陶瓷轴承性价比,浅谈陶瓷轴承

2019-10-25 作者:关于js06游戏   |   浏览(83)

  第一,由于陶瓷几乎不怕腐蚀,所以,陶瓷滚动轴承适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。

普通轴承钢AISI52100、不锈钢AISI440、氮化硅和氧化锆四种轴承材料性能对照情况,陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件,由于其具有金属轴承所无法比拟的优良性能,抗高温、超强度等在新材料世界独领风骚。近十多年来,在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。可能很多人对陶瓷轴承不是很了解,也正是因为不了解才会让人感兴趣。别急,今天我就为大家介绍下陶瓷轴承用途,陶瓷轴承性价比,帮助有这方面需求的朋友们能更进一步的了解陶瓷轴承。

新材料与表面工程技术在滚动体中的应用1

  第二,由于陶瓷滚动小球的密度比钢低,重量更要轻得多,因此转动时对外圈的离心作用可降低40%,进而使用寿命大大延长。

普通轴承钢AISI52100、不锈钢AISI440、氮化硅和氧化锆四种轴承材料性能对照情况,陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件,由于其具有金属轴承所无法比拟的优良性能,抗高温、超强度等在新材料世界独领风骚。近十多年来,在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。可能很多人对陶瓷轴承不是很了解,也正是因为不了解才会让人感兴趣。别急,今天我就为大家介绍下陶瓷轴承用途,陶瓷轴承性价比,帮助有这方面需求的朋友们能更进一步的了解陶瓷轴承

引言 随着机械工业技术的发展,对轴承提出了更高的要求。提高轴承性能的途径有: ①采用先进的设计技术; ②采用先进的制造技术; ③采用新材料; ④采用先进的管理理念和方法。 本文探讨新材料及表面工程技术在滚动体制造中的应用。 常用滚动体材料 1、高碳铬轴承钢 高碳铬轴承钢包括GCr15、GCr9、GCr6、GCr15SiMn等,用于制造通常工作条件下的轴承滚动体,目前用量占滚动体生产量的85%以上。 2、渗碳轴承钢 渗碳轴承钢包括08、10、25、15Mn、G20CrMo、G20{TodayHot}CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo等,用于制造耐冲击轴承滚动体。一般碳钢球用于制造价格较低的轴承,合金渗碳轴承钢用于制造汽车、轧机轴承等。 3、不锈轴承钢 不锈轴承钢包括9Cr18、9Cr18Mo、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr17Ni2、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等,用于制造腐蚀介质中的轴承滚动体。 特殊滚动体材料 1、高温轴承钢 高温轴承钢包括Cr4Mo4V、W9Cr4V2Mo、Cr15Mo4V、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等,用于制造耐高温轴承滚动体,用于燃气轮机、航空发动机等高温高速轴承。 2、中碳轴承钢 中碳轴承钢包括GCr10、40CrA、65Mn、50CrNiA、55SiMoV等,用于制造受冲击载荷的滚动体,如55SiMoV用于制造涡轮钻具轴承的滚动体。 3、无磁轴承材料 无磁轴承材料包括G52、G60、25Cr18Ni10W、Ocr40Ni55A13、QBe2.0、NiCu28-2.5-1.5。 ①G52用于制造无磁高温高压水轴承滚动体。 ②G60用于制造无磁高温高真空及氧化性介质中的轴承滚动体。 ③25Cr18Ni10W用于制造无磁轴承滚动体。④Ocr40Ni55A13用于制造无磁轴承滚动体。⑤QBe2.0用于无磁低温耐腐蚀轴承滚动体。 ⑥NiCu28-2.5-1.5用于制造无磁耐腐蚀钢球。 新型滚动体材料 1、工程陶瓷材料 工程陶瓷材料包括氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硼陶瓷。 ①氮化硅陶瓷:制造高速或高温、耐腐蚀精密陶瓷轴承球或滚子。 ②氧化锆陶瓷:制造高温、耐腐蚀中低速陶瓷轴承球或滚动子。 ③氮化硼陶瓷:制造高温、耐腐蚀、自润滑全陶瓷{HotTag}轴承。 表一工程陶瓷材料性能及轴承钢性能的比较----------------------------------------------------------------------------项目/氮化硅氧化锆氮化硼轴承钢材料Si3N4ZrO2BNGCr15----------------------------------------------------------------------------密度3.25.8~6.051.8~2.197.85硬度1700莫氏2700抗弯强度7001200600~8002400断裂韧性6~87~1425弹性模量320150~22080208热膨胀系数3.28.7~11.42~7.511.8电阻率1017~10181010101610-1~1使用温度800800900300尺寸稳定性好好好差耐腐蚀性能好好好差---------------------------------------------------------------------------- 2、氮化硅陶瓷材料 其特点是: ①多晶材料,晶体结构属六方晶系。 ②氮化硅陶瓷外观呈灰白、蓝灰、灰黑色。 ③理论密度:3.19±0.1g/cm3,密度低。 ④高硬度,良好的耐磨性,低磨擦系数(自配磨0.02~0.07),自润滑性好。 ⑤耐高温,抗热震性较好。 ⑥具有较高的断裂韧性,抗冲击性能较好。 ⑦耐腐蚀性好,能耐所有酸腐蚀,能抗弱碱腐蚀,对大多数强碱和熔盐不稳定。 ⑧与轴承钢相近的接触疲劳寿命,相似的疲劳剥落形式。 ⑨氮化硅粉末性能: 粒度0.5~0.8μm,低的杂质含量和氧含量<2wt%,α相含量>90wt%。 ⑩氮化硅粉末制造方法: A、硅粉直接氮化法3Si+2N2→Si3N4 国内普遍采用的方法,需经球磨得到细粉,易引入杂质。 B、硅亚胺分解法SiCl4+6NH3→Si2+4NH4Cl 3Si2→Si3N4+N2+3H2 粉末纯度高,细度细且均匀,制造成本高。 C、碳热还原氮化法3SiO2+2N2+6C→Si3N4+6CO D、化学气相沉积法3SiCl4+4NH3→Si3N4+12HCl 需激化诱导,粉末纯度高,细度细且均匀,制造成本极高。 致密氮化硅陶瓷制造方法: A、热压氮化硅 方法:氮化硅混合粉末在石墨模具中,同时加热和但轴向加压,烧结温度1650~1850℃,压力15~30MPa,保温时间1~4h。特点:致密,基本达到理论密度,制品形状简单,难于批量化生产,可制造滚子毛坯,成品价格昂贵。 B、常压烧结氮化硅 方法:氮化硅混合粉末经模压或冷等静压成形,用烧结炉在N2气氛中烧结,温度1700~1800℃,时间几小时,压力0.1MPa。 特点:成本低,易于批量生产,相对密度95~99%,孔隙较多,不适宜制造轴承球。 C、气氛压力烧结氮化硅 方法:氮化硅混合粉末经冷等静压成形,用气氛压力烧结炉在高压N2气氛中烧结,烧结温度1800℃,时间数小时,压力5~10MPa。 特点:性能好,致密(相对密度97~99%),易于批量生产,国内普遍采用,可制造轴承球,成本较高。 D、热等静压烧结氮化硅 方法:氮化硅混合粉经模压或冷等静压成形,S或GPS烧结后,用热等静压炉,Ar2或N2气做压力传递介质,在高温(1700~1999℃)高压(150~200MPa)下使氮化硅致密,使原已烧结过的RBSN、SSN、SRBSN进一步排除气孔。添加剂含量低。 特点:性能优异,基本完全致密,可批量生产,可制造高性能陶瓷轴承球,国外普遍采用,成本高。 小结 陶瓷轴承滚动子:HPSNHIPSN 陶瓷轴承球:GPSSNHIPSN 一般用途的陶瓷球:SSNSRBSN 3、氧化锆陶瓷材料 其特点是: ①晶体结构:部分稳定氧化锆,立方相结构+单斜相结构。 ②较高的韧性(所有陶瓷材料中较高的),抗弯强度可达1300MPa,但断裂韧性对温度敏感,高温应用时应注意。 ③常用的氧化锆陶瓷为Mg-PSZ。 ④高硬度,耐磨损,不易划伤对偶件。 ⑤耐腐蚀,对多数酸碱稳定。 ⑥接触疲劳寿命与轴承相差较大,不适宜制造高速重载陶瓷轴承。 ⑦可制造轻载中低速腐蚀场合的陶瓷轴承。 ⑧氧化锆粉末制造方法: 锆英石砂与焦碳和氯气在800~1200℃发生氯化反应生成气相ZrCl4和SiCl4。

  第三,陶瓷受热胀冷缩的影响比钢小,因而在轴承的间隙一定时,可允许轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作。

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  第四,由于陶瓷的弹性模量比钢高,受力时不易变形,因此有利于提高工作速度,并达到较高的精度。

陶瓷轴承介绍

  陶瓷轴承具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑、高转速等特性。可用于极度恶劣的环境及特殊工况,可广泛应用于航空、航天、航海、石油、化工、汽车、电子设备,冶金、电力、纺织、泵类、医疗器械、科研和国防军事等领域,是新材料应用的高科技产品。

陶瓷轴承针对国防工业中恶劣环境下的调整、重载、低温、无润滑工况而开发,是新材料、新工艺、新结构的完美结合。将其转化为民用技术,陶瓷球轴承可以完全覆盖现在的精密、中速以上全钢轴承的所有应用领域。陶瓷轴承的内径、外径等尺寸均为国家制定钢质轴承的P4、P5、P6级的标准尺寸。因陶瓷材料热胀系数低,传热性能小,弹性衡量小等特点,安装配合需加以注意。

  陶瓷轴承的套圈及滚动体采用全陶瓷材料,有氧化锆(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(Sic)三种。保持器采用聚四氟乙烯、尼龙66,聚醚酰亚氨,氧化锆、氮化硅,不锈钢或特种航空铝制造,从而扩大陶瓷轴承的应用面。

陶瓷轴承优点

  医疗器械、低温工程、光学仪器、高速机床、高速电机、印刷机械、食品加工机械。

第一,由于陶瓷几乎不怕腐蚀,所以,陶瓷滚动轴承适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。

  在航空航天、航海、核工业、石油、化工、轻纺工业、机械、冶金、电力、食品、机车、地铁、高速机床及科研国防军事技术等领域需要在高温、高速、深冷、易燃、易爆、强腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦等特殊工况下工作,陶瓷轴承不可或缺的替代作用正在被人们逐渐地认识。

第二,由于陶瓷滚动小球的密度比钢低,重量更要轻得多,因此转动时对外圈的离心作用可降低40%,进而使用寿命大大延长。

  随着加工技术的不断进步,工艺水平的日益提高,陶瓷轴承的成本不断下降,已经从过去只在一些高、精、尖领域小范围内应用,逐步推广到国民经济各个工业领域,产品市场价格也逐渐接近实用化,达到用户可接受的程度,陶瓷轴承大面积应用的浪潮已经涌来!

第三,陶瓷受热胀冷缩的影响比钢小,因而在轴承的间隙一定时,可允许轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作。

  (1)、高速轴承:具有耐寒性、受力弹性小、抗压力大、导热性能差、自重轻、摩擦系数小等优点,可应用在12000转/分-75000转/分的高速主轴及其它高精度设备中;

第四,由于陶瓷的弹性模量比钢高,受力时不易变形,因此有利于提高工作速度,并达到较高的精度。

  (2)、耐高温轴承:材料本身具有耐高温度1200℃,且自润滑好,使用温度在100℃-800℃间不产生因温差造成的膨胀。可应用在炉窑,制塑、制钢等高温设备中;

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  (3)、耐腐蚀轴承:材料本身具有耐腐蚀的特性,可应用在强酸、强碱、无机、有机盐、海水等领域,如:电镀设备,电子设备,化工机械、船舶制造、医疗器械等。

陶瓷轴承用途

  (4)、防磁轴承:因无磁不吸粉尘,可减少轴承提前剥落、噪声大等。可用在退磁设备。精密仪器等领域。

陶瓷轴承具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑、高转速等特性。可用于极度恶劣的环境及特殊工况,可广泛应用于航空、航天、航海、石油、化工、汽车、电子设备,冶金、电力、纺织、泵类、医疗器械、科研和国防军事等领域,是新材料应用的高科技产品。

  (5)、电绝缘轴承:因电阻力高,可免电弧损伤轴承,可用在各种要求绝缘的电力设备中。(6)、真空轴承:因陶瓷材料独具的无油自润滑特性,在超高真空环境中,可克服普通轴承无法实现润滑之难题。注:以上五种类别轴承,同一套轴承可应用到高温、高速、酸碱、磁场、非绝缘中,但因材料性能有所不同(请参阅稀土陶瓷材料性能表)故请客户选择产品时,根据自己所应用的场合,来挑选材料最适合的陶瓷轴承。

陶瓷轴承的套圈及滚动体采用全陶瓷材料,有氧化锆、氮化硅、碳化硅三种。保持器采用聚四氟乙烯、尼龙66,聚醚酰亚氨,氧化锆、 氮化硅,不锈钢或特种航空铝制造,从而扩大陶瓷轴承的应用面。

  氧化锆全陶瓷轴承具抗磁电绝缘、耐磨耐腐蚀、无油自润滑、耐高温耐高寒等特点,可用于极度恶劣环境及特殊工况。套圈及滚动体采用氧化锆(ZrO2)陶瓷材料,保持器使用聚四氟乙烯(PTFE)作为标准配置,一般也可使用玻璃纤维增强的尼龙66(RPA66-25),特种工程塑料(PEEK,PI),不锈钢(AISISUS316),黄铜(Cu)等。

陶瓷轴承应用领域

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医疗器械、低温工程、光学仪器、高速机床、高速电机、印刷机械、食品加工机械。

  氮化硅全陶瓷轴承套圈及滚动体采用氮化硅(Si3N4)陶瓷材料,一般也可使用RPA66-25,PEEK,PI,以及酚醛夹布胶木管等。SiN4制全陶瓷轴承相比较ZrO2材料可适用于更高转速及负荷能力,以及适用于更高的环境温度。同时可提供用于高速高精度高刚性主轴的精密陶瓷轴承,最高制造精度达P4至UP级。

在航空航天、航海、核工业、石油、化工、轻纺工业、机械、冶金、电力、食品、机车、地铁、高速机床及科研国防军事技术等领域需要在高温、高速、深冷、易燃、易爆、强腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦等特殊工况下工作,陶瓷轴承不可或缺的替代作用正在被人们逐渐地认识。

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随着加工技术的不断进步,工艺水平的日益提高,陶瓷轴承的成本不断下降,已经从过去只在一些高、精、尖领域小范围内应用,逐步推广到国民经济各个工业领域,产品市场价格也逐渐接近实用化,达到用户可接受的程度,陶瓷轴承大面积应用的浪潮已经涌来!

  满装球型全陶瓷轴承一面带添球缺口,因采用无保持架结构设计,可以比标准结构的轴承装入多的陶瓷球,从而提高其负荷能力,另外还可避免因保持架材料的限制,可达到陶瓷保持架型全陶瓷轴承耐腐蚀及耐温效果。该系列轴承不适宜较高转速,安装时应注意将缺口面装于不承受轴向负荷的一端。

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  混合陶瓷球特别是氮化硅球具有低密度、高硬度、低摩擦系数,耐磨、自润滑及刚性好等特点,特别适合做高速、高精度及长寿命混合陶瓷球轴承的滚动体(内外圈为金属)。一般内外圈采用轴承钢(GCr15)或不锈钢(AISI440C),陶瓷球可选用ZrO2,Si3N4,或SiC材料。

陶瓷轴承性价比

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陶瓷轴承的性能价格比远远优于全钢轴承,寿命可比现在使用的轴承寿命提高3倍以上,可节省大量的停机检修时间、降低废品率、减少库存轴承备件等。与轴承钢性能比较,自重是轴承钢的30%—40%,可减少因离心力产生的动体载荷的增加和打滑。因高耐磨、转速是轴承钢的1.3-1.5倍,可减少因高速旋转产生的沟道表面损伤。弹性模量高于轴承钢1.5倍。受力弹性小,可减少因载荷量高所产生的变形。硬度是轴承钢的1倍,可减少磨损。抗压是轴承钢5-7倍。热膨胀系数小于轴承钢20%。摩擦系数小于轴承钢30%,可减少因摩擦产生的热量,可减少因高温引起的轴承提前剥落失效。抗拉、抗弯与金属同等。

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