陶瓷轴承

新型陶瓷轴承的研究
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(山东轻工业学院材料科学与工程学院 山东济南垃圾锅炉 250300
摘要:近几年来,随着社会进步和科学技术的高速发展,轴承的使用环境和条件越来越多样化,对轴承的结构、材质和性能的要求也越来越高,一些高科技领域和某些特殊环境下工作的机械,如航空航天、核能、冶金、化工、石油、仪器、机械、电子、纺织、制药等工业,需要在高温、高速、高精度、真空、无磁性、无油润滑、强酸、强碱等特殊环境下工作。这些新的要求仅仅依靠对传统的金属轴承改进结构或改善润滑条件已经远远不能满足,必须开发新型材料,从根本上进行突破和创新。国内外研究发现某些陶瓷材料具有优异的性能,可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷的工作环境,并且又具有轴承材料所要求的全部重要特性,因此将陶瓷材料应用于轴承制造,已成为世界高新技术开发与应用的热点,成为机械工作材料技术革命的标志。
关键词:陶瓷;轴承;氧化锆;耐磨;
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引言塑料袋泳衣:研究陶瓷轴承,使越来越多的人认识和了解陶瓷轴承的优越性,并使用它。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!
1、简介
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。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。
2、主要特性
2.1高速
  陶瓷材料的重量仅为同等钢材重量的40%,密度小这一特点,可实现轴承的轻量化和高速化,使得陶瓷轴承在高速旋转时能够抑制因离心力作用引起的滚动体载荷的增加和打滑,陶瓷轴承的转速是钢制轴承的1.3~1.5倍,其DN值可达300万,例如角接触球轴承,由于具有一定的接触角,其滚动体与滚道面之间会产生旋转滑动,当采用密度小的陶瓷滚动体时,不仅旋转滑动小,而且对轴承发热和表面损伤均起到有益的作用,对于航空航天飞行器也是非常有益的。
2.2高刚性
  氮化硅陶瓷的弹性模量比金属高得多,是金属的1.5倍,因而受力后的弹性变形小,相对载荷的刚性高,大约可提高刚度15%~20%,从而减轻了机床的振动。在高精密系统中获得了良好的应用价值,如超精密机床的主轴、高精度的航天轴承等。
2.3长寿命
  由于陶瓷材料位错少,迁移率低,且具有高的硬度,一般较金属的硬度要高1倍多,能够减少磨损,使得陶瓷轴承具有好的耐磨性。此外,氮化硅陶瓷的机械强度并不低,其抗拉强度和抗弯强度与金属相当;而抗压强度极高,大约是金属材料的5~7倍,尤其是在高温条件下,仍能保持高的强度和硬度,即使在1200℃时强度也基本保持不变,在有异
物混入的情况下,陶瓷球很少产生剥落失效,因此,耐压痕性好的陶瓷轴承通常具有更长的寿命,一般较钢制轴承提高3~5倍。
2.4低发热
  由于氮化硅陶瓷材料的摩擦系数较小,大约是标准轴承钢的30%,所以与金属材料相比,氮化硅陶瓷的导热性能较差,因此陶瓷轴承工作时产生的热量较小,可延长润滑脂的寿命。
2.5低热膨胀
  氮化硅陶瓷的热膨胀系数大约是轴承钢的20%,因此陶瓷轴承随温度变化的尺寸变化量小,且产生的热预载较低,从而避免了过多的热量聚集成疲劳剥落失效,有益于在温度变化大的环境中使用。
2.6耐蚀性
  陶瓷性材料不活泼的化学特性,使陶瓷轴承具有一定的耐腐蚀性能,因此,陶瓷轴承可用于钢制轴承由于缺乏耐化学性而提前失效的所有应用场合,如化工机械设备、食品、海洋等部门使用的机械以及原子能设备中的应用。
2.7无磁性
  在强磁环境中,使用钢制轴承时,从轴承本身磨损下来的微粉被吸附在滚动体和滚道面之间,成为轴承提前剥落损坏、噪声增大的主要原因,由于陶瓷轴承是完全非磁性,且具有正常的承载能力,所以可用于需要完全非磁性轴承的场合。
2.8绝缘性
  陶瓷材料的常退电阻率比较高,可作为较好的绝缘材料,使轴承免遭电弧损伤。
2.9、自润滑性
陶瓷轴承可实现自润滑。
3、主要用途
  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、尼龙模杯66,聚醚酰亚氨,氧化锆、 氮化硅,不锈钢或特种航空铝制造,从而扩了陶瓷轴承的应用面。

本文发布于:2024-09-23 00:22:01,感谢您对本站的认可!

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