenausrüstung, in der Lebensmittel-, Schifffahrts-, Abwasserbehandlungs- und anderen Abteilungen verwendet werden, in denen Maschinen verwendet werden, um die durch Korrosion verursachten Probleme zu reduzieren.
⑥ Kein Magnetismus, Isolierung
In der stark magnetischen Umgebung wird beim Einsatz von Stahllagern durch die Abnutzung des Lagers selbst Pulver auf dem Wälzkörper und der Wälzoberfläche adsorbiert, was zur Hauptursache für frühzeitige Schäden durch Abplatzungen und erhöhte Geräuschentwicklung der Lager wird. Die Verwendung von Lagerstahl für Traktionsmotoren von Schienenfahrzeugen führt zu elektrischer Korrosion und verkürzt die Lebensdauer der Traktionsmotorlager. Durch die Verwendung von isoliertem Keramik-Siliziumnitrid-Lagermaterial kann die Wirkung elektrischer Korrosion auf das Lager wirksam verbessert werden.
Siliziumnitrid-Keramikkugeln sind ein wichtiger Bestandteil von Siliziumnitrid-Keramiklagern. Der Herstellungsprozess von Siliziumnitrid-Keramikkugeln kann in vier Phasen unterteilt werden. Die erste Stufe ist die Aufbereitung des Si3N4-Rohmaterials, das heißt, das Si3N4-Pulver und die Sinteradditive werden in einem bestimmten Verhältnis gleichmäßig gemischt. Die zweite Stufe ist das Formen von Siliziumnitrid-Keramikkugeln, häufig verwendetes Extrusionsformen, Spritzgießen, Trockenpressen und Verfugen sowie andere Formverfahren. Die dritte Stufe ist das Sintern mit si3N4-Keramikkugeln. Zu den Sintermethoden gehören atmosphärisches Sintern, Heißpresssintern, Drucksintern und heißisostatisches Sintern. Die vierte Stufe ist die Nachbearbeitung der Schleifbearbeitung, nämlich Grobschleifen, Feinschleifen, Grobschleifen, Feinpolieren und Polieren.
① Herstellung von hochwertigem Siliziumnitridpulver
Die wichtigsten Synthesemethoden für Siliziumnitridpulver sind die Siliziumnitridmethode und die chemische Synthesemethode. In China wird die Siliziumnitrid-Methode verwendet. Im Vergleich zu dem durch chemische Syntheseverfahren hergestellten Pulver weist das durch letztere hergestellte Pulver eine hohe Reinheit, gute Sphärizität, hohe Sinteraktivität und einen geringen Einfluss auf die Stabilität des Siliziumrohmaterials auf, das das bevorzugte Rohmaterial für die Herstellung hochpräziser Siliziumnitrid-Kugellager ist.
②Leistungsmangel
Im Vergleich zu Wälzlagerstahl sind die geringe Zähigkeit, die hohe Härte und die mäßige Biegefestigkeit immer noch die fatalen Schwächen der gegenüber Beschädigungen und Defekten empfindlichen Siliziumnitrid-Keramikmaterialien. Eine hohe Zuverlässigkeit von Siliziumnitrid-Keramiklagern erfordert eine vollständige zerstörungsfreie Prüfung. Der Unterschied in den mechanischen Eigenschaften von Keramiklagern führt zu offensichtlichen Änderungen in der Steifigkeit von Keramiklagern, was zu offensichtlichen Änderungen in der Stützsteifigkeit, der dynamischen Reaktion und einer zusätzlichen dynamischen Belastung des Rotorsystems führt.
③Die Einschränkung der Präzisionsschleiftechnologie
Um hochpräzise High-End-Siliziumnitrid-Kugellager herzustellen, besteht die erste Aufgabe darin, hochpräzise Siliziumnitrid-Keramikkugeln herzustellen. Die grundlegenden Punkte zur Gewährleistung einer hochpräzisen Massenproduktion von Siliziumnitridkugeln sind:
● die Oberfläche der Siliziumnitridkugel, um eine gleichmäßige Schleifwahrscheinlichkeit zu erreichen, das heißt, um sicherzustellen, dass jedes Partikel auf der Kugel die gleiche Schleifwahrscheinlichkeit hat;
● Schleifeffizienz mit automatischer Größenauswahl, d. h. automatisches Prioritätsschleifen in großer Kugel- oder Längsachsenrichtung;
● Die Schleiftechnologie lässt sich leicht in großem Maßstab industrialisieren und kostengünstig herstellen. Allerdings können nicht alle Arten von Schleiftechniken, über die in China öffentlich berichtet wird, die oben genannten drei Anforderungen gleichzeitig erfüllen.
④Wälzkontaktermüdung des Siliziumnitrid-Kugellagers
Eine große Anzahl von Studien hat gezeigt, dass die RCF-Leistung (Rollkontaktermüdung) von Si3N4-Kugeln von ihrem Produktionstechnologieniveau abhängt und dass es viele Hauptfaktoren gibt, die ihre Leistung beeinflussen, die sich grob zusammenfassen lassen als Poren, Oberflächenmikrorisse (ringförmige/lineare Form), Oberflächenfestigkeit, Eigenspannung, Oberflächenrauheit und andere interne Ursachen sowie Schmierbedingungen, Last, Geschwindigkeit und andere externe Ursachen. Der Einfluss der oben genannten Faktoren sollte bei der Herstellung von Siliziumnitrid-Kugellagern vollständig berücksichtigt werden.
Oberflächenmikrostruktur eines Siliziumnitrid-Keramiklagers
Welche Vorteile bietet die Verwendung von Siliziumnitrid-Keramiklagern?
Siliziumnitrid-Keramiklager bieten im Vergleich zu herkömmlichen Stahllagern eine hohe Temperaturbeständigkeit, eine geringe Wärmeausdehnung und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.
2.Wie schwierig ist es, Siliziumnitrid-Keramik-Lagermaterial herzustellen?
Die Herstellung von Siliziumnitrid-Keramik-Lagermaterial kann aufgrund der zum Sintern erforderlichen hohen Temperaturen und der Notwendigkeit einer präzisen Steuerung des Herstellungsprozesses eine Herausforderung darstellen.
3.Was macht Siliziumnitrid zu einer beliebten Wahl für Keramiklager?
Siliziumnitrid wird wegen seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, einschließlich hoher Härte, Verschleißfestigkeit und geringer Reibung, bevorzugt und eignet sich daher ideal für Hochleistungsanwendungen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie.
4.Wie schneidet Siliziumnitrid im Vergleich zu anderen keramischen Lagermaterialien ab?
Siliziumnitrid bietet Vorteile gegenüber anderen Keramikmaterialien wie Siliziumkarbid und Aluminiumoxid, einschließlich höherer Festigkeit, Zähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit, was es zur bevorzugten Wahl für anspruchsvolle Anwendungen macht.
5. Können Siliziumnitrid-Keramiklager in rauen Umgebungen eingesetzt werden?
Ja, Siliziumnitrid-Keramiklager eignen sich aufgrund ihrer hervorragenden Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Korrosion und extremen Temperaturen gut für den Einsatz in rauen Umgebungen, was sie zu einer zuverlässigen Wahl für kritische Anwendungen macht.
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