在应用中使用陶瓷轴承之前,了解陶瓷轴承的优点和缺点非常重要,广州沃恩的工程师埃里克·斯隆(Erick Sloan)撰写了一份使用陶瓷轴承设计的指南,概述常见的陶瓷轴承材料,总结了陶瓷轴承的优点和缺点,本文为大家介绍陶瓷轴承的优点和缺点,详细如下。
一、优点
陶瓷的微结构具有非金属元素之间固有的共价键,因此可以共享电子,这种原子合作产生了非常强大的吸引力,并由此产生一系列优势,陶瓷轴承通常具有非常高的硬度(70-90 HRc)、弹性模量以及杨氏模量,当施加载荷时,陶瓷轴承能够抵抗形状变化,同时改善磨损特性。
由于陶瓷材料不会产生微焊接,因此陶瓷轴承可以无润滑运行,当滚动元件和滚道上的表面缺陷相互作用产生电弧时,通常会发生金属微焊接,这会降低表面质量,并大大缩短轴承寿命,陶瓷材料没有这个问题,这使得它们适合于需要无润滑环境的各种应用。
陶瓷材料通常在
高温下表现稳定,热膨胀较小,与金属离子键相比,增加共价键的键长需要更多的能量,陶瓷是非金属、有色金属材料,当接触到水和其他危险化学品时,它们不会像金属一样腐蚀,它们的高耐腐蚀性使其在潮湿和化学腐蚀环境中表现优异。
许多工程陶瓷也具有低密度,同时由于向心力低和摩擦力减小,陶瓷轴承有更高的转速,由于大多数陶瓷中缺少自由电子,因此陶瓷轴承是非磁性的,并具有极好的
绝缘特性。
二、缺点
陶瓷轴承比金属轴承贵得多,由于陶瓷非常坚硬,在制造精密轴承时,加工和磨削成本很快就会增加。随着尺寸的增加,由于需要高成本的加工方法,价格也呈指数增长,包括克服坯体中的温度梯度所需的较慢的烧结过程、在较大体积上均匀施加的压力的量以及由此产生的机器成本。
与金属相比,陶瓷轴承具有较低的承载能力,并且对热冲击敏感,热冲击是指材料内的温度梯度导致不均匀膨胀,从而导致内部应力,该应力可能超过材料的强度,从而形成裂纹。
陶瓷也更难获得高质量的表面光洁度,可以将其研磨至Ra 0.1的表面光洁度,从而达到P5精度等级,然而,由于最近的技术进步,陶瓷轴承现在也可以达到更高的精度等级。