Bạn có biết vật liệu lý tưởng cho vòng bi - gốm silicon nitride?

Với sự phát triển của ngành sản xuất máy móc theo hướng độ chính xác cao và tốc độ cao, phạm vi ứng dụng của vòng bi ngày càng rộng hơn, yêu cầu về hiệu suất của vòng bi ngày càng cao. Đặc biệt trong một số môi trường làm việc đặc biệt, vòng bi kim loại không thể đáp ứng nhu cầu, hoặc thậm chí hoàn toàn không thể hoạt động. Vật liệu gốm đã trở thành vật liệu lý tưởng để sản xuất vòng bi chính xác tốc độ cao do mật độ thấp, mô đun đàn hồi cao, hệ số giãn nở tuyến tính nhỏ, khả năng chống mài mòn, khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn.
 

Ưu điểm và đặc điểm của gốm sứ silicon nitride

Mặc dù silicon nitride không phải là loại gốm kỹ thuật cứng nhất cũng không cứng nhất, nhưng nó được coi là có sự kết hợp tốt nhất giữa các tính chất cơ học và vật lý trong các ứng dụng ổ trục hiệu suất cao. Chúng ta hãy xem những ưu điểm của silicon nitride so với các vật liệu ổ trục khác.

So sánh hiệu suất của 5 loại vật liệu ổ trục

 

khả năng chịu nhiệt

Nói chung, khi nhiệt độ sử dụng của vòng bi thép vượt quá 120 độ, độ cứng sẽ giảm và tuổi thọ của con lăn cũng sẽ giảm. Silicon nitride có đặc tính nhiệt độ tốt và đặc biệt phù hợp với môi trường nhiệt độ cao.

lực ly tâm

Mật độ của silicon nitride là khoảng 3,24×103kg/m3, trong khi mật độ của thép chịu lực là khoảng 7,8×103kg/m3, chỉ bằng khoảng 40% mật độ của thép chịu lực. Do đó, khi phần tử lăn sử dụng ổ trục, ổ trục có thể quay với tốc độ cao. Ngăn chặn sự gia tăng tải trọng phần tử lăn do lực ly tâm.

Hệ số mở rộng tuyến tính

Hệ số giãn nở tuyến tính của silicon nitride bằng khoảng 1/4 so với thép chịu lực nên sự thay đổi kích thước theo sự thay đổi nhiệt độ là nhỏ nên rất có lợi khi sử dụng trong môi trường có sự thay đổi nhiệt độ lớn.

Độ cứng, mô đun đàn hồi, hệ số Poisson

Do hệ số đàn hồi của silicon nitride gấp khoảng 1,5 lần so với thép chịu lực nên độ biến dạng đàn hồi so với tải trọng nhỏ và độ cứng so với tải trọng cao.

Chống ăn mòn, không từ tính, cách nhiệt

Ăn mòn là một vấn đề khi vòng bi thép được sử dụng cho các máy móc được sử dụng trong thiết bị máy móc hóa chất, thực phẩm, hàng hải và các bộ phận khác. Trong môi trường từ tính mạnh, sử dụng vòng bi thép, bột mịn từ chính vòng bi bị hấp phụ giữa các phần tử lăn và bề mặt lăn, đây sẽ trở thành nguyên nhân chính dẫn đến hư hỏng bong tróc sớm và tăng tiếng ồn của vòng bi.

Chuẩn bị bột gốm Silicon Nitride

Bột silicon nitride cho các bộ phận ổ trục yêu cầu các đặc tính quan trọng sau: độ tinh khiết cao; hạt mịn và đồng đều cao; hàm lượng pha cao. Phương pháp điều chế bột silicon nitride đáp ứng tốt nhất yêu cầu này là phương pháp thấm nitơ khử bằng nhiệt khí và công thức phản ứng của nó là: 3SiO2 cộng 6C cộng 2N2=Si3N4 cộng 6CO. Bột thu được bằng phương pháp này chứa ít tạp chất kim loại và có độ tinh khiết cao. Các hạt mịn và hàm lượng pha cao, đáp ứng các yêu cầu của vật liệu cho các bộ phận chịu lực.

Đúc các bộ phận liên quan đến vòng bi gốm silicon nitride

Có nhiều phương pháp để chuẩn bị các thành phần liên quan đến ổ trục gốm silicon nitride, chẳng hạn như thiêu kết phản ứng, thiêu kết ép nóng, thiêu kết không áp suất và thiêu kết phản ứng thứ cấp. Để thu được vật liệu silicon nitride đậm đặc hoàn toàn, quá trình ép đẳng tĩnh nóng là lý tưởng.

Xử lý các bộ phận liên quan đến vòng bi gốm silicon nitride

Quá trình xử lý các bộ phận liên quan của vòng bi gốm silicon nitride về cơ bản tương tự như quá trình xử lý các bộ phận bằng thép chịu lực và cơ chế mài về cơ bản là giống nhau. Tuy nhiên, do sự khác biệt lớn giữa các tính chất khác nhau của silicon nitride và tính chất của thép, nên có sự khác biệt đáng kể về công cụ mài, hệ số xử lý và hỗn hợp mài trong gia công. Các yêu cầu như loại, hình dạng, số lượng, độ bền, đặc tính nghiền và đặc tính mài mòn là khác nhau. Các chất mài mòn hiện đang được sử dụng chủ yếu bao gồm cacbua silic, cacbua boron và bột kim cương.

Lắp ráp vòng bi gốm Silicon Nitride

Nói chung, vòng bi lăn bao gồm bốn phần chính, đó là vòng ngoài, vòng trong, các con lăn và lồng. Vì có mười loại vòng bi lăn, các loại vòng bi khác nhau sử dụng các dạng lồng khác nhau, do đó phương pháp lắp ráp vòng bi cũng khác nhau.

Là một bộ phận cơ bản quan trọng, vòng bi gốm silicon nitride là duy nhất trong thế giới vật liệu mới vì những đặc tính tuyệt vời của chúng mà các vòng bi khác không thể sánh được. Trong những năm gần đây, nó cần nhiệt độ cao, tốc độ cao, đông lạnh, dễ cháy, nổ, ăn mòn mạnh, chân không, cách điện, không từ tính, ma sát khô và các điều kiện làm việc đặc biệt khác, sự thay thế không thể thiếu của vòng bi gốm silicon nitride đang dần thay thế được mọi người công nhận.

Danh sách vòng bi gốm bán chạy