Композитные и керамические материалы для подшипников
Более правильно и точно о применении этих материалов оговорено в ГОСТ 32794-2014
Естественно, наука не стоит на месте и практически каждый год мы получаем новости о том, что то, что вчера считалось фантастикой, сюжетом для фантастического фильма, сегодня это уже реальность. Свойства новых материалов невероятные для восприятия. Материалы могут реагировать на освещение и смену температуры, помогать залечивать открытые раны и давать сигналы о том, что на материал возрастает деформирующая сила. И при всем этом они применяются в обыкновенном производстве в промышленности.
Это крылья самолетов (стелсы), пропеллеры и турбины в самолетостроении.
В медицине это прекрасный материал для изготовления различных протезов, имплантатов, искусственной кожи, сосудов и многого другого.
В автомобилестроении уже вовсю начали применять керамические и композитные материалы. Можно прочитать о способах получения и использования этих материалов в статье «Керамические и композитные материалы в подшипниках» кроме подшипников и других узлов, например, шестерни в редукторе, планируется полностью кузов вырезать из этого материала, как из ткани и сгибать под нужную форму.
Если говорить о подшипниках, что естественно, так как это сайт о них, применение в них керамики очень себя оправдывает. Керамика применялась человек издавна. По сути это состав песка с глиной, подвергшиеся воздействию высоких температур.
Конечно, для получения высокоточных и прочных деталей подшипника, как и других ответственных узлов применяются специальные добавки, улучшающие характеристики материала.
Эти добавки, кстати, главное ноу-хау компаний и рецепт запатентован. Это кремниевые нитриды или карбиды, оксиды циркония, алюминия и др. вещества, составляющие основу материала.
Одними из уникальных качеств полученного материала считаются следующие:
- высокая твердость,
- хороший диэлектрик;
- очень низкая теплопроводность;
- не магнитится;
- отличная износостойкость;
- низкий вес.
Керамический подшипник качения, преимущества и недостатки
Подшипник качения может быть полностью изготовленным из керамического материала, может быть изготовленным частично, быть гибридным, то есть или тела качения, или кольца могут быть керамическими.
Как комбинированные, так и полностью керамические подшипники имеют своё применение, но нужно заметить, изготавливаются они стандартных размеров и являются взаимозаменяемыми.
Если брать полностью керамический подшипник, его основным преимуществом является стойкость к коррозии, возможность выдерживать большие перепады температур, от -85 до +900°. Они работают или совсем без смазки или с минимальным количеством, бесшумные, минимальные потери на трение, а это значит, что они мало греются. Их устанавливают на узлы, работающие при больших скоростях и при этом они практически не изнашиваются.
Это все достигается благодаря показателям твердости, намного превышающей твердости специальной стали, как колец, так и тел качения, чистоте поверхности колец, что позволяет производить их с большой точностью.
Они не токсичные, поэтому они могут работать в пищевой и фармацевтической промышленности.
Они прекрасные диэлектрике, следовательно их используют в электромобилях и других узлах, у которых вероятность прохождения электрических токов очень высокая.
Теперь о недостатках.
Большой недостаток керамических подшипников в том, что их выпускается пока ещё в недостостаточном количестве и покрыть всю потребность в них не получается. Кроме того, раз этот подшипник не выпущен на большой поток, цена на него достаточно высокая.
Но постепенно, квартал за кварталом, выпуск таких подшипников набирает обороты и цена на них снижается.
Второй их большой недостаток- при своей твёрдости это достаточно хрупкие подшипники. Они не переносят нагрузку на удар.
Основные компании- производители подшипников из керамических и композитных материалов
Среди компаний, выпускающих это вид подшипников, хотелось бы отметить следующие. Самой известной на сегодняшний день и самой крупной компанией по выпуску подшипников скольжения из полимерных и керамических материалов, это компания GGB. Её подшипники, в основном, используются в робототехнике, нанотехнологиях, а также на электрических станциях, работающих на различном сырье.
Компания GGB и её продукция
По аналогии, достаточно известной является компания IGUS, занимающаяся выпуском как подшипников качения, так и подшипников скольжения как полностью из полимеров, так и в комбинации со сталью. Компания очень ревностно относится к охране окружающей среды и старается выпускать экологически чистую продукцию.
Как лидер по новым видам подшипников можно назвать компанию SKF, которая на сегодняшний день лидер по новым типам этих подшипников. Она, в основном, выпускает шарикоподшипники из полимеров и обозначает их FWв маркировке. Специальная технология и применение нитей из полиэстера позволяют изготавливать радиально – нагруженный на один край подшипник. Её подшипники работают в кислотных средах, в газовых агрессивных средах.
Компания KOYO в своих подшипниках сепараторы изготавливает из графита и фтороуглеродного пластика. Её подшипники могут работать и в глубоком вакууме, и при предельно низких, до -200° и высоких температурах до +800°С. Соответственно, они применяются в космической технике, на металлургических заводах.
Постоянно работает над выпуском подшипников из керамики и компания NSK. Её подшипники, в основном, работают в агрессивных средах, например, в кислотной и очень востребованы на предприятиях химической промышленности.
Как
видим, каждая компания заняла свою нишу промышленности и работает в этом
направлении.