세라믹 베어링 재료의 적용 특성

세라믹 베어링은 일반적인 용어이며 풀 세라믹 베어링과 하이브리드 세라믹 베어링 (세미 세라믹 베어링) 의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 베어링의 일반적인 세라믹 재료는 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 지르코니아 및 실리콘 카바이드를 포함한다.

하이브리드 베어링

하이브리드 세라믹 베어링은 일반적으로 전기 절연 특성을 갖는 베어링 강 및 베어링 등급 실리콘 질화물 롤링 요소로 만들어진 링으로 조립됩니다. 강철 압연 요소가있는 베어링과 비교하여 하이브리드 세라믹 베어링 (실리콘 질화물 롤링 요소는 주로 아래의 예로 사용됨) 의 장점은 다음과 같습니다.
1. 현재 부식 방지
모터가 작동 중일 때, 회전 샤프트의 두 단부 사이 또는 샤프트 사이에서 발생하는 전위차를 샤프트 전압이라고합니다. 샤프트의 양 단부가 모터 프레임 등을 통해 루프를 형성하면 샤프트 전압의 작용하에 샤프트 전류가 생성됩니다. 샤프트 전류는 모터, 베어링, 고정자 프레임 또는 보조 장치에 의해 형성된 폐쇄 루프를 통해 샤프트 전압에 의해 발생된다. 정상적인 상황에서 샤프트 전압이 낮고 베어링의 윤활유 필름이 절연체로 작용하여 샤프트 전류를 억제 할 수 있습니다. 샤프트 전압이 윤활 오일 필름이 너무 높거나 모터가 시동되는 순간 오일 필름이 안정적으로 형성되지 않으면, 샤프트 전압은 윤활 오일 필름이 방전 및 파괴되어 샤프트 전류를 생성하는 경로를 형성합니다.
샤프트 전류의 부분 방전 에너지의 방출에 의해 생성 된 고온은 베어링의 내부 링, 외부 링 또는 볼에있는 많은 작은 영역을 녹여 그루브를 형성하여 소음과 진동을 생성 할 수 있습니다. 그것이 제 시간에 감지되고 처리 될 수 없다면, 베어링 실패로 이어지고 생산에 부정적인 결과를 가져올 것입니다. 큰 영향. 가변 주파수 속도 제어 시스템에서 고주파 샤프트 전류로 인한 베어링의 전기적 부식의 가장 중요한 특징은 모터 베어링의 내부 및 외부 링 및 볼에 "세면판" 조밀 한 홈 줄무늬를 생성하는 것입니다. 모터의 샤프트 전류를 근본적으로 제거하는 방법은 무엇입니까? 첫 번째는 누설 장치를 추가하는 것입니다. 즉, 우회 브러시를 설치하여 샤프트 전류가 베어링을 우회하여 누출되도록합니다. 두 번째는 절연 베어링을 사용하여 베어링을 통해 샤프트 전류의 경로를 차단하는 것입니다. 샤프트 전류의 경로를 차단하기 위해, 모터의 적어도 하나의 단부는 베어링을 전기적으로 절연시켜야 한다.
샤프트 전류는 일반적으로 휠 세트 베어링 및 견인 모터 (레일 차량), DC 및 AC 모터 (동력 전달 시스템) 및 발전기 (풍력) 에서 발생합니다. 샤프트 전류는 경주로 및 롤링 요소에 손상을 입히고 윤활유의 노화를 유발하여 모터 또는 발전기의 조기 고장을 유발하여 유지 보수 비용을 증가시키고 폐쇄 및 생산 중단과 같은 손실을 초래할 수 있습니다. 이러한 문제에 대한 최선의 해결책은 전기 절연 베어링을 사용하는 것입니다. 내부 또는 외부 링에 세라믹 코팅이있는 베어링을 절연 베어링이라고합니다. 세라믹 코팅은 전류의 통과를 방지하고 절연 기능을 가지고 있습니다. 하이브리드 베어링의 롤링 요소는 세라믹으로 만들어집니다. 롤링 요소는 전류의 통과를 방지하므로 절연 기능이 있으며 세라믹 코팅보다 내구성이 뛰어납니다.
2. 효과적으로 속도를 증가
실리콘 질화물 압연 요소의 밀도는 동일한 크기의 베어링 강 압연 요소의 밀도보다 60% 낮습니다. 낮은 무게와 관성은 더 높은 속도 성능을 가져서 베어링이 빠르게 시작하고 멈출 수있는 뛰어난 능력을 제공합니다. 또한 세라믹 볼에는 오일이없는 자체 윤활 특성이 있으며 세라믹 볼의 마찰 계수가 작기 때문에 세라믹 볼 베어링은 회전 속도가 빠릅니다. 통계에 따르면 세라믹 볼을 사용하는 베어링의 회전 속도는 일반 베어링의 1.5 배 이상입니다.

하이브리드 세라믹 베어링은 고속 공작 기계의 스핀들에 성공적으로 사용되었으며 Makino 및 일본의 다른 회사에서 생산 한 HPM 초정밀 선반과 같은 실용적인 단계에 진입했습니다. 스핀들 속도는 16000r/min이며, 미국 MIKRO 회사에서 생산 한 HSM700 고속 머시닝 센터에서는 스핀들 속도가 42,000r/min에 도달했으며 절단 속도는 5 ~ 10 배 증가했습니다. 또한 하이브리드 세라믹 베어링은 전기 스핀들 및 와전류 분자 펌프와 같은 고속 장비에도 사용됩니다.

3. 긴 서비스 수명
하이브리드 세라믹 베어링의 마찰에 의해 생성 된 열은 특히 고속에서 낮아서 베어링의 수명을 연장하고 재조정 간격을 연장하여 다운 타임 손실과 베어링 유지 보수로 인한 유지 보수 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
4. 높은 경도 및 높은 인성
실리콘 질화물 롤링 요소는 더 높은 경도 및 우수한 인성을 갖는다. 이 두 가지 특성의 조합은 더 나은 표면 거칠기를 달성 할 수 있으며 외부 경질 입자 및 충격으로 인한 손상을 방지 할 수 있으며 내마모성이 강합니다.

5. 베어링 강성이 더 높습니다.
베어링의 강성은 하중 베어링의 탄성 변형 정도를 나타냅니다. 강성은 베어링 진동, 소음, 수명 및 회전 정확도와 같은 다양한 측면에 영향을 미치며 베어링 분석에서 중요한 성능 매개 변수입니다. 이 변형은 일반적으로 작고 무시할 수 있지만 공작 기계 스핀들 베어링 또는 피니언 베어링과 같은 일부 응용 분야에서는 강성이 매우 중요합니다.
실리콘 질화물 세라믹의 경도는 베어링 스틸의 경도보다 1 배 높으며 탄성 계수는 약 1/3 입니다. 동일한 부하 조건 하에서, 실리콘 질화물 세라믹의 탄성 변형은 작다. 따라서 세라믹 볼 하이브리드 베어링을 사용하는 공작 기계 스핀들은 우수한 성능을 발휘합니다. 운영 정확도.
6. 온도 변화에 대한 낮은 감도
실리콘 질화물 롤링 요소는 낮은 열 팽창 계수를 가지므로 온도 변화에 대한 민감도를 줄이고 달라 붙는 것을 방지합니다. 하이브리드 롤러 베어링의 경우 적용 가능한 작동 속도 범위가 더 넓습니다.
세라믹 하이브리드 베어링은 현재 전기 모터, 항공 우주 응용 프로그램, 고성능 레이싱 카, 실험실 장비, 수중 응용 프로그램 등에 널리 사용됩니다. 세라믹 하이브리드 베어링은 더 높은 속도, 낮은 마찰 및 긴 수명에 대한 요구 사항을 쉽게 충족시킵니다.
모든 세라믹 베어링
모든 세라믹 베어링의 레이스와 볼은 세라믹 재료로 만들어집니다. 하이브리드 베어링 재료와 비교하여 모든 세라믹 베어링은 처리하기가 더 어렵습니다. 하이브리드 베어링은 많은 응용 분야에서 매우 잘 수행되었지만 매우 극소수입니다. 모든 세라믹 베어링은 리테이너 및 리테이너가없는 베어링으로 나뉩니다. 리테이너가없는 모든 세라믹 베어링은 매우 높은 온도에서 계속 작동 할 수 있습니다. 모든 세라믹 베어링은 높은 내식성을 가지며 가장 일반적인 산을 견딜 수 있으며 물이나 소금물에 노출되면 부식되지 않습니다.