بلبرینگ های هیبریدی سرامیکی
بلبرینگ های هیبریدی سرامیکی دارای نژادهای فولادی و توپ های سرامیکی هستند. توپ های سرامیکی برای کاربردهایی مناسب هستند که در آن بارهای زیاد، سرعت های بالا و دماهای شدید از عوامل هستند. عمر طولانی و نیاز به حداقل روغن کاری این ماده را برای کاربردهای شدید مناسب می کند. سرامیک غیر متخلخل، غیر مغناطیسی، خورنده و سبک تر از فولاد است. در شکل توپ، توپ های سرامیکی نیز سخت تر از فولاد هستند و به دلیل اینکه توپ های سرامیکی غیر متخلخل هستند، تقریباً بدون اصطکاک هستند و می توانند سریعتر از توپ های فولادی بچرخند.
بلبرینگ سرامیکی چیست؟
بلبرینگ های سرامیکی کامل دارای حلقه ها و گوی های سرامیکی هستند و یا یک قفس مصنوعی ساخته شده از PEEK یا PTFE یا اصلاً قفس ندارند. آنها در برابر اسیدها و قلیاها بسیار مقاوم هستند و بنابراین برای استفاده در محیط های بسیار خورنده مناسب هستند. بلبرینگ‌های نیترید سیلیکون (Si3N4) را می‌توان تا دمای 800 درجه سانتیگراد در صورت استفاده بدون قفس گرم کرد. جفت شدن این ویژگی ها با ماهیت سبک وزن آنها، با 45 درصد وزن بلبرینگ های فولادی، جایگزین های باورنکردنی برای یاتاقان های فلزی سنتی هستند.
بلبرینگ‌های سرامیکی کامل نیز غیر مغناطیسی هستند، به این معنی که می‌توان از آنها در دستگاه‌های پزشکی مانند اسکنرهای MRI یا هر برنامه‌ای که میدان مغناطیسی قوی وجود دارد استفاده کرد. با این حال، سختی بیشتر یاتاقان های سرامیکی همچنین به معنای شکنندگی بیشتر است و به این ترتیب، بارهای ضربه ای را به خوبی تحمل نمی کنند.
بلبرینگ های هیبریدی چیست؟
وقتی بیشتر مردم به بلبرینگ های سرامیکی فکر می کنند، معمولاً به نسخه های هیبریدی اشاره می کنند. بلبرینگ های هیبریدی بین گزینه های کامل سرامیکی و فولادی قرار می گیرند. در حالی که آنها از توپ های سرامیکی استفاده می کنند، این بلبرینگ ها با حلقه های فلزی داخلی و خارجی جفت می شوند. استفاده از این ترکیب سرعت بالاتری را نسبت به گزینه‌های سرامیکی کامل امکان‌پذیر می‌کند، زیرا حلقه‌های فلزی کمتر شکننده‌تر در معرض شکست ناگهانی فاجعه‌بار تحت سرعت یا بار زیاد نیستند.
با وجود تفاوت کوچک در طراحی، الزامات یاتاقان های هیبریدی کاملاً با بلبرینگ های سرامیکی کامل متفاوت است. به عنوان مثال، در حالی که بلبرینگ های سرامیکی کامل نیازی به روغن کاری ندارند، بلبرینگ های هیبریدی نیازی به روغن کاری ندارند. با این حال، اگرچه گوی های سرامیکی همچنان حلقه های فولادی را ساییده می کنند، اما هیبریدها به دلیل ضریب اصطکاک کم و سبکی توپ ها، بهتر از یاتاقان های فولادی با روانکاری حاشیه ای مقابله می کنند.
هنگام استفاده از یاتاقان های هیبریدی در سرعت های بسیار پایین ممکن است نیازی به روغن کاری نباشد. با این حال، از آنجایی که این بلبرینگ ها اغلب برای کاربردهای با سرعت بالاتر نسبت به سرامیک های کامل انتخاب می شوند، روغن کاری مناسب توصیه می شود. بلبرینگ‌های هیبریدی دقیق با قفس سرعت بالا می‌توانند سرعت‌های بسیار بالایی داشته باشند، بنابراین از آنها برای مثال در دوک‌های ماشین ابزار استفاده می‌شود.
خواص مقاوم در برابر خوردگی بلبرینگ نیز هنگام انتخاب نسخه هیبریدی نسبت به سرامیک کامل تحت تأثیر قرار می گیرد. در حالی که توپ های سرامیکی بسیار مقاوم هستند، سطح کلی مقاومت در برابر خوردگی به دلیل استفاده از حلقه های فلزی کاهش می یابد، حتی اگر آنها فولاد ضد زنگ باشند.
تصمیم گیری در مورد انتخاب بلبرینگ های سرامیکی یا یاتاقان های هیبریدی به هزینه، کاربرد و خصومت محیطی بستگی دارد که یاتاقان ها در آن استفاده می شوند. در حالی که برنامه شما ممکن است به بلبرینگ های سرامیکی با مقاومت دمایی شدید شاتل فضایی ناسا نیاز نداشته باشد، درک بهتر انواع مختلف باید تصمیم شما را کمی آسان تر کند.
مواد تشکیل دهنده بلبرینگ های سرامیکی
بلبرینگ های سرامیکی معمولا از مواد زیر ساخته می شوند:
- نیترید سیلیکون (SiN4)
- اکسید آلومینا (Al2O3)
- اکسید زیرکونیا (ZrO2)
- کاربید سیلیکون (SiC)
از آنجایی که سرامیک یک سطح شیشه ای است، ضریب اصطکاک بسیار پایینی دارد و برای کاربردهایی که به دنبال کاهش اصطکاک هستند ایده آل است. گلوله های سرامیکی به روانکاری کمتری نیاز دارند و سختی بیشتری نسبت به توپ های فولادی دارند که به افزایش عمر یاتاقان کمک می کند. خواص حرارتی بهتر از گلوله های فولادی است که باعث تولید گرمای کمتر در سرعت های بالا می شود.
مزایای بلبرینگ هیبریدی سرامیکی
- بارهای زیاد، سرعت بالا و دماهای شدید از عوامل هستند
- افزایش عمر یاتاقان و کاهش زمان از کار افتادن
- حداقل نیاز به روغن کاری
- بدون جوش سرد بین گلوله های سرامیکی و نژادها
- استفاده چند منظوره در انواع ماشین آلات و خطوط تولید مختلف
- راندمان بالا، وزن کم و اندازه کوچک
کاربرد بلبرینگ هیبریدی سرامیکی
بلبرینگ های هیبریدی سرامیکی به طور گسترده در موتورهای الکتریکی، کاربردهای هوافضا، وسایل نقلیه مسابقه ای عملکرد، تجهیزات آزمایشگاهی، کاربردهای زیر آب و موارد دیگر استفاده می شود. هر برنامه ای که به سرعت بالاتر، اصطکاک کمتر و طول عمر بیشتر نیاز دارد برای یاتاقان های هیبریدی سرامیکی ایده آل است.
سبک ها و اندازه های بلبرینگ هیبریدی سرامیکی
بلبرینگ های هیبریدی سرامیکی در اندازه ها و سبک های مختلف موجود هستند:
بلبرینگ سرامیکی کامل
یاتاقان‌های سرامیکی کامل دارای نژادها و گوی‌هایی هستند که کاملاً از مواد سرامیکی ساخته شده‌اند و از بسیاری جهات نسبت به یاتاقان‌های فولادی معمولی برتری دارند. سرامیک برای هر کاربردی که به دنبال دستیابی به RPM های بالاتر، کاهش وزن کلی یا برای محیط های بسیار خشن است که در آن دماهای بالا و مواد خورنده وجود دارد، ماده مناسبی است.
بلبرینگ های سرامیکی کامل معمولاً از مواد زیر ساخته می شوند:
نیترید سیلیکون (SiN4)
اکسید آلومینا (Al2O3)
اکسید زیرکونیا (ZrO2)
کاربید سیلیکون (SiC)
از آنجایی که سرامیک یک سطح شیشه ای است، ضریب اصطکاک بسیار پایینی دارد و برای کاربردهایی که به دنبال کاهش اصطکاک هستند ایده آل است. گلوله های سرامیکی به روانکاری کمتری نیاز دارند و سختی بیشتری نسبت به توپ های فولادی دارند که به افزایش عمر یاتاقان کمک می کند. خواص حرارتی بهتر از گلوله های فولادی است که باعث تولید گرمای کمتر در سرعت های بالا می شود.
مزایای کامل بلبرینگ سرامیکی
- دچار خوردگی و زنگ زدگی نمی شود
- 2/3 وزن فولاد
- در برابر اسیدها، قلیایی ها، خون، نمک و آب مقاوم است
- ضریب اصطکاک و انبساط حرارتی بسیار پایین
- اصطکاک کمتر باعث مصرف انرژی کمتر می شود
- دمای کار از پایین (85- درجه سانتیگراد) تا (+900 درجه سانتیگراد)
برنامه های کامل بلبرینگ سرامیکی
بلبرینگ های سرامیکی کامل در کاربردهای تخصصی مانند حمام های شیمیایی، محیط های خلاء، تولید نیمه هادی، صنایع فرآوری مواد غذایی، رادیوتراپی، MRI، سیستم های موقعیت یابی بیمار و موارد دیگر استفاده می شوند. هر محیط شدیدی که به بلبرینگ های غیر خورنده، غیر رسانا یا غیر مغناطیسی نیاز دارد، برای یاتاقان های سرامیکی کامل ایده آل است.
