一、滾動(dòng)軸承由套圈,滾動(dòng)體和保持器組成。
由于套圈和滾動(dòng)體接觸點(diǎn)受到外加負(fù)荷和旋轉(zhuǎn)的作用,因而反復(fù)產(chǎn)生接觸壓力和變形。
由于鋼制軸承自身材料性能特點(diǎn),軸承失效的主要形式是疲勞剝落,疲勞壽命短,應(yīng)用范圍受到很大限制。而陶瓷材料(Si3N4)具有低密度,中等彈性模量,熱膨脹系數(shù)小,硬度高,耐高溫,耐腐蝕,無(wú)磁等優(yōu)點(diǎn),以氮化硅陶瓷球?yàn)闈L動(dòng)體的陶瓷球軸承可顯著提高軸承接觸疲勞壽命,極大拓展了滾動(dòng)軸承的應(yīng)用領(lǐng)域,已廣泛應(yīng)用于各種高精度、高轉(zhuǎn)速機(jī)床,汽車、賽車、地鐵、電機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、石油化工機(jī)械、冶金機(jī)械等領(lǐng)域。目前,氮化硅陶瓷球和陶瓷球軸承已開始步入批量化生產(chǎn)階段,特別在機(jī)床用高速精密主軸軸承和耐高溫耐腐蝕軸承等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。
二、氮化硅陶瓷材料性能
1. 低密度:由于陶瓷滾動(dòng)體材料密度低,離心載荷小,從而可在更高轉(zhuǎn)速下工作,而且產(chǎn)生熱量較少。
2. 中等彈性模量:陶瓷滾動(dòng)體的彈性模量比鋼制滾動(dòng)體高,則軸承的動(dòng)態(tài)剛度提高,但是彈性模量太大會(huì)因應(yīng)力集中而降低軸承的承載能力。
3. 熱膨脹系數(shù)小: 熱膨脹系數(shù)小有助于減小對(duì)溫度變化的敏感性,從而防止卡死。對(duì)混合滾子軸承,可適用的運(yùn)轉(zhuǎn)速度范圍更寬。
4. 抗壓強(qiáng)度高: 抗壓強(qiáng)度高是滾動(dòng)軸承承受高接觸應(yīng)力的需要(對(duì)于陶瓷材料,其強(qiáng)度通常是通過(guò)三點(diǎn)或四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)得的斷裂模量決定)。
5. 高硬度和高韌性: 這兩個(gè)特性相結(jié)合可獲得較好的表面粗糙度,而且能防止外界硬質(zhì)粒子和沖擊的損傷。
6. 良好的抗?jié)L動(dòng)接觸疲勞特性: 此性能對(duì)軸承滾動(dòng)體的要求至關(guān)重要。
7. 剝落失效形式: 如果滾動(dòng)體在工作中失效,則應(yīng)是疲勞剝落,該實(shí)效形式在卡死前有預(yù)兆,是一種造成危害最小的實(shí)效形式。 在一些應(yīng)用條件較高的應(yīng)用領(lǐng)域陶瓷材料還具備一些特殊性能。
8. 耐高溫和穩(wěn)定性: 在高達(dá)800℃高溫環(huán)境中能穩(wěn)定保持其機(jī)械性能。
9. 耐腐蝕: 在氧化和腐蝕環(huán)境,尤其是在反復(fù)滾動(dòng)而擠掉表面油膜的接觸區(qū)應(yīng)具有抗氧化和腐蝕穩(wěn)定性。