یاتاقان های سرامیکی در مقابل یاتاقان های فولادی

در زمینه صنعتی ، یاتاقان ها 'اتصالات' صنعت نامیده می شوند و در بسیاری از ماشین ها و تجهیزات اجزای اساسی هستند. یاتاقان های مناسب می توانند به دستگاه ها برای پشتیبانی از بارها ، کاهش اصطکاک و گسترش طول عمر خدمات قطعات متحرک کمک کنند.

با توجه به مواد اولیه یاطاقان ، آنها معمولاً می توانند به یاتاقان های فولادی (فولاد کروم ، فولاد کربن ، فولاد ضد زنگ و غیره) و یاتاقان های سرامیکی (زیرکونی A ، نیترید سیلیکون و غیره) تقسیم شوند. نکته قابل توجه این است که ، یاتاقان های سرامیکی ، به عنوان یک ماده تحمل در حال ظهور ، از بسیاری از صنایع و مزارع مورد توجه قرار گرفته اند.

در این مقاله ، بلبرینگ LNB یاتاقان های سرامیکی را با جزئیات معرفی می کند و تفاوت های بین آنها و یاتاقان های فولادی و همچنین مزایای و معایب مربوط به آنها را کشف می کند. امیدوارم که به مشتریان کمک کنیم تا این دو نوع یاتاقان و ویژگی های آنها را بهتر درک کنند تا بتوانند انتخاب بهتری داشته باشند.

یاتاقان سرامیکی چیست؟

1. تعریف بلبرینگ سرامیکی

یاتاقان های سرامیکی از مواد سرامیکی و همچنین یاتاقان های معمولی ساخته شده اند ، همچنین از آنها به طور عمده برای پشتیبانی از شفت های چرخشی یا متحرک یا قطعات استفاده می شود. متداول ترین مواد سرامیکی نیترید سیلیکون (SI3N4) ، اکسید زیرکونیوم (ZRO2) و غیره هستند. یاتاقان های سرامیکی برای کاهش اصطکاک ، بهبود مقاومت در برابر سایش و گسترش طول عمر طراحی شده اند.

اصل کار از یاتاقان های سرامیکی همچنین شبیه به انواع دیگر یاتاقان ها ، کاهش اصطکاک و سایش از طریق عناصر نورد بین حلقه های داخلی و بیرونی برای دستیابی به حرکت صاف است. با توجه به خاصیت مواد برتر آنها ، یاتاقان های سرامیکی به طور گسترده ای در انواع مختلف ماشین آلات و تجهیزات ، به ویژه در محیط های بسیار سخت و شرایط خاص کار مورد استفاده قرار می گیرند.

5. مزایای تحمل سرامیکی

(1) وزن سبک 

یاتاقان های سرامیکی چگالی کم دارند ، بنابراین معمولاً از یاتاقان های فلزی سبک تر هستند که به کاهش وزن ساختار مکانیکی کلی و بهبود مانور تجهیزات کمک می کند.

(2) سرعت بالا 

یاتاقان های سرامیکی ضریب اصطکاک کم دارند ، در طول کار با ماشین آلات ، می توانند تولید گرما را کاهش دهند ، راندمان انرژی را بهبود بخشند و سرعت خود را از یاتاقان های فولادی بالاتر می برند. بنابراین یاتاقان های سرامیکی به طور معمول برای محیط های عملیاتی پر سرعت مناسب هستند.

(3) سختی و مقاومت در برابر سایش 

سختی مواد سرامیکی بسیار بیشتر از فلزات سنتی است. این خاصیت باعث می شود که یاتاقان های سرامیکی به طور مؤثر در برابر سایش و خراش مقاوم باشند و برای بارهای سنگین و محیط های عملیاتی با فرکانس بالا مناسب باشند.

(4) مقاومت در برابر خوردگی 

مواد سرامیکی مقاومت در برابر خوردگی عالی در بسیاری از مواد شیمیایی (مانند اسیدها و قلیایی) دارند. بنابراین ، یاتاقان های سرامیکی برای استفاده در محیط های سخت ، به ویژه در صنایع شیمیایی و غذایی مناسب هستند.

(5) مقاومت در برابر دمای بالا 

یاتاقان های سرامیکی می توانند در برابر دمای بالاتر از یاتاقان های فولادی مقاومت کنند و برای کاربردهای درجه حرارت بالا مناسب هستند.

(6) عایق الکتریکی 

یاتاقان های سرامیکی دارای هدایت الکتریکی کم هستند. از آنجا که آنها نمی توانند برق را انجام دهند ، می توانند در هنگام استفاده در تجهیزات الکتریکی از مدارهای کوتاه و تخلیه قوس جلوگیری کنند و از این طریق نیاز ویژه به عایق در موتورهای کششی را از بین می برند.

(7) سر و صدای کم 

یاتاقان های سرامیکی در حین کار نویز کمتری ایجاد می کنند ، بنابراین برای برنامه هایی که نیاز به یک محیط آرام مانند ابزارهای دقیق و لوازم خانگی بالا و غیره دارند ، مناسب هستند.

(8) گسترش حرارتی کم 

سرامیک ها ضریب انبساط حرارتی کوچکتر دارند ، که می تواند ثبات بعدی بعدی را حفظ کند و در صورت تغییر دما به طور قابل توجهی تغییر شکل نمی یابد.

انواع یاتاقان های سرامیکی

با توجه به روشهای مختلف طبقه بندی ، یاتاقان های سرامیکی می توانند به انواع مختلفی تقسیم شوند. در اینجا ، یک طبقه بندی ساده از سه جنبه انجام می شود: مواد ، ترکیب مواد و ساختار.

1. طبقه بندی توسط مواد

(1) یاتاقان زیرکونیا 

از مواد اکسید زیرکونیوم برای تهیه حلقه ها و عناصر نورد بلبرینگ سرامیکی استفاده می شود ، در حالی که به طور کلی ، قفس از PTFE و PVDF استفاده می کند. همچنین مواد قفس دیگری مانند برنج (مس) ، نایلون (رمان 666) ، پلاستیک های ویژه مهندسی (PEEK ، PI) ، فولاد ، فولاد ضد زنگ و غیره وجود دارد که یاتاقان زیرکونیا دارای مقاومت در برابر سایش بسیار مناسب و قدرت مکانیکی هستند که برای استفاده در محیط های بسیار خورنده مانند زمینه های شیمیایی و تجهیزات پزشکی مناسب هستند.

(2) یاتاقان نیترید سیلیکون 

این نوع حلقه های یاتاقان های سرامیکی و عناصر نورد معمولاً از مواد نیترید سیلیکون (SI3N4) استفاده می کنند ، قفس به طور کلی از PTFE و PVDF استفاده می کند. در مقایسه با مواد ZRO2 ، یاتاقان سرامیکی مواد SI3N4 با سرعت بالاتر و ظرفیت های بار و دمای محیط بالاتر و کاربردهای رایج در هوافضا و ماشین آلات با سرعت بالا سازگار است.

(3) یاتاقان های سرامیکی آلومینا 

این نوع یاتاقان ها از آلومینا به عنوان ماده اصلی ساخته شده اند. آنها دارای خاصیت هدایت حرارتی و عایق مناسب هستند ، مناسب برای برنامه های کاربردی در دماهای بالا با نیازهای مدیریت حرارتی بالا.

2. طبقه بندی با ترکیب مواد

(1) یاتاقان های سرامیکی کامل 

حلقه داخلی ، حلقه بیرونی و عناصر نورد این نوع یاتاقان های سرامیکی همه از مواد سرامیکی ساخته شده اند که دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی ، مقاومت در برابر سایش ، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا ، عایق ضد مغناطیسی و الکتریکی و غیره هستند. یاتاقان های سرامیکی کامل برای شرایط سخت و شدید مناسب هستند.

(2) یاتاقان های سرامیکی ترکیبی 

حلقه داخلی یا حلقه بیرونی یاطاقان سرامیکی ترکیبی معمولاً از مواد فلزی (فولاد ، فولاد ضد زنگ) ساخته می شود ، در حالی که عناصر نورد از مواد سرامیکی ساخته شده اند (مانند اکسید زیرکونیوم ، نیترید سیلیکون و غیره). این نوع یاتاقان های سرامیکی قدرت فلز را با ویژگی های اصطکاک کم سرامیک ترکیب می کند. آنها برای مواردی مناسب هستند که به ظرفیت بار بالاتر و مقاومت در برابر سایش نیاز دارند.

(3) یاتاقان های سرامیکی کامل مکمل 

یاتاقان های سرامیکی کامل مکمل یاتاقان های مخصوص طراحی شده است که در آن عناصر نورد (مانند توپ یا غلطک) تقریباً فضای بین حلقه داخلی و حلقه بیرونی را پر می کنند. این طرح می تواند منطقه تماس را افزایش دهد و در نتیجه ظرفیت بار و استحکام را بهبود بخشد.

3. طبقه بندی بر اساس ساختار

مانند یاتاقان های معمولی ، یاتاقان های سرامیکی با توجه به ساختار آنها می توانند در بسیاری از انواع طبقه بندی شوند:

بلبرینگ های توپ شیار عمیق سرامیکی 

یاتاقان های توپ با زاویه ای سرامیکی 

یاتاقان های توپ خود تراز سرامیکی 

یاتاقان های توپ رانش سرامیکی 

یاتاقان های غلتکی استوانه ای سرامیکی 

یاتاقان های غلتکی سرامیکی و غیره

یاتاقان های سرامیکی در مقابل یاتاقان های فولادی

1. مقایسه مناسب بین یاتاقان های سرامیکی و یاتاقان های فولادی

مقایسه خواص یاتاقان های سرامیکی و یاتاقان های فولادی
قسمت	بلبرینگ سرامیکی	بلبرینگ فولادی
مواد	زیرکونیا (ZRO2) ، نیترید سیلیکون (SI3N4) ، آلومینا (AL2O3) و غیره. فولاد کربن ، فولاد کروم ، استیل ضد زنگ و غیره.	فولاد کربن ، فولاد کروم ، استیل ضد زنگ و غیره
تراکم	چگالی پایین	تراکم بالاتر
اصطکاک	ضریب اصطکاک کم	ضریب اصطکاک بالا
دمای عملیاتی	مقاومت در برابر دمای خوب ، تا حدود 800	مقاومت در برابر دمای ضعیف ، 100-200
مقاومت در برابر خوردگی	خوب مناسب برای محیط های شیمیایی و مرطوب	فقیر از فولاد ضد زنگ می توان در محیط های مرطوب استفاده کرد ، اما در محیط های شیمیایی خورنده نیست
سختی	عالی	کم
هدایت حرارتی	کم	عالی
هدایت الکتریکی	هدایت کم ، عایق الکتریکی	بله
سرعت	سریع	آهسته
مغناطیسی	هیچ	بله
مقاومت در برابر پوشیدن	خیلی خوب	خوب

2. مزایای مقایسه بین یاتاقان های سرامیکی و یاتاقان های فولادی

مقایسه مزایای یاتاقان های سرامیکی و یاتاقان های فولادی
بلبرینگ سرامیکی	بلبرینگ فولادی
1. سرعت بالا 2 وزن سبک 3. مقاومت در برابر خوردگی قوی ، مقاومت اسید و قلیایی ، مقاومت در برابر زنگ زدگی 4. عایق الکتریکی ، هدایت کم 5. مقاومت در دمای زیاد و کم دما 6. سختی بالا 7. عملکرد حرارتی بهتر 8. غیر مغناطیسی 9. خودکشی بدون روغن 10. طول عمر خدمات طولانی	1. هزینه پایین 2. پردازش خوب ، برش آسان و پردازش 3. مقاومت در برابر ضربه خوب 4. اندازه ها و سبک های بیشتر 5. نگهداری و تعمیر آسان است

3. مقایسه معایب بین یاتاقان های سرامیکی و یاتاقان های فولادی

مقایسه مضرات یاتاقان های سرامیکی و یاتاقان های فولادی
بلبرینگ سرامیکی	بلبرینگ فولادی
1. هزینه بالا 2. با فشار زیاد ، ممکن است شکسته شود	مستعد زنگ زدگی و خوردگی در محیط های مرطوب یا شیمیایی    2. ضریب اصطکاک بزرگ و از دست دادن زیاد    3 وزن سنگین    4. بیشتر مستعد ابتلا به خستگی در زیر بارهای مکرر است

برنامه های بلبرینگ سرامیکی

1. هوافضا:

هواپیما و فضاپیما با محیط های عملیاتی بسیار سخت روبرو هستند. با توجه به یاتاقان های سرامیکی مزایای بسیاری از جمله سبک بودن ، داشتن ضریب اصطکاک کم ، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا ، مقاومت در برابر خوردگی و سایر موارد ، آنها می توانند در محیط های فوق العاده افراطی کار کنند.

2. لوازم/تجهیزات پزشکی  

تجهیزات پزشکی از جمله ابزارهای جراحی ، تجهیزات دندانپزشکی تجهیزات پزشکی با دقت بالا و غیره. این ماشین های پزشکی به طور معمول محیط های کاری بسیار تمیز و استریل را نیاز دارند. یاتاقان های سرامیکی سازگار با ارگانیسم هستند و می توانند عفونت را کاهش دهند. آنها دارای خواص ضد باکتریایی هستند و مزایای تمیز کردن آسان ، مقاومت در برابر خوردگی و غیره را ارائه می دهند. به همین دلایل پیدا کردن یک کاربرد عالی در لوازم پزشکی و تجهیزات ، به ویژه در مناطقی که از مواد تمیز کننده شیمیایی یا ضد عفونی کننده استفاده می شود.

3. موتور سیکلت ، دوچرخه و اسکیت بازی   

یاتاقان های سرامیکی دارای مزایایی مانند سبک وزن ، مقاومت در برابر سایش خوب و ضریب اصطکاک کم هستند. آنها برنامه های گسترده ای را در وسایل نقلیه با کارایی بالا پیدا می کنند.

4. صنایع شیمیایی و دارویی    

در صنایع شیمیایی و دارویی ، دستگاه های مکانیکی اغلب در فضای وحشتناکی از مواد شیمیایی خورنده یا شرایط درجه حرارت بالا قرار می گیرند. یاتاقان های سرامیکی با ویژگی هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر درجه حرارت بالا می تواند در حالی که عمر سرویس دستگاه های مکانیکی را طولانی تر می کند ، اثربخشی کار ماشین آلات را تقویت کند.

5. تجهیزات و دستگاه الکترونیکی    

یاتاقان های سرامیکی دارای عایق الکتریکی و گسترش حرارتی کم هستند. این امر باعث می شود آنها برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی با فرکانس بالا ، با قدرت بالا و با دقت بالا برای بهبود عملکرد کلی ، اطمینان از قابلیت اطمینان در تجهیزات مکانیکی بسیار مناسب باشند.

6. صنعت غذا و نوشیدنی   

یاتاقان های سرامیکی خصوصیات مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و خوردگی را دارند و تمیز کردن آن آسان است. بنابراین ، آنها معمولاً برای ماشین های فرآوری مواد غذایی و پر کردن نوشیدنی استفاده می شوند ، که در بهداشت و ایمنی کل فرآیند تولید و کاهش خطرات آلودگی متقابل کمک می کنند.