陶瓷材料應(yīng)用于軸承制造行業(yè)

Word版本，下載可自由編輯陶瓷材料應(yīng)用于軸承制造行業(yè)隨著社會(huì)長(zhǎng)進(jìn)和科學(xué)技術(shù)的高速進(jìn)展，軸承的使用環(huán)境和條件越來(lái)越多樣化，對(duì)軸承的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和性能的要求也越來(lái)越高，一些高科技領(lǐng)域和某些特別環(huán)境下工作的機(jī)械，如航空航天、核能、冶金、化工、石油、儀器、機(jī)械、電子、紡織、制藥等工業(yè)，需要在高溫、高速、高精度、真空、無(wú)磁性、無(wú)油潤(rùn)滑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等特別環(huán)境下工作。這些新的要求僅僅依賴對(duì)傳統(tǒng)的金屬軸承改進(jìn)結(jié)構(gòu)或改善潤(rùn)滑條件已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足，必需開(kāi)發(fā)新型材料，從根本上舉行突破和創(chuàng)新。國(guó)內(nèi)外討論發(fā)覺(jué)某些陶瓷材料具有優(yōu)異的性能，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴(yán)酷的工作環(huán)境，并且又具有軸承材料所要求的所有重要特性，因此將陶瓷材料應(yīng)用于軸承創(chuàng)造，已成為世界高新技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的熱點(diǎn)，成為機(jī)械工作材料技術(shù)革命的標(biāo)志。

氮化硅陶瓷軸承主要用于4個(gè)方面：1、高速軸承；2、高溫軸承；3、真空用軸承，4、腐蝕用軸承。氮化硅陶瓷軸承之所以能夠在特別環(huán)境和狀況下工作，徹低得益于氮化硅陶瓷的性能。氮化硅陶瓷使得陶瓷軸承具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、高速

陶瓷材料的分量?jī)H為同等鋼材分量的40％，密度小這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)軸承的輕量化和高速化，使得陶瓷軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠抑制因離心力作用引起的滾動(dòng)體載荷的增強(qiáng)和打滑，陶瓷軸承的轉(zhuǎn)速是鋼制軸承的1.3～1.5倍，其DN值可達(dá)300萬(wàn)，例如角接觸球軸承，因?yàn)榫哂幸欢ǖ慕佑|角，其滾動(dòng)體與滾道面之間會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)，當(dāng)采納密度小的陶瓷滾動(dòng)體時(shí)，不僅旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)小，而且對(duì)軸承發(fā)熱和表面損傷均起到有益的作用，對(duì)于航空航天飛翔器也是十分有益的。

2、高剛性

氮化硅陶瓷的彈性模量比金屬高得多，是金屬的1.5倍，因而受力后的彈性變形小，相對(duì)載荷的剛性高，大約可提升剛度15％～20％，從而減輕了機(jī)床的振動(dòng)。在高精密系統(tǒng)中獲得了良好的應(yīng)用價(jià)值，如超精密機(jī)床的主軸、高精度的航天軸承等。

3、長(zhǎng)壽命

因?yàn)樘沾刹牧衔诲e(cuò)少，遷移率低，且具有高的硬度，普通較金屬的硬度要高1倍多，能夠削減磨損，使得陶瓷軸承具有好的耐磨性。此外，氮化硅陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度并不低，其抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度與金屬相當(dāng)；而抗壓強(qiáng)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(qiáng)度和硬度，即使在1200℃時(shí)強(qiáng)度也基本保持不變，在有異物混入的狀況下，陶瓷球很少產(chǎn)生剝落失效，因此，耐壓痕性好的陶瓷軸承通常具有更長(zhǎng)的壽命，普通較鋼制軸承提升3～5倍。

4、低發(fā)熱

因?yàn)榈杼沾刹牧系哪Σ料禂?shù)較小，大約是標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼的30％，所以與金屬材料相比，氮化硅陶瓷的導(dǎo)熱性能較差，因此陶瓷軸承工作時(shí)產(chǎn)生的熱量較小，可延伸潤(rùn)滑脂的壽命。

5、低熱膨脹

氮化硅陶瓷的熱膨脹系數(shù)大約是軸承鋼的20％，因此陶瓷軸承隨溫度變化的尺寸變化量小，且產(chǎn)生的熱預(yù)載較低，從而避開(kāi)了過(guò)多的熱量聚攏成疲勞剝落失效，有益于在溫度變化大的環(huán)境中使用。

6、耐蝕性

陶瓷性材料不活潑的化學(xué)特性，使陶瓷軸承具有一定的耐腐蝕性能，因此，陶瓷軸承可用于鋼制軸承因?yàn)槿狈δ突瘜W(xué)性而提前失效的全部應(yīng)用場(chǎng)合，如化工機(jī)械設(shè)備、食品、海洋等部門(mén)使用的機(jī)械以及原子能設(shè)備中的應(yīng)用。

7、無(wú)磁性

在強(qiáng)磁環(huán)境中，使用鋼制軸承時(shí)，從軸承本身磨損下來(lái)的微粉被吸附在滾動(dòng)體和滾道面之間，成為軸承提前剝落損壞、噪聲增大的主要緣由，因?yàn)樘沾奢S承是徹低非磁性，且具有正常的承載能力，所以可用于需要徹低非磁性軸承的場(chǎng)合。

8、絕緣性

陶瓷材料的常退電阻率比較高，可作為較好的絕緣材料，使軸承免遭電弧損傷。

總之，采納陶瓷材料創(chuàng)造軸承，可極大地?cái)U(kuò)展?jié)L動(dòng)軸承在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。目前世界各國(guó)討論、生產(chǎn)、銷售陶瓷軸承的公司無(wú)數(shù)，但大多為混合軸承，即軸承滾動(dòng)體為陶瓷材料，內(nèi)外圈為鋼制材料。我國(guó)在陶瓷軸承討論方面起步較晚，國(guó)家自八五開(kāi)頭將陶瓷球軸承討論與開(kāi)發(fā)列入科技攻關(guān)項(xiàng)目，并注入了大量資金，一些科研院所和企業(yè)也做出了有益探究，取得了可喜的成績(jī)，但目前仍處于實(shí)驗(yàn)討論階段。影響陶瓷材料在球軸承中廣泛應(yīng)用的主要緣由是它的難加工性和過(guò)高的創(chuàng)造成本。山東臨沂沂德鋼球創(chuàng)造有限責(zé)任公司科研人員對(duì)陶瓷軸承球的討論方面取得了很大發(fā)展，加工速度較國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)提升一倍以上，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)G5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)我國(guó)陶瓷軸承實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商品化的進(jìn)程可起到一定的推動(dòng)作用。固然，陶瓷軸承的討論還處于初期，其討論遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，還需要在以下幾方面進(jìn)一步討論、探究：

一是討論適應(yīng)范圍更寬、潤(rùn)滑條件更惡劣條件下陶瓷軸承的滾動(dòng)接觸性能；

二是討論陶瓷軸承相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)協(xié)作設(shè)計(jì)，以及加工的牢靠性和經(jīng)濟(jì)性；

三是陶瓷軸承