En el campo industrial, los rodamientos se denominan 'juntas ' de la industria y son componentes esenciales en muchas máquinas y equipos. Los rodamientos adecuados pueden ayudar a las máquinas a soportar cargas, reducir la fricción y extender la vida útil del servicio de las piezas móviles.
Según las materias primas de los rodamientos, generalmente se pueden dividir en rodamientos de acero (acero cromado, acero al carbono, acero inoxidable, etc.) y cojinetes de cerámica (circoni A, nitruro de silicio, etc.). Es de destacar que, los rodamientos de cerámica, como material de cojinete emergente, han recibido atención de muchas industrias y campos.
En este artículo, El rodamiento de LNB introducirá los rodamientos de cerámica en detalle y explorará las diferencias entre ellos y los rodamientos de acero, así como sus respectivas ventajas y desventajas. Espero ayudar a los clientes a comprender mejor estos dos tipos de rodamientos y sus características para que puedan tomar mejores decisiones.
¿Qué es un rodamiento de cerámica?
1. Definición de rodamiento de cerámica
Los cojinetes cerámicos están hechos de materiales cerámicos, así como cojinetes normales, también se usan principalmente para soportar ejes o piezas giratorias o en movimiento. Los materiales cerámicos más utilizados son el nitruro de silicio (SI3N4), el óxido de circonio (ZRO2), etc. Los rodamientos de cerámica están diseñados para reducir la fricción, mejorar la resistencia al desgaste y extender la vida útil del servicio.
El principio de funcionamiento de Los rodamientos de cerámica también son similares a otros tipos de rodamientos, reduciendo la fricción y el desgaste a través de elementos rodantes entre los anillos internos y externos para lograr un movimiento suave. Debido a sus propiedades superiores del material, los rodamientos de cerámica se usan ampliamente en varios tipos de maquinaria y equipo, especialmente en entornos extremadamente duros y condiciones de trabajo especiales.
2. Ventajas de cojinete de cerámica
(1) Peso ligero
Los rodamientos de cerámica tienen una baja densidad, por lo que generalmente son más ligeros que los rodamientos de metal, lo que ayuda a reducir el peso de la estructura mecánica general y mejorar la maniobrabilidad del equipo.
(2) alta velocidad
Los rodamientos cerámicos tienen un coeficiente de fricción de bajo, durante la operación de maquinaria, pueden reducir la generación de calor, mejorar la eficiencia energética y hacer que su velocidad sea más alta que los cojinetes de acero. Por lo tanto, los rodamientos de cerámica son normalmente adecuados para entornos de operación de alta velocidad.
(3) Alta dureza y resistencia al desgaste
La dureza de los materiales cerámicos es mucho mayor que la de los metales tradicionales. Esta propiedad hace que los rodamientos de cerámica fueran efectivamente resistentes al desgaste y los rasguños y adecuados para cargas pesadas y entornos de operación de alta frecuencia.
(4) Resistencia a la corrosión
Los materiales cerámicos tienen una excelente resistencia a la corrosión a muchos productos químicos (como ácidos y álcalis). Por lo tanto, los rodamientos de cerámica son adecuados para su uso en entornos hostiles, especialmente en las industrias químicas y alimentarias.
(5) Resistencia de alta temperatura
Los rodamientos cerámicos pueden soportar temperaturas más altas que los rodamientos de acero y son adecuados para aplicaciones de alta temperatura.
(6) aislamiento eléctrico
Los rodamientos cerámicos tienen baja conductividad eléctrica. Dado que no pueden realizar electricidad, pueden evitar cortocircuitos y descargas de arco cuando se usan en equipos eléctricos, eliminando así la necesidad especial de aislamiento de los motores de tracción.
(7) Bajo ruido
Los rodamientos de cerámica generan menos ruido durante la operación, por lo que son adecuados para aplicaciones que requieren un entorno tranquilo, como instrumentos de precisión y electrodomésticos de alta gama, etc.
(8) Baja expansión térmica
La cerámica tiene un coeficiente de expansión térmica más pequeño, que puede mantener una mejor estabilidad dimensional y no se deformará significativamente cuando cambie la temperatura.
Tipos de cojinetes de cerámica
Según diferentes métodos de clasificación, los rodamientos de cerámica se pueden dividir en muchos tipos. Aquí, se hará una clasificación simple a partir de tres aspectos: material, composición de material y estructura.
1. Clasificación por materiales
(1) rodamientos de circonio
El material de óxido de circonio se usa para hacer anillos y elementos rodantes del rodamiento de cerámica, mientras que en general, la jaula usa PTFE y PVDF. También hay otros materiales de jaula como latón (Cu), nylon (RPA66-25), plásticos de ingeniería especiales (PEEK, PI), acero, acero inoxidable, etc. rodamientos de circonio Poseen muy buena resistencia al desgaste y resistencia mecánica, que son adecuadas para usar en entornos altamente corrosivos como campos de equipos químicos y médicos.
(2) Rodamientos de nitruro de silicio
Este tipo de anillos de cojinetes de cerámica y elementos rodantes generalmente usan el material de nitruro de silicio (SI3N4), la jaula generalmente usa PTFE y PVDF. En comparación con los materiales ZRO2, el rodamiento de cerámica del material Si3N4 se adapta a velocidades y capacidades de carga más altas y una temperatura ambiente más alta, y aplicaciones comunes en maquinaria aeroespacial y de alta velocidad.
(3) Rodamientos de cerámica de alúmina
Estos tipos de rodamientos están hechos de alúmina como material principal. Tienen una buena conductividad térmica y propiedades de aislamiento, adecuadas para aplicaciones a altas temperaturas con altos requisitos de manejo térmico.
2. Clasificación por composición de material
(1) Rodamientos de cerámica completos
El anillo interno, el anillo exterior y los elementos rodantes de este tipo de rodamientos cerámicos están hechos de materiales cerámicos, que tienen una excelente resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, resistencia a la alta temperatura, aislamiento antimagnético y eléctrico, etc.
(2) Rodamientos de cerámica híbrida
El anillo interno o el anillo exterior de los rodamientos de cerámica híbrido generalmente está hecho de materiales metálicos (acero, acero inoxidable), mientras que los elementos rodantes están hechos de materiales cerámicos (como óxido de circonio, nitruro de silicio, etc.). Este tipo de rodamientos de cerámica combina la resistencia del metal con las características de baja fricción de la cerámica. Son adecuados para ocasiones que requieren una mayor capacidad de carga y resistencia al desgaste.
(3) Rodamientos de cerámica de complemento completo
Los cojinetes de cerámica complementarios completos son cojinetes especialmente diseñados en los que los elementos rodantes (como bolas o rodillos) casi llenan el espacio entre el anillo interno y el anillo exterior. Este diseño puede aumentar el área de contacto, mejorando así la capacidad de carga y la rigidez.
3. Clasificación por estructura
Al igual que los rodamientos ordinarios, los rodamientos de cerámica se pueden clasificar en muchos tipos de acuerdo con su estructura:
Rodamientos de bolas de ranura profunda de cerámica
Rodamientos de bolas de contacto angular cerámico
Rodamientos de bolas de autoalineante de cerámica
Rodamientos de bolas de empuje de cerámica
Rodamientos de rodillos cilíndricos de cerámica
Rodamientos de rodillos cónicos de cerámica, etc.
Rodamientos de cerámica versus cojinetes de acero
1. Comparación de adecuaciones entre cojinetes de cerámica y cojinetes de acero
La comparación de propiedades de los rodamientos de cerámica y los rodamientos de acero |
Artículo |
Cojinete de cerámica |
Cojinete de acero |
Materiales |
Zirconia (ZRO2), nitruro de silicio (Si3N4), alúmina (Al2O3), etc. Acero de carbono, acero cromado, acero inoxidable, etc. |
Acero al carbono, acero cromado, acero inoxidable, etc. |
Densidad |
Menor densidad |
Mayor densidad |
Fricción |
Coeficiente de baja fricción |
Coeficiente de alta fricción |
Temperatura de funcionamiento |
Buena resistencia a la temperatura, hasta aproximadamente 800 ℃ |
Mala resistencia a la temperatura, 100-200 ℃ |
Resistencia a la corrosión |
Bien; Adecuado para ambientes químicos y húmedos |
Pobre; El acero inoxidable se puede usar en ambientes húmedos, pero no en ambientes químicos corrosivos |
Dureza |
Alto |
Bajo |
Conductividad térmica |
Bajo |
Alto |
Conductividad eléctrica |
Baja conductividad, aislamiento eléctrico |
Sí |
Velocidad |
Rápido |
Lento |
Magnetismo |
No |
Sí |
Resistencia al desgaste |
Muy bien |
Bien |
2. Comparación de ventajas entre cojinetes de cerámica y cojinetes de acero
| La comparación de ventajas de los rodamientos de cerámica y los rodamientos de acero |
Cojinete de cerámica |
Cojinete de acero |
1. Alta velocidad
2. Peso ligero
3. Resistencia a la corrosión fuerte, resistencia ácida y alcalina, resistencia al óxido
4. Aislamiento eléctrico, baja conductividad
5. Resistencia alta y baja en la temperatura
6. Alta dureza
7. Better rendimiento térmico
8. No magnético
9. Auto-lubricación sin aceite 10. Vida útil del servicio largo |
1. Bajo costo
2. Buena procesabilidad, fácil de cortar y procesar
3. Buena resistencia al impacto
4. Más tamaños y estilos
5. Fácil de mantener y reparar |
3. Comparación de desventajas entre cojinetes de cerámica y cojinetes de acero
La comparación de desventajas de los rodamientos de cerámica y los rodamientos de acero |
Cojinete de cerámica |
Cojinete de acero |
1. Alto costo
2. Bajo carga de alto impacto, puede romperse |
Propenso a la óxido y la corrosión en ambientes húmedos o químicos 2. Gran coeficiente de fricción y alta pérdida
3. Peso pesado
4. Más propenso a la falla de fatiga bajo cargas repetidas |
Aplicaciones de cojinete de cerámica
1. Aeroespacial:
Los aviones y la nave espacial enfrentan entornos operativos muy duros. Debido a los rodamientos de cerámica, tienen muchas ventajas, como ser liviano, tener un coeficiente de bajo fricción, resistencia a alta temperatura, resistencia a la corrosión y otros, pueden trabajar en entornos súper extremos.
2. Electrodomésticos/equipos médicos
El equipo médico que incluye instrumentos quirúrgicos, equipos dentales de alta precisión de equipos médicos, etc. Estas máquinas médicas normalmente exigen entornos de trabajo muy limpios y estériles. Los rodamientos de cerámica son amigables con el organismo y pueden reducir la infección. Tienen propiedades antibacterianas y proporcionan las ventajas de la limpieza fácil, la resistencia a la corrosión, etc. Por estas razones, encontrar una gran aplicación en electrodomésticos y equipos médicos, particularmente en aquellas áreas donde se utilizan agentes de limpieza químicos o desinfectantes.
3. Motocicletas, bicicletas y patinetas
Los rodamientos de cerámica cuentan con ventajas como liviano, buena resistencia al desgaste y un coeficiente de bajo fricción; Encontran amplias aplicaciones en vehículos de alto rendimiento.
4. Industrias químicas y farmacéuticas
En las industrias químicas y farmacéuticas, los dispositivos mecánicos a menudo se ponen en una atmósfera terrible de productos químicos corrosivos o condiciones de alta temperatura. Los rodamientos de cerámica con características como la resistencia a la corrosión y la resistencia a la alta temperatura pueden mejorar la efectividad de trabajo de la maquinaria al tiempo que prolonga la vida útil de los dispositivos mecánicos.
5. Equipo y dispositivo electrónico
Los rodamientos de cerámica cuentan con aislamiento eléctrico y baja expansión térmica. Esto los hace muy adecuados para su uso en equipos electrónicos de alta frecuencia, alta potencia y alta precisión para mejorar el rendimiento general, asegurando la confiabilidad en los equipos mecánicos.
6. Industria de alimentos y bebidas
Los rodamientos cerámicos tienen las cualidades de resistencia a la alta temperatura y la corrosión y son fáciles de limpiar; Por lo tanto, generalmente se usan para el procesamiento de alimentos y las máquinas de llenado de bebidas, contribuyendo mucho a la higiene y la seguridad de todo el proceso de producción y reduciendo los riesgos de contaminación cruzada.
