中文名 | 陶瓷球軸承 | 應用領域 | 工程陶瓷產品的開發(fā)應用 |
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其他佚名 | 滾動體使用熱壓Si3N4陶瓷球 | 優(yōu)????點 | 標準化程度高 |
S????S | 表示不銹鋼 | S | 表示不銹鐵 |
陶瓷球軸承組成
因為陶瓷球本身具有自潤滑性能,所以潤滑可以按使用要求,可以有潤滑脂也可以不加潤滑脂。密封件也是可以按使用要求,決定陶瓷球軸承是否帶密封件。保持器也是可以按使用要求是否采用。那么套圈、滾動體是軸承兩個不可缺少的要素,當這兩個要素不是同一種材料時,就有了混合軸承(Hybrid construction bearing)的說法。當滾動體采用陶瓷材料時就定義為混合陶瓷球軸承(Hybrid construction ceramic ball bearing)。常用的陶瓷球材料有氧化鋯(ZRO2)和氮化硅(SI3N4);常用的套圈材料有軸承鋼(GCR15)和不銹鐵(440、440C)及不銹鋼(304、316、316L)。
按照使用環(huán)境、轉速、負荷、溫度,及使用時的要求,陶瓷球軸承的套圈和滾動體可以由以上材料互相組合,并起到不同的使用效果。
陶瓷球軸承的代號:
HY 套圈材料 軸承型號 密封型式——球的材料 ——保持器材料 ——潤滑脂
套圈材料:S表示不銹鐵 SS表示不銹鋼 具體用什么材料可以用掛號標注說明
陶瓷球軸承特點
實踐證明,作為軸承材料還必須具有在不同溫度下的尺寸穩(wěn)定性,以保證軸承在溫度變化的工作環(huán)境下,保持精密的尺寸和精確的配合,在特殊環(huán)境下還必須具備抗腐蝕、抗分解能力.總之,用以制造滾動軸承零件的陶瓷材料應具備以下性能特點: 1)低密度.由于滾動體密度減小,高速工作時其離心載荷也減小,從而可在更高轉速下工作. 2)中等彈性模量.彈性模量太大會因應力集中而降低軸襯的承載能力. 3)熱膨脹系數小.減小對溫度變化的敏感性,使軸承工作溫度范圍更寬. 4)高抗壓強度.抗壓強度高是滾動軸承承受高應力的需要. 5)高硬度和高韌性.這兩個特性相結合可獲得較好的表面粗糙度;而且能防止外界粒子和沖擊的損傷. 6)良好的抗?jié)L動接觸疲勞性和具有剝落失效模式. 7)特殊場合應具有耐高溫、耐腐蝕和穩(wěn)定性.
套圈和滾動體接觸點受到外加負荷和旋轉的作用,因而反復產生接觸壓力和變形。由于鋼制軸承自身材料性能特點,軸承失效的主要形式是疲勞剝落,疲勞壽命短,應用范圍受到很大限制。而陶瓷材料具有低密度,中等彈性模量,熱膨脹系數小,硬度高,耐高溫,耐腐蝕,無磁等優(yōu)點,以氮化硅陶瓷球為滾動體的陶瓷球軸承可顯著提高軸承接觸疲勞壽命,極大拓展了滾動軸承的應用領域,已廣泛應用于各種高精度、高轉速機床,汽車、賽車、地鐵、電機、航空發(fā)動機、石油化工機械、冶金機械等領域。
陶瓷球熱膨脹系數小,在高溫環(huán)境下不會因為溫度的原因導致軸承球膨脹,這樣大大提高了整個軸承的使用溫度,普通軸承的溫度在160度左右,陶瓷球的可以達到220度以上。
陶瓷球具有無油自潤滑屬性,陶瓷球摩擦系數小,所以陶瓷球軸承具有很高的轉速.據統(tǒng)計采用陶瓷球的軸承是一般軸承的轉速1.5倍以上的轉速。
陶瓷球可以不加任何油脂,也就是說即使油脂干掉,軸承還是可以運作的,這樣就避免了普通軸承中因為油脂干掉導致的軸承過早損壞現象的發(fā)生.據我們測試以及一些客戶的反饋使用陶瓷球后的軸承的使用壽命是普通軸承的2-3倍。
最后一點也是最重要的一點,絕緣,采用陶瓷球的軸承,可以使軸承的內外圈之間絕緣,因為陶瓷球是絕緣體,在軸承的內外圈之間用陶瓷球,就可以達到絕緣的效果.這樣就使軸承能夠在導電的環(huán)境下使用了.滾動軸承由套圈、滾動體、保持器、潤滑脂、密封件組成,當滾動體采用陶瓷材料后,此滾動軸承就定義為陶瓷球軸承。
在工程陶瓷產品的開發(fā)應用中,陶瓷球軸承是工程陶瓷在工業(yè)領域廣泛應用的典型范例,受到很多國家的高度重視.在高速精密軸承中,應用最多的是混合陶瓷球軸承,即滾動體使用熱壓Si3N4陶瓷球,軸承...
陶瓷球規(guī)格參考: 陶瓷球體材質:碳鋼/不銹鋼 陶瓷球芯材質:結構陶瓷 公稱通徑:DN80 公稱壓力:PN10~63 適用溫度:-20℃~300℃ 適用行業(yè):電廠除塵、煤化工、冶金、石油化工、硅粉輸送等
陶瓷球不同需要不同功能價格,建議詳細說明一下,
陶瓷球熱膨脹系數小,在高溫環(huán)境下不會因為溫度的原因導致軸承球膨脹,這樣大大提高了整個軸承的使用溫度,普通軸承的溫度在160度左右,陶瓷球的可以達到220度以上. 馬 13-967-37-76-90
陶瓷球具有無油自潤滑屬性,陶瓷球摩擦系數小,所以陶瓷球軸承具有很高的轉速.據統(tǒng)計采用陶瓷球的軸承是一般軸承的轉速1.5倍以上的轉速.
陶瓷球可以不加任何油脂,也就是說即使油脂干掉,軸承還是可以運作的,這樣就避免了普通軸承中因為油脂干掉導致的軸承過早損壞現象的發(fā)生.據我們測試以及一些客戶的反饋使用陶瓷球后的軸承的使用壽命是普通軸承的2-3倍.
最后一點也是最重要的一點,絕緣,采用陶瓷球的軸承,可以使軸承的內外圈之間絕緣,因為陶瓷球是絕緣體,在軸承的內外圈之間用陶瓷球,就可以達到絕緣的效果.這樣就使軸承能夠在導電的環(huán)境下使用了.滾動軸承由套圈、滾動體、保持器、潤滑脂、密封件組成,當滾動體采用陶瓷材料后,此滾動軸承就定義為陶瓷球軸承。
陶瓷球軸承氮化硅陶瓷材料在軸承中的應用
陶瓷軸承的應用領域日益廣泛,但在工業(yè)領域中成功應用的還是陶瓷球軸承.應用較多的為氮化硅陶瓷球軸承.它的優(yōu)點是:極限轉速高、精度保持性好、啟動力矩小、 剛度高、干運轉性好、壽命長,非常適合于在高速、高溫以及腐蝕、輻射條件下保持高精度、長時間運轉,主要用于數控機床和高速精密機械中,如高速電主軸軸承、機床主軸軸承、牙鉆軸承、儀器儀表用軸承,計算機硬盤驅動器軸承等.此外,氮化硅陶瓷的硬度比軸承鋼高1倍,彈性模量約高1/3,在相同載荷的條件下,氮化硅陶瓷的彈性變形小,所以,使用陶瓷球軸承的機床主軸具有良好的運轉精度.
混合型陶瓷軸承已成功地應用于高速機床的主軸中,并已進入實用化階段,如日本牧野等公司生產的HPM型超精密車床等,主軸轉速為16 000 r/min,而美國MIKRO公司生產的HSM700高速加工中心,主軸轉速已達到42 000 r/min,切削速度提高了5~10 倍.此外,混合型陶瓷軸承還用應在電主軸、渦流分子泵等高轉速的設備中.
陶瓷軸承作為一種重要的機械基礎件,由于其具有金屬軸承所無法比擬的優(yōu)良性能,抗高溫、超強度等在新材料世界獨領風騷。近十多年來,在國計民生的各個領域中得到了日益廣泛的應用。航空航天、航海、核工業(yè)、石油、化工、輕紡工業(yè)、機械、冶金、電力、食品、機車、地鐵、高速機床及科研國防軍事技術等領域需要在高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強腐蝕、真空、電絕緣、無磁、干摩擦等特殊工況下工作,產品市場價格也逐漸接近實用化,達到用戶可接受的程度,陶瓷軸承大面積應用的浪潮已經涌來。
20世紀60年代以來,隨著陶瓷材料的開發(fā)與應用,陶瓷軸承也得以發(fā)展.美國諾頓公司已將氮化硅陶瓷軸承應用在航天飛機的液壓泵上,軸承的運轉速度提高了50%~100%,美國一家公司向美國宇航工業(yè)供應的陶瓷軸承已在800*(2的高溫下使用;日本主要飛機發(fā)動機制造商石川島播還將鋼一陶瓷混合軸承及全陶瓷軸承在發(fā)動機上進行了試驗.
1. 低密度:由于陶瓷滾動體材料密度低,離心載荷小,從而可在更高轉速下工作,而且產生熱量較少。
2. 中等彈性模量:陶瓷滾動體的彈性模量比鋼制滾動體高,則軸承的動態(tài)剛度提高,但是彈性模量太大會因應力集中而降低軸承的承載能力。
3. 熱膨脹系數小: 熱膨脹系數小有助于減小對溫度變化的敏感性,從而防止卡死。對混合滾子軸承,可適用的運轉速度范圍更寬。
4. 抗壓強度高: 抗壓強度高是滾動軸承承受高接觸應力的需要(對于陶瓷材料,其強度通常是通過三點或四點彎曲試驗測得的斷裂模量決定)。
5. 高硬度和高韌性: 這兩個特性相結合可獲得較好的表面粗糙度,而且能防止外界硬質粒子和沖擊的損傷。
6. 良好的抗?jié)L動接觸疲勞特性: 此性能對軸承滾動體的要求至關重要。
7. 剝落失效形式: 如果滾動體在工作中失效,則應是疲勞剝落,該實效形式在卡死前有預兆,是一種造成危害最小的實效形式。 在一些應用條件較高的應用領域陶瓷材料還具備一些特殊性能。
8. 耐高溫和穩(wěn)定性: 在高達800℃高溫環(huán)境中能穩(wěn)定保持其機械性能。
9. 耐腐蝕: 在氧化和腐蝕環(huán)境,尤其是在反復滾動而擠掉表面油膜的接觸區(qū)應具有抗氧化和腐蝕穩(wěn)定性。
工業(yè)用氮化硅陶瓷材料和軸承鋼的性能力
密度(Kg/m3) 3250 7800 楊氏模量(GPa) 310 210 抗壓強度(MPa) >3500
斷裂模量(MPa) 700-1000 維氏硬度(GPa) 14-18 8 韌性(MPa· m1/2) 5-8 16-20
熱膨脹系數(×10-2/°K) 3 12 熱傳導率(W/mK) 20 30 比熱(J/KgK) 800 450
使用上限溫度(°K) 1050 400-600 抗熱沖擊 高 很高 滾動接觸疲勞失效形式 剝落 剝落
由于陶瓷球軸承是一種重要的機械基礎零部件,它具有金屬軸承無法比擬的優(yōu)異性能,因此,在各個領域中都得到了日益廣泛的應用.從應用的效果上看,最突出的效果是較大地提高了軸承的使用壽命和極限轉速,為發(fā)展高速、高精度機床提供了基礎零部件.另外,在高溫、腐蝕、絕緣、真空等行業(yè)的應用也已取得了良好效果.基于它應用范圍廣,因此,為其發(fā)展帶來了更大的生機和活力.
另外,開發(fā)者應注意那些金屬軸承無法勝任的、而陶瓷軸承完全有能力去替代的最普通的工作.如污水處理、海洋開發(fā)、石油勘探、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品工業(yè)等諸多領域中實際使用的一般精度等級,中、低轉速,要求軸承能夠有耐一定濃度的酸、堿、鹽腐蝕,耐幾百度高溫,不導磁、電,無毒性,可在無油或利用工作介質自身潤滑的工作領域.這些領域應用的軸承占特種軸承應用的比例非常大,市場廣闊,值得我們開發(fā).研發(fā)機構應抓住機遇,開拓市場,降低制造成本,促進高性能陶瓷材料的規(guī)?;a,使具有廣闊市場前景的陶瓷材料的應用早日實現產業(yè)化.
陶瓷軸承的應用領域日益廣泛,但在工業(yè)領域中成功應用的還是陶瓷球軸承.應用較多的為氮化硅陶瓷球軸承.它的優(yōu)點是:極限轉速高、精度保持性好、啟動力矩小、剛度高、干運轉性好、壽命長,非常適合于在高速、高溫以及腐蝕、輻射條件下保持高精度、長時間運轉,主要用于數控機床和高速精密機械中,如高速電主軸軸承、機床主軸軸承、牙鉆軸承、儀器儀表用軸承,計算機硬盤驅動器軸承等.此外,氮化硅陶瓷的硬度比軸承鋼高1倍,彈性模量約高1/3,在相同載荷的條件下,氮化硅陶瓷的彈性變形小,所以,使用陶瓷球軸承的機床主軸具有良好的運轉精度.
混合型陶瓷軸承已成功地應用于高速機床的主軸中,并已進入實用化階段,如日本牧野等公司生產的HPM型超精密車床等,主軸轉速為16 000 r/min,而美國MIKRO公司生產的HSM700高速加工中心,主軸轉速已達到42 000 r/min,切削速度提高了5~10 倍.此外,混合型陶瓷軸承還用應在電主軸、渦流分子泵等高轉速的設備中.
陶瓷軸承作為一種重要的機械基礎件,由于其具有金屬軸承所無法比擬的優(yōu)良性能,抗高溫、超強度等在新材料世界獨領風騷。近十多年來,在國計民生的各個領域中得到了日益廣泛的應用。航空航天、航海、核工業(yè)、石油、化工、輕紡工業(yè)、機械、冶金、電力、食品、機車、地鐵、高速機床及科研國防軍事技術等領域需要在高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強腐蝕、真空、電絕緣、無磁、干摩擦等特殊工況下工作,產品市場價格也逐漸接近實用化,達到用戶可接受的程度,陶瓷軸承大面積應用的浪潮已經涌來。
20世紀60年代以來,隨著陶瓷材料的開發(fā)與應用,陶瓷軸承也得以發(fā)展.美國諾頓公司已將氮化硅陶瓷軸承應用在航天飛機的液壓泵上,軸承的運轉速度提高了50%~100%,美國一家公司向美國宇航工業(yè)供應的陶瓷軸承已在800*(2的高溫下使用;日本主要飛機發(fā)動機制造商石川島播還將鋼一陶瓷混合軸承及全陶瓷軸承在發(fā)動機上進行了試驗.
1. 低密度:由于陶瓷滾動體材料密度低,離心載荷小,從而可在更高轉速下工作,而且產生熱量較少。
2. 中等彈性模量:陶瓷滾動體的彈性模量比鋼制滾動體高,則軸承的動態(tài)剛度提高,但是彈性模量太大會因應力集中而降低軸承的承載能力。
3. 熱膨脹系數小: 熱膨脹系數小有助于減小對溫度變化的敏感性,從而防止卡死。對混合滾子軸承,可適用的運轉速度范圍更寬。
4. 抗壓強度高: 抗壓強度高是滾動軸承承受高接觸應力的需要(對于陶瓷材料,其強度通常是通過三點或四點彎曲試驗測得的斷裂模量決定)。
5. 高硬度和高韌性: 這兩個特性相結合可獲得較好的表面粗糙度,而且能防止外界硬質粒子和沖擊的損傷。
6. 良好的抗?jié)L動接觸疲勞特性: 此性能對軸承滾動體的要求至關重要。
7. 剝落失效形式: 如果滾動體在工作中失效,則應是疲勞剝落,該實效形式在卡死前有預兆,是一種造成危害最小的實效形式。 在一些應用條件較高的應用領域陶瓷材料還具備一些特殊性能。
8. 耐高溫和穩(wěn)定性: 在高達800℃高溫環(huán)境中能穩(wěn)定保持其機械性能。
9. 耐腐蝕: 在氧化和腐蝕環(huán)境,尤其是在反復滾動而擠掉表面油膜的接觸區(qū)應具有抗氧化和腐蝕穩(wěn)定性。
工業(yè)用氮化硅陶瓷材料和軸承鋼的性能力
密度(Kg/m3) 3250 7800 楊氏模量(GPa) 310 210 抗壓強度(MPa) >3500
斷裂模量(MPa) 700-1000 維氏硬度(GPa) 14-18 8 韌性(MPa· m1/2) 5-8 16-20
熱膨脹系數(×10-2/°K) 3 12 熱傳導率(W/mK) 20 30 比熱(J/KgK) 800 450
使用上限溫度(°K) 1050 400-600 抗熱沖擊 高 很高 滾動接觸疲勞失效形式 剝落 剝落
陶瓷軸承和陶瓷球軸承是軸承大類中一支奇葩,是新工藝、新材料、新結構的一種完美的結合。作為承運機械轉動的基礎件,由于其具有金屬軸承所無法比擬的優(yōu)良性能,在各種特殊環(huán)境、惡劣環(huán)境下得到廣泛的應用。因為具有抗高溫、耐低寒、耐腐蝕、絕電、阻磁、低密度、高強度等性能在新材料世界獨領風騷。
近十多年來,在國計民生的各個領域中得到了日益廣泛的應用。在航空航天、航海、核工業(yè)、石油、化工、輕紡工業(yè)、機械、冶金、電力、新能源、食品、機車、地鐵、高速機床及科研國防軍事技術等領域需要在高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強腐蝕、真空、電絕緣、無磁、干摩擦、易生銹等特殊工況下工作,陶瓷軸承不可或缺的替代作用正在被人們逐漸地認識。隨著加工技術的不斷進步,工藝水平的日益提高,陶瓷軸承的成本不斷下降,已經從過去只在一些高、精、尖領域小范圍內應用,逐步推廣到國民經濟各個工業(yè)領域。批量化的生產使市場價格也逐漸接近實用化,達到用戶可接受的程度。通過不同行業(yè)批量化、長時間的使用考驗。許多成功的案例體味到了陶瓷軸承和陶瓷球軸承所帶來的免維護、長壽命、高穩(wěn)定、低成本的優(yōu)越性。陶瓷軸承和陶瓷球已從研究、試制階段走向批量化生產的階段,大面積應用的浪潮已經涌來。
陶瓷球軸承的分類
按材料分:陶瓷軸承可以分為氧化鋯陶瓷軸承、氮化硅陶瓷軸承、復合陶瓷材料軸承。
按結構分:陶瓷軸承可以分為:氧化鋯帶保持器陶瓷軸承、氮化硅帶保持器陶瓷軸承、復合帶保持器陶瓷軸承。一般陶瓷軸承的保持器材料以聚四氟乙烯(PTFE)作為標準配置,還可以采用玻璃纖維增強的尼龍66(GRPA66-25),特種工程塑料(PEEK,PI),不銹鋼(SUS316、SUS304),黃銅(Cu)等。陶瓷材料保持架因兜孔加工、成型技術等難題,現還較少采用;由于保持器的材料限制針對特種使用場合又開發(fā)了無保持器的氧化鋯滿球全陶瓷軸承和氮化硅滿球全陶瓷軸承和復合滿球陶瓷軸承。
按材料的完整性分:上面所說到的陶瓷軸承的主要部件內外圈和滾動體多是采用陶瓷材料,就定義為陶瓷軸承;如果軸承的內外圈和滾動體有一部分不是采用陶瓷材料時我們就定義為混合陶瓷軸承。混合陶瓷軸承中運用比較廣泛的就是球采用陶瓷材料稱為陶瓷球軸承,可分為氧化鋯陶瓷球軸承、氮化硅陶瓷球軸承。
不同材料和不同結構的陶瓷軸承和陶瓷球軸承在使用時需要注意的問題也各不相同,具體細節(jié)請查詢陶瓷軸承和陶瓷球軸承的專業(yè)生產廠家獲取更多的幫助。
第一套陶瓷軸承誕生在美國(NASA)宇航局,自1972年第一套陶瓷軸承研制成功后,世界各國就一直在競相開發(fā)、研制新一代更高性能的陶瓷軸承,經過近四拾年的努力陶瓷軸承最突出的效果是較大幅度地提高了軸承的使用壽命和極限轉速,為發(fā)展高速和超高速、高精密機床提供了基礎零部件。除此以外,在高溫、腐蝕、絕緣、真空、化工等行業(yè)的應用也已取得了良好效果。當今世界著名的軸承公司無一不在研發(fā)、生產陶瓷軸承和陶瓷球軸承,而產品的質量高低,已成為衡量其企業(yè)實力的一個重要標志。據不完全統(tǒng)計,國外能夠生產陶瓷軸承的有:美國、日本、德國、法國、俄羅斯、韓國、英國等十幾個國家。其中陶瓷球軸承的生產在國外起步較早,運用的場合范圍較廣,比如數控機床用陶瓷球軸承、磨床電主軸用陶瓷球軸承、機床滾珠絲杠用陶瓷球軸承等。陶瓷球軸承的高耐磨性、自潤滑性、超高轉速等性能得到了淋漓盡致的發(fā)揮,也為高精度機床、高速機床、特種環(huán)境設備作出了貢獻。作為陶瓷球軸承的核心部件---陶瓷球體,國外的研發(fā)和競爭也比較激烈。美國的Norton公司采用HIP法生產的陶瓷球在國際上堪稱一流水平。世界各國研究陶瓷球軸承處于領先水平的主要公司有瑞典的SKF、德國的FAG、法國的圣戈班、日本的NSK、KOYO、NMB(美培亞)、日本的MSRHK等。
軸承是機械行業(yè)生產量較大、應用面廣的產品,其中球軸承所占的比例最大.國內外都把陶瓷軸承的研發(fā)重點放在陶瓷球軸承方面.陶瓷球軸承可分為混合式陶瓷球軸承和全陶瓷球軸承2種.其中,混合式陶瓷球軸承指軸承中僅有滾動體零件是由陶瓷材料制成,而全陶瓷軸承是指軸承內外圈和滾動體全部都由陶瓷材料制成的.混合式陶瓷球軸承又可分為3種:第一種,球用陶瓷材料,而其余仍用金屬材料;第二種,球、內圈為陶瓷,而外圈為金屬材料;第三種,球與外圈為陶瓷,內圈為金屬材料.用工程陶瓷作為軸承材料,具有良好的機械和熱性能,即具有足夠的強度、剛度、硬度、斷裂韌性、抗壓沖擊力、耐高溫、抗氧化能力、比重小等一系列比金屬材料更好的性能.適用于做軸承的陶瓷材料主要有氮化硅(si3N4)、氧化鋯(ZrOe)、氧化鋁,這3種陶瓷材料中,氮化硅綜合性能優(yōu)越,已成為陶瓷軸承的首選材質.它的特點在于失效形式與軸承鋼一樣,是以有先兆的剝落方式出現,而氧化鋯、氧化鋁均以碎裂的失效形式出現.
國內陶瓷球軸承的發(fā)展現狀
一、陶瓷軸承在國內研究起步較晚,國內研究開發(fā)陶瓷軸承和陶瓷球軸承的大學、院所有:上海硅酸鹽研究所、上海材料所、山東工陶院、廣東工業(yè)大學、天津大學、洛軸所等。國內的陶瓷軸承生產企業(yè)主要分布在北京、上海、和浙江。洛軸所與上海硅酸鹽所做了一些樣品之外,還沒有見到產業(yè)化的企業(yè)。與國外相比,我國陶瓷軸承的發(fā)展形勢不容樂觀。國內能夠形成產業(yè)化規(guī)模生產陶瓷軸承的企業(yè)幾乎沒有。究其根源,當然是多方面的因素影響,如技術水平、人才、資金等,尤其是市場摸不清,信心不足。當前國內對陶瓷軸承和陶瓷球軸承的研究開發(fā)工作,總的說來還有幾個方面存在著問題,嚴重制約了我國陶瓷軸承和陶瓷球軸承的發(fā)展。
陶瓷球軸承研究開發(fā)存在的問題
首先,我們見諸報道的都是高速、高精度的陶瓷球軸承的研發(fā),且通常多以圍繞氮化硅球為主。
展望陶瓷球軸承的使用前景
陶瓷軸承和陶瓷球軸承所具有的諸多優(yōu)良性能如:自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、防磁、電絕緣等,尚待在更寬的領域內開發(fā)利用,潛在的應用領域十分巨大。第一高質量的高速陶瓷球軸承:能很好的服務于國內機床行業(yè),高速、高精度主軸、電主軸的軸承用量相當大,估計每年的需求量在幾拾萬套以上。但是高精度機床主軸軸承要求軸承的加工精度相對較高,質量較苛刻,象P4級軸承要求G5級以上的高精度陶瓷球,國內能夠生產的廠家寥寥無幾,產品的穩(wěn)定性也較差。第二:中等質量的陶瓷軸承在石油勘探、原油冶煉、尤其是精細化工、化纖、新能源、印染、電鍍業(yè)、污水處理、海洋開發(fā)、深水泵、酸堿泵、高溫、真空、核磁共振、電絕緣、醫(yī)藥衛(wèi)生、X射線管及食品工業(yè)等諸多領域中能得到廣泛和良好的使用。很多只要求一般精度等級;中、低轉速和負荷;要求軸承能夠耐一定濃度的酸、堿、鹽腐蝕;耐300 ̄400℃高溫;不導磁、電、無毒性;可在無油或利用工作介質自身潤滑等;在海水中也可以使用。在這些領域應用的軸承占特種軸承的比例非常大,而且陶瓷軸承和陶瓷球軸承完全有能力去替代、并能達到金屬軸承勉強勝任和無法勝任的工作,工程陶瓷具有它不可替換的地位。具有這樣一個龐大的市場為前提,我們在產品的開發(fā)和制造上完全可以創(chuàng)出一條新路,去拓寬陶瓷軸承的更大應用領域。使新材料、新工藝、新技術更好的服務于生產。
國內陶瓷球軸承存在的問題
首先,我們見諸報道的都是高速、高精度的陶瓷球軸承的研發(fā),且通常多以圍繞氮化硅球為主,主要解決的問題,一個是陶瓷球的制坯研究,另一個是高精度陶瓷球的加工工藝方法研究,在使用上多屬高速機床、數控機床、電主軸等高速場合,長壽命或低噪聲等要求的陶瓷球軸承,自始至終沒能脫離SI3N4球坯的制造和加工,對新型材料如:SiC、ZrO2、ZTA、Sialon等材料的研究尚屬少量,生產實踐證明,應用ZrO2的廠家占絕大多數。由于顧慮成本原因造成好的材料和工藝無法大規(guī)模運用。我國企業(yè)生產的低噪聲、干摩擦、防靜電陶瓷球軸承和日本企業(yè)生產的相同規(guī)格的陶瓷球軸承進行過詳細的對比,在分貝上就相差2個db,好的產品可以做到20db。和國外產品相同。但價格才定位在NMB公司的15%左右。可以和國內家用電器的電機直接配套。但這樣的價格和普通軸承相比還是高出了一大截,只有在高檔的和出口的家用電器電機里才能得到使用。
其次,陶瓷軸承和陶瓷球軸承的生產是高技術陶瓷與軸承制造技術的產業(yè)化結合,二者的專業(yè)化程度均很高,如不解決陶瓷與軸承的產業(yè)結合問題,實現優(yōu)質大批量、低成本生產,滿足市場需求就是一句空話。而今,國內能夠生產軸承的企業(yè)制造不了陶瓷材料,能夠生產陶瓷材料的企業(yè)制造不了軸承,專業(yè)和學科之間在實際應用上嚴重脫節(jié),一些軸承生產企業(yè)對陶瓷軸承和陶瓷球軸承在專業(yè)知識尤其是陶瓷材料科學與工程上研究比較少,人們熟知的是陶瓷軸承和陶瓷球軸承的表面內容。造成了一種是陶瓷材料做成的軸承就是陶瓷軸承,加入陶瓷球就是陶瓷球軸承的局面。國內的陶瓷軸承和陶瓷球軸承只能在耐腐蝕、絕電、絕磁、低轉速、輕負荷的環(huán)境下使用。還有就是國內陶瓷材料的制造存在較大的問題,在工藝和技術還沒有過關的前提下,盲目追求低價造成材料的性能根本無法達預期的效果。使得陶瓷軸承和陶瓷球軸承的發(fā)展走入新的歧途,也造成較多的使用單位對陶瓷軸承和陶瓷球軸承失去信心。
再者,作為高技術產品的研發(fā),要經過技術密集型投入和資金密集型投入兩個階段,產業(yè)化生產陶瓷軸承,既要攻克許多技術難點,和使用難題又需要較大的資金投入,還要把握市場定位,需要業(yè)內有識之士以發(fā)展國內陶瓷軸承和陶瓷球軸承的高水準為己任。低價的競爭勢必帶來粗制濫造和市場的進一步惡化。原始資本的積累和持續(xù)的再投入必須服務于陶瓷軸承和陶瓷球軸承往更高質量的領域發(fā)展。我國陶瓷軸承現階段的發(fā)展表現為散亂、各自為政、小規(guī)模局部化生產缺乏整體意識和宏觀戰(zhàn)略思想。
展望陶瓷球軸承的使用前景
陶瓷軸承和陶瓷球軸承所具有的諸多優(yōu)良性能如:自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、防磁、電絕緣等
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評分: 4.6
分析了軸承材料、合套溫度、內部游隙及加工精度等對混合陶瓷球軸承鎖口高的影響,調整了軸承鎖口高的計算公式,并通過生產實際對調整后公式的實用性進行了驗證。
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評分: 4.3
基于點接觸彈流潤滑理論,建立角接觸陶瓷球軸承彈流潤滑的數學模型,采用多重網格法分析油氣潤滑條件下內部接觸區(qū)的潤滑狀態(tài),得到角接觸陶瓷球軸承的點接觸彈流潤滑完全數值解.分析結果表明:由于頸縮的存在,在相應的位置上將出現二次壓力峰;在二次壓力峰處,油膜開始收縮,形成出口區(qū)的頸縮現象;隨著轉速的增大,外圈油膜最大壓力連續(xù)增大,內圈油膜最大壓力變化不明顯,內、外圈最小油膜厚度隨轉速增大而增大;軸承載荷影響主要表現在壓力分布上,隨著載荷逐漸增大,內圈接觸區(qū)油膜最大壓力變大.
混合陶瓷球軸承特別是氮化硅球混合陶瓷軸承具有低密度、高硬度、低摩擦系數,抗磁電絕緣、耐磨、自潤滑及剛性好等特點,耐酸堿特性佳、自潤滑功能、耐高溫300°C 以上、耐磨性高、高轉速對滾動、磨擦力和發(fā)熱量大大減少、使用壽命長是全鋼軸承的3~5 倍、重量輕陶瓷材料比鋼輕60%、同剛性陶瓷材料的彈性模里比軸承鋼的高50%。
混合陶瓷球軸承特別是氮化硅球混合陶瓷軸承具有低密度、高硬度、低摩擦系數,抗磁電絕緣、耐磨、自潤滑及剛性好等特點,耐酸堿特性佳、自潤滑功能、耐高溫300°C以上、耐磨性高、高轉速對滾動、磨擦力和發(fā)熱量大大減少、使用壽命長是全鋼軸承的3~5倍、重量輕陶瓷材料比鋼輕60%、同剛性陶瓷材料的彈性模里比軸承鋼的高50%。
混合陶瓷球軸承特別適合做高速、高精度及長壽命鋼陶混合軸承的滾動體(內外圈為金屬)。一般內外圈采用軸承鋼或不銹鋼,陶瓷球可選用ZrO2、Si3N4,或SiC材料。
其中Si3N4綜合性能優(yōu)越,已成為鋼陶混合陶瓷軸承的首選材質。2100433B
混合陶瓷球軸承渦輪增壓器,包括壓氣機殼、渦輪殼、軸承體、密封套、渦輪轉子、混合軸承,所述的混合軸承為混合陶瓷球軸承?;旌陷S承的陶瓷球鑲嵌在混合軸承內圈與混合軸承外圈之間,取代普通滾珠軸承的鋼球,起到減小摩擦、降低溫度升高、降低對軸承潤滑條件的要求,提高彈性模量從而提高軸承的啟動性能等作用。本發(fā)明采用混合陶瓷球,提高了軸承的速度,進而提高了增壓器高速性能、使用壽命與可靠性,同時使軸承的重量減輕。與現有的油膜軸承相比,混合陶瓷球軸承可以承受軸向負荷,故取消止推軸承,減少了零件,簡化了增壓器軸承系統(tǒng)結構。
采用國際標準Adopted International Standard ISO
采用國際標準號Adopted International Standard NoISO26602:2009
采用程度Application DegreeMOD
采標名稱Adopted International Standard Name
標準類別Plan Name in English 產品
國際標準分類號(ICS)
計劃完成年限Suppose to Be Finished Year2012年
完成時間Achievement Time
所處階段Plan Phase起草階段
國家標準號Standard No.
備注Remark 國標委綜合[2011]82號
起草單位Drafting Committee北京中材人工晶體研究院有限公司
主管部門Governor 中國建筑材料聯合會
歸口單位Technical Committees 194 全國工業(yè)陶瓷標準化技術委員會