大約27,000塊瓷磚覆蓋著NASA航天飛機的外部 - 這是一種可重復使用的航天器,將宇航員運送到地球的低軌道上。作為大氣再入產生的1650攝氏度的隔熱層,這些瓷磚說明了陶瓷材料令人印象深刻的抵抗力。陶瓷令人印象深刻的性能也被用于軸承。在這里,精密軸承專家 SMB Bearings 的董事總經理 Chris Johnson 解釋了全陶瓷軸承和混合陶瓷軸承的規格、功能和差異。
陶瓷主要用于軸承,因為該材料具有耐腐蝕和耐溫性能。陶瓷是惰性的,而金屬是反應性的,使陶瓷能夠抵抗腐蝕性物質,如海水和許多化學品,包括酸和堿。由于陶瓷軸承不會腐蝕,因此與鋼制替代品相比,它們需要的維護更少,并且可以在高度惡劣的環境中使用。
不出所料,這些耐腐蝕性能使陶瓷軸承可用于許多行業,從食品和化工生產到海洋和水下應用。
但是,存在一些混淆。通常,人們所說的陶瓷軸承實際上是混合陶瓷軸承。那么,全陶瓷和混合選項有什么區別呢?
陶瓷軸承
全陶瓷軸承具有陶瓷套圈和滾珠,以及由PEEK或PTFE制成的合成保持架,或者根本沒有保持架。它們對酸和堿具有很強的耐受性,因此適合在腐蝕性很強的環境中使用。氮化硅 (Si3N4) 軸承在沒有保持架的情況下使用時,可以加熱到 800 攝氏度的溫度。這些特性與輕質特性相結合,重量僅為鋼制軸承的 45%,是傳統金屬軸承的不可思議的替代品。
全陶瓷軸承也是非磁性的,這意味著它們可用于 MRI 掃描儀等醫療設備或任何有強磁場的應用。然而,陶瓷軸承的硬度越高,也意味著脆性越大,因此,它們不能很好地承受沖擊載荷。
混合
當大多數人想到陶瓷軸承時,他們通常實際上指的是混合版本。混合陶瓷軸承介于全陶瓷和鋼兩種類型之間。當他們使用陶瓷球時,這些軸承與金屬內圈和外圈配對。使用這種組合可以實現比全陶瓷選項更高的速度,因為脆性較小的金屬環在高速或負載下不容易發生突然的災難性故障。
盡管在設計上差異很小,但混合陶瓷軸承的要求與全陶瓷軸承有很大不同。例如,雖然全陶瓷軸承不需要潤滑,但混合陶瓷軸承需要潤滑。然而,盡管陶瓷球仍然會磨損鋼環,但由于陶瓷球的低摩擦系數和輕便性,混合陶瓷軸承將比鋼軸承更好地應對邊際潤滑。
在非常低的速度下使用混合陶瓷軸承時,可能不需要潤滑。然而,由于這些軸承通常被選用于比全陶瓷軸承更高的速度應用,因此建議進行適當的潤滑。帶有高速保持架的精密混合陶瓷軸承能夠達到非常高的速度,因此它們可用于機床主軸等。
當選擇混合版本而不是全陶瓷版本時,軸承的耐腐蝕性能也會受到影響。雖然陶瓷球具有很強的抵抗力,但由于使用了金屬環,即使它們是不銹鋼,整體耐腐蝕性水平也會降低。
選擇陶瓷軸承還是混合陶瓷軸承的決定將取決于成本、應用和軸承使用環境的惡劣性。雖然您的應用可能不需要具有 NASA 航天飛機極端耐溫性的陶瓷軸承,但更好地了解不同類型的軸承應該會讓您更容易做出決定。