Керамичните лагери от силициев нитрид осигуряват много ниско триене с коефициент около 0,05 до 0,15, дори и при интензивно нагряване и механически напрежения. Тези лагери надминават стоманените с около 40 до 60 процента, когато скоростта надхвърли 20 000 оборота в минута. Специалната връзка между атомите на силиция и азота помага да се противодейства на износването, причинено от топлинно разширение, така че лагерите могат да продължават да работят гладко при температури над 800 градуса по Целзий, без да се повреждат. Поради тази стабилност, машините, които ги използват, всъщност консумират с 12 до 18 процента по-малко енергия в прецизни шпинделни приложения. Освен това, няма риск от микросваряване при внезапна промяна на натоварването. Това се случва, защото материала естествено се смазва и има слаба реакция с други повърхности, което го прави идеален за изискващи индустриални среди, където най-важно е надеждността.
Когато машините се въртят с повече от 250 000 оборота в минута, с филмовете масло в обикновените метални лагери се случва нещо интересно. Центробежната сила просто ги разрушава, което води до директен метален контакт и бързо износване на всичко. Точно тук керамиките от силициев нитрид показват своята истинска стойност, благодарение на три основни предимства, които действат заедно. Първо, техните повърхности всъщност привличат смазките около три пъти по-ефективно в сравнение с обикновената стомана. Второ, тези материали по-добре издържат топлината, като предотвратяват разграждането на маслата дори при температури над 120 градуса по Целзий. И трето, те са значително по-твърди от стоманата с модул на еластичност около 50% по-висок, така че пътеките на търкаляне не се деформират под натоварване. Като се вземат заедно, тези свойства осигуряват запазването на изключително тънък филм от смазка, понякога с дебелина само 0,1 микрометра. За операторите на центри за високоскоростно обработване това означава, че шпинделите могат да работят непрекъснато почти 18 000 часа, преди да се наложи поддръжка. Това е приблизително три пъти повече в сравнение с традиционните стоманени лагери при подобни условия.
Керамичните лагери от силициев нитрид предлагат изключителна устойчивост на износване, тъй като комбинират няколко ключови свойства едновременно. Те включват впечатляваща твърдост над HV 1500, добра чуплива якост около 6 до 7 MPa·√m, както и изключителна устойчивост на окисляване дори при температури до 1000 градуса по Целзий. Твърдостта помага да се предотврати абразивно износване и повърхностни повреди, докато чупливата якост спира разпространението на пукнатини при повтарящи се натоварвания или внезапни удари. Устойчивостта на окисляване запазва повърхностите непокътнати при сурови условия, където присъстват както топлина, така и химикали. Тази комбинация ги прави изключително подходящи за използване в оборудване за химическа обработка и индустриални фурни, където традиционните метални лагери просто не могат да издържат дълго, преди да се повредят. Реални изпитвания показват, че тези керамични лагери имат около 60 процента по-малко износване в сравнение със стандартните стоманени аналогы, което означава по-дълги интервали между профилактични проверки и по-малко непредвидени спирания на производствените операции.
Керамичните лагери от Si3N4 могат да имат по-висока първоначална цена в сравнение с традиционните решения, но те издържат три пъти по-дълго в приложения с прецизни шпинделове и подаващи задвижвания, което означава реална икономия с времето. Какво прави тези керамики толкова отличаващи се? Те са изключително твърди, устойчиви на пукане под натоварване и по-добре понасят топлината в сравнение със стоманата при високите обороти, характерни за съвременната техника. Тази комбинация практически предотвратява износването, което обикновено извежда металните лагери от строя месеци по-рано. Екипите за поддръжка докладват по-малко повреди и по-редки подмяны, което води до значителни икономии през производствените цикли.
За стандартен период от пет години живот на оборудването, обектите постигат намаление с 55–70% на общата цена на притежание — което прави Si₃N₄ стратегическа инвестиция за операциите, насочени към надеждност, непрекъсната работа и икономични бюджети за поддръжка.
Керамичните лагери, изработени от силициев нитрид (Si3N4), са станали задължителни в аерокосмическите турбомашини, като помощни системи за реактивни двигатели и помпи за ракетно гориво. Тези лагери могат да издържат скорости над 250 хил. оборота в минута във вакуумни среди, където традиционните стоманени лагери се провалят поради проблеми със студеното заваряване. Тъй като не са метални, те нямат проблеми със залепване на метал към метал. Освен това тези материали запазват формата си дори при екстремни температури над 1200 градуса по Целзий, което осигурява гладко функциониране. С тегло около 40% по-малко в сравнение със стоманените им аналогове, намалената маса значително намалява центробежните сили, действащи върху компонентите. Това помага за предотвратяване на деформация на компонентите и поддържа правилното поведение на ротора, което е абсолютно жизненоважно за успешни мисии в космоса или при операции на голяма височина.
Лагерите от силициев нитрид (Si3N4) в МРИ и КТ апарати помагат да се намали изкривяването на изображението, причинено от вибрации, благодарение на постоянните си материални свойства и изключително гладките повърхности с шероховатост под 0,05 микрометра. Тези лагери се въртят значително по-гладко и по-тихо в сравнение с традиционните метални варианти. Друга голяма предимство? Те са електрически изолиращи, което спира досадните вихрови токове да разстройват магнитните полета. Освен това тази изолация пази електромоторите на електрическите превозни средства от електролитна корозия, причинена от паразитни токове. Компонентите издържат около три пъти по-дълго при използване на тези лагери. Също така се потиска електромагнитното смущение, а шумът от задвижващите системи на висококласни електрически превозни средства е значително по-нисък. Това означава по-добри диагностични резултати при медицинската визуализация, докато пътниците се наслаждават на по-тиха обстановка в превозното средство, всичко това без загуба на мощност.
EN
