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水下運(yùn)轉(zhuǎn)自如的氮化硅陶瓷軸承
閱讀：1187 發(fā)布時(shí)間：2021-10-29承是機(jī)械設(shè)備中一種及其重要的零部件,，其主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動時(shí)的摩擦系數(shù),，并保證其回轉(zhuǎn)精度,，其作用與人體關(guān)節(jié)相似，故素有“機(jī)械的關(guān)節(jié)"之稱,。
軸承的使用十分普遍,，外露的內(nèi)藏的，在許多你不知道的地方或許都有軸承在默默發(fā)揮作用,。不過隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展,，下游對軸承的性能要求也越來越高，采用鋼質(zhì)材料的軸承已經(jīng)無法滿足某些場合的需求,，比如說水環(huán)境,，就是鋼質(zhì)軸承的大敵。
要知道,，液態(tài)環(huán)境往往并不止有普通的水,，比如說在航天領(lǐng)域某污水回收處理系統(tǒng)中，還需添加一定量的H2SO4和強(qiáng)氧化劑,，用于抑制溶液中微生物的增長,，因此對軸承的性能提出了更高要求。
氮化硅陶（Si3N4）陶瓷材料對大多數(shù)酸,，諸如鹽酸(HCl),、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)和磷酸(H3PO4)以及堿,，比如苛性納溶液(NaOH)具有良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性,。只有氫氟酸(HF)和鹽酸、硝酸的混合液(HCl/HNO3)能對Si3N4產(chǎn)生腐蝕,。因此用Si3N4做出的陶瓷軸承可長時(shí)間工作于腐蝕性的酸,、堿、鹽等溶液中,，在化學(xué)工業(yè)或核動力工業(yè),，陶瓷軸承可替代化學(xué)穩(wěn)定性差的鋼質(zhì)軸承，其平均壽命比不銹鋼軸承高4-25倍,。
不過單純是不夠的,，軸承的服役壽命和性能同樣很重要,，在這些方面有著“陶瓷王"稱號的Si3N4材料同樣優(yōu)勢突出，或者說根本不算什么問題??它不僅,，而且還具有密度小,、硬度高、電絕緣,、不導(dǎo)磁,、抗壓強(qiáng)度高、自潤滑性能好等諸多特點(diǎn),，因此作為軸承材料時(shí)具有下方等諸多優(yōu)勢：
一,、高速運(yùn)轉(zhuǎn)性能
對一般軸承而言，當(dāng)速度因數(shù)DN值在2.5×106以上,，其滾動體的離心力便會隨轉(zhuǎn)速的升高而急劇增大,，軸承的滾動接觸表面的滑動摩擦加劇，軸承的壽命就隨著縮短,。但由于氮化硅陶瓷軸承的密度較低,，它在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)陶瓷滾動體產(chǎn)生的離心力大大低于鋼質(zhì)滾動體，使其對外環(huán)滾道的壓力和交變載荷相應(yīng)減少,，與鋼制軸承相比速度可提高30%-60%,，溫升降低30%-50%，并且不容易出現(xiàn)“抱軸"現(xiàn)象,，其使用壽命比鋼制軸承提高3-6倍,；同時(shí)，滾動體的離心力大大減少,，由于滾動體的離心力引起的高速打滑現(xiàn)象也大大降低，從而使?jié)L動體,、保持架組件的慣性力減少,。
二、性能
溫度變化對軸承的滾動疲勞壽命會產(chǎn)生較大影響,，通常作為耐熱材料使用的M50鋼制軸承在250℃時(shí)的額定壽命約為常溫下的1/10,。而對于陶瓷軸承，由于陶瓷材料具有的高溫性能,，在高溫工況下具有很好的滾動疲勞強(qiáng)度,，試驗(yàn)結(jié)果表明，在1000℃高溫下Si3N4還保持相當(dāng)高的抗彎強(qiáng)度,，因此陶瓷軸承有較好的接觸應(yīng)力和較長的疲勞壽命,。
三、與金屬軸承材料相似的疲勞損壞方式
Si3N4陶瓷作為軸承材料除了以上性能外,，更重要的是其疲勞損壞方式是非災(zāi)難式的,，與軸承鋼金屬材料類似是發(fā)生蝕坑或出現(xiàn)剝落,，而氧化鋁、氧化鋯與碳化硅陶瓷球的失效形式為碎料,。另外,，氮化硅陶瓷球的表面氣孔數(shù)量、氣孔尺寸,、氣孔分布均勻性,、氮化硅陶瓷球表面粗糙度、氮化硅陶瓷球殘余應(yīng)力及潤滑條件均對氮化硅陶瓷球滾動接觸疲勞強(qiáng)度有較大影響,。
四,、自潤滑性能
Si3N4陶瓷材料本身具有減摩、抗磨,、潤滑功能,，在不良的潤滑工況條件如邊界潤滑、無油干摩擦情況下,，顯示出*的減摩自潤滑性能,，可以大大提高機(jī)器的工作可靠性和使用壽命，并能降低機(jī)器噪聲,，減少維護(hù)費(fèi)用,。
五、非磁性且絕緣
在強(qiáng)磁環(huán)境中,，使用鋼制軸承時(shí),，從軸承本身磨損下來的微粉被吸附在滾動體和滾道面之間，成為軸承提前剝落損壞,、噪聲增大的主要原因,。不過氮化硅軸承是*非磁性，其絕緣性能也很好,，而且具有很好的承載能力,，因此可用于需要*非磁性軸承的場合。