Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2023-02-02 origine:粉体圈儿
Un grand nombre d'expériences ont prouvé que les « billes » sont la partie la plus faible des roulements de précision fonctionnant dans un environnement à grande vitesse, et qu'environ 60 à 70 % des défaillances des roulements à grande vitesse sont causées par une fatigue des billes d'acier à différents degrés. Afin d'améliorer les performances des roulements à grande vitesse et de prolonger leur durée de vie en fatigue, l'application de céramiques structurelles pour fabriquer des roulements à billes ou d'autres pièces de roulements au pays et à l'étranger peut améliorer considérablement les performances et la durée de vie des « roulements à grande vitesse ».
Il existe une grande variété de céramiques, mais dans les applications de roulements où des performances élevées sont requises, le nitrure de silicium est considéré comme ayant la meilleure combinaison de propriétés mécaniques et physiques. La raison importante est que d'autres céramiques sont endommagées de manière catastrophique, tandis que les céramiques en nitrure de silicium sont endommagées d'une manière similaire à la défaillance de l'acier pour roulements, c'est-à-dire un effritement local. Par conséquent, en tant que matériau de roulement, du point de vue de la durée de vie et de la fiabilité du roulement, seul le nitrure de silicium peut être compétent ! Ce qui suit sera une analyse simple des avantages des matériaux pour roulements en nitrure de silicium et de leur fabrication.
①Plus petit que la densité, petite force centrifuge - plus propice au fonctionnement à grande vitesse
La densité du matériau céramique de nitrure de silicium est d'environ 3,2 × 103 kg/m3, tandis que la densité de l'acier à roulement est d'environ 7,8 × 103 kg/m3. La densité des céramiques de nitrure de silicium ne représente qu'environ 40 % de la densité de l'acier pour roulements. Lorsque le corps roulant utilise de la céramique de nitrure de silicium, le roulement peut inhiber efficacement l'augmentation de la charge du corps roulant provoquée par la force centrifuge lors d'une rotation à grande vitesse. Par conséquent, l’utilisation de billes de nitrure de silicium à faible densité est plus propice au développement à grande vitesse des roulements.
②Résistance à la chaleur - peut s'adapter à des conditions de travail à température plus élevée
Température d'utilisation générale des roulements en acier supérieure à 120 ℃, la dureté diminuera et la durée de vie du roulement diminuera également. Cependant, le nitrure de silicium conserve complètement sa dureté d'origine dans la plage de 400 ℃, et ce n'est qu'à environ 800 ℃ que sa dureté et sa résistance ont commencé à décliner. Par conséquent, pour les roulements utilisés dans des environnements à haute température, le nitrure de silicium est très approprié. Par exemple : les moteurs à réaction d'avions, les turbines à gaz, les systèmes de réacteurs nucléaires, les disques de tungstène des tubes à rayons X, ainsi que les fusées et les engins spatiaux.
③ Petit coefficient de dilatation linéaire - peut être utilisé dans le domaine du changement de température environnementale
Le coefficient de dilatation linéaire du nitrure de silicium est d'environ 1/4 de celui de l'acier pour roulements, de sorte que le changement de taille du matériau de roulement en nitrure de silicium avec le changement de température est faible. Par conséquent, le roulement en céramique de nitrure de silicium peut efficacement empêcher le matériau du roulement d'être « verrouillé » en raison du changement de taille provoqué par le changement de température. Afin d'assurer le fonctionnement stable de l'équipement, réduisez les pertes causées par une panne d'équipement.
④Excellentes performances d'autolubrification
Le matériau céramique en nitrure de silicium lui-même a des fonctions antifriction, anti-usure et de lubrification, dans de mauvaises conditions de lubrification, telles que la lubrification à l'huile pauvre, pas de friction sèche à l'huile, montrant des performances d'autolubrification antifriction supérieures, a un bon état d'urgence, peut efficacement éviter une panne soudaine de l'équipement causée par la perte.
La bille de nitrure de silicium pressée à chaud « devient lisse » après 10 ans de travail
⑤ Propriétés chimiques stables - résistance à la corrosion
Le nitrure de silicium présente une bonne résistance chimique à la plupart des acides et des bases. Seul l'acide fluorhydrique ou un mélange d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique peut corroder le nitrure de silicium. Par conséquent, le matériau du roulement préparé à base de nitrure de silicium peut rester longtemps dans des solutions corrosives d'acide, d'alcali, de sel et d'autres solutions. Par rapport aux roulements en acier, sa durée de vie moyenne sera 4 à 25 fois supérieure à celle des roulements en acier inoxydable. Peut être utilisé dans les équipements de machines chimiques, l'alimentation, la marine, le traitement des eaux usées et d'autres départements utilisés dans la machine, réduisant les problèmes causés par la corrosion.
⑥ Pas de magnétisme, isolation
Dans un environnement magnétique puissant, l'utilisation de roulements en acier, à cause de l'usure du roulement lui-même, la poudre est adsorbée sur le corps de roulement et la surface de roulement, ce qui deviendra la principale raison de l'écaillage précoce et de l'augmentation du bruit des roulements. L'utilisation d'acier pour roulements pour les moteurs de traction des véhicules ferroviaires provoquera une corrosion électrique et réduira la durée de vie des roulements du moteur de traction. L'utilisation d'un matériau de roulement isolé en nitrure de silicium en céramique peut améliorer efficacement l'effet de la corrosion électrique sur le roulement.
La bille en céramique de nitrure de silicium est une partie importante du roulement en céramique de nitrure de silicium. Le processus de fabrication de la bille en céramique de nitrure de silicium peut être divisé en quatre étapes. La première étape est la préparation de la matière première si3N4, c'est-à-dire que la poudre Si3N4 et les additifs de frittage sont uniformément mélangés dans une certaine proportion. La deuxième étape est le moulage de billes en céramique de nitrure de silicium, le moulage par extrusion, le moulage par injection, le moulage par pressage à sec et le moulage par jointoiement et d'autres méthodes de moulage couramment utilisées. La troisième étape est le frittage de densification de billes en céramique si3N4. Les méthodes de frittage comprennent le frittage atmosphérique, le frittage par pressage à chaud, le frittage sous pression et le frittage isostatique à chaud. La quatrième étape est le traitement de meulage post-traitement, à savoir le meulage grossier, le meulage fin, le meulage grossier, le polissage fin et le polissage.
① Préparation de poudre de nitrure de silicium haut de gamme
Les principales méthodes de synthèse de poudre de nitrure de silicium sont la méthode du nitrure de silicium et la méthode de synthèse chimique. En Chine, la méthode au nitrure de silicium est utilisée. Comparée à la poudre préparée par la méthode de synthèse chimique, la poudre préparée par cette dernière présente une pureté élevée, une bonne sphéricité, une activité de frittage élevée et une faible influence sur la stabilité de la matière première en silicium, qui est la matière première préférée pour la préparation de roulements à billes en nitrure de silicium de haute précision.
②manque de performance
Par rapport à l'acier pour roulements, sa faible ténacité, sa dureté élevée et sa résistance à la flexion modérée restent les faiblesses fatales des matériaux céramiques au nitrure de silicium sensibles aux dommages et aux défauts. La haute fiabilité des roulements en céramique de nitrure de silicium nécessite des tests non destructifs complets. La différence des propriétés mécaniques du roulement en céramique entraîne des changements évidents dans la rigidité du roulement en céramique, ce qui entraînera des changements évidents dans la rigidité du support, la réponse dynamique et la charge dynamique supplémentaire du système de rotor.
③La restriction de la technologie de meulage de précision
Afin de fabriquer des roulements à billes en nitrure de silicium haut de gamme d'ultra-précision, la première tâche consiste à fabriquer des billes en céramique de nitrure de silicium d'ultra-précision. Les points de base pour assurer une production de masse ultra-précise de billes de nitrure de silicium sont :
● la surface de la bille de nitrure de silicium pour obtenir un broyage à probabilité égale, c'est-à-dire garantir que chaque particule sur la bille a la même probabilité de broyage ;
● Efficacité du meulage avec sélectivité automatique de la taille, c'est-à-dire le meulage prioritaire automatique de la grande bille ou de la direction de l'axe long ;
● La technologie de broyage permet une industrialisation à grande échelle et une production à faible coût. Cependant, toutes sortes de techniques de broyage signalées publiquement en Chine ne peuvent pas répondre simultanément aux trois exigences ci-dessus.
④ Fatigue de contact de roulement du roulement à billes en nitrure de silicium
Un grand nombre d'études ont montré que les performances RCF (fatigue de contact par roulement) de la bille Si3N4 dépendent de son niveau de technologie de production, et de nombreux facteurs principaux affectent ses performances, qui peuvent être résumés grossièrement comme les pores, les microfissures de surface (forme annulaire/linéaire), la résistance de surface, les contraintes résiduelles, la rugosité de surface et d'autres causes internes, ainsi que les conditions de lubrification, la charge, la vitesse et d'autres causes externes. L'influence des facteurs ci-dessus doit être pleinement prise en compte lors de la préparation des roulements à billes en nitrure de silicium.
Microstructure de surface du roulement en céramique de nitrure de silicium
Quels sont les avantages de l’utilisation de roulements en céramique de nitrure de silicium ?
Les roulements en céramique de nitrure de silicium offrent une résistance aux températures élevées, une faible dilatation thermique et une excellente résistance à la corrosion par rapport aux roulements en acier traditionnels.
2. Dans quelle mesure est-il difficile de préparer un matériau de roulement en céramique de nitrure de silicium ?
La préparation du matériau de roulement en céramique de nitrure de silicium peut s'avérer difficile en raison des températures élevées requises pour le frittage et de la nécessité d'un contrôle précis du processus de fabrication.
3.Qu'est-ce qui fait du nitrure de silicium un choix populaire pour les roulements en céramique ?
Le nitrure de silicium est apprécié pour ses propriétés mécaniques supérieures, notamment une dureté élevée, une résistance à l'usure et un faible frottement, ce qui le rend idéal pour les applications hautes performances dans des industries telles que l'aérospatiale et l'automobile.
4.Comment le nitrure de silicium se compare-t-il aux autres matériaux de roulement en céramique ?
Le nitrure de silicium offre des avantages par rapport à d'autres matériaux céramiques tels que le carbure de silicium et l'alumine, notamment une résistance, une ténacité et une résistance aux chocs thermiques supérieures, ce qui en fait un choix privilégié pour les applications exigeantes.
5. Les roulements en céramique de nitrure de silicium peuvent-ils être utilisés dans des environnements difficiles ?
Oui, les roulements en céramique de nitrure de silicium sont bien adaptés à une utilisation dans des environnements difficiles en raison de leur excellente résistance aux produits chimiques, à la corrosion et aux températures extrêmes, ce qui en fait un choix fiable pour les applications critiques.
Veuillez nous contacter à tout moment si vous avez besoin de plus d'informations.
