Ložiska z nitridu křemičitého udržují velmi nízké tření v rozmezí koeficientů asi 0,05 až 0,15, i když jsou vystavena intenzivnímu teplu a mechanickému namáhání. Tyto ložiska překonávají ocelová ložiska o přibližně 40 až 60 procent, jakmile dosáhnou otáček nad 20 000 ot./min. Zvláštní vazba mezi atomy křemíku a dusíku pomáhá odolávat opotřebení způsobenému tepelnou roztažností, takže tato ložiska mohou nadále plynule pracovat i nad 800 stupňů Celsia, aniž by se rozpadla. Díky této stabilitě spotřebují stroje, které je používají, ve srovnání až o 12 až 18 procent méně energie v přesných vřetenových aplikacích. Navíc neexistuje riziko mikrosvařování při náhlé změně zatížení. K tomu dochází proto, že materiál se přirozeně mazne sám a téměř nereaguje s jinými povrchy, což ho činí ideálním pro náročné průmyslové prostředí, kde je nejvyšší důležitost přikládána spolehlivosti.
Když se stroje otáčejí rychleji než 250 000 otáček za minutu, děje se něco zajímavého s olejovými vrstvami v běžných kovových ložiskách. Odstředivá síla je totiž prostě rozdrtí, což způsobuje přímý kontakt kovu s kovem a rychlé opotřebení všeho. Právě zde vynikají keramické materiály na bázi nitridu křemičitého, které mají tři hlavní výhody působící současně. Za prvé, jejich povrchy přitahují maziva přibližně třikrát lépe než běžná ocel. Za druhé, tyto materiály mnohem lépe odolávají teplu a brání tak rozkladu olejů i při teplotách přesahujících 120 stupňů Celsia. A za třetí, jsou výrazně tužší než ocel s modulem pružnosti zhruba o 50 % vyšším, takže se dráhy ložisek neprohýbají pod zatížením. Všechny tyto vlastnosti dohromady udržují nesmírně tenkou mazací vrstvu, někdy silnou pouze 0,1 mikrometru. Pro provozovatele vysoce výkonných obráběcích center to znamená, že vřetena mohou nepřetržitě pracovat téměř 18 000 hodin, než bude nutná údržba. To je přibližně třikrát déle, než vydrží tradiční ocelová ložiska za podobných podmínek.
Ložiska z nitridu křemičitého nabízejí výjimečnou odolnost proti opotřebení, protože kombinují několik klíčových vlastností najednou. Mezi ně patří působivá tvrdost nad HV 1500, dobrá lomová houževnatost kolem 6 až 7 MPa·m½ a vynikající odolnost proti oxidaci i při teplotách až 1000 stupňů Celsia. Tvrdost pomáhá předcházet abrazi a poškození povrchu, zatímco lomová houževnatost brání šíření trhlin při opakovaném zatížení nebo náhlých nárazech. Odolnost proti oxidaci udržuje povrch neporušený za extrémních podmínek, kde jsou přítomny jak teplo, tak chemikálie. Tato kombinace z nich činí ideální řešení pro aplikace jako chemické procesní zařízení a průmyslové pece, kde běžná kovová ložiska nemohou dlouho vydržet a rychle selhávají. Reálné testy ukazují, že tato keramická ložiska vykazují přibližně o 60 procent nižší opotřebení ve srovnání se standardními ocelovými alternativami, což znamená delší intervaly mezi údržbou a méně neočekávaných výpadků výrobních provozů.
Ložiska z keramiky Si3N4 mohou mít na začátku vyšší cenu ve srovnání s tradičními variantami, ale v aplikacích přesných vřeten a posuvných pohonů vydrží až třikrát déle, což znamená skutečné úspory v čase. Čím se tyto keramiky vyznačují? Jsou velmi tvrdé, odolávají praskání za zatížení a mnohem lépe zvládají teplo než ocel při vysokých otáčkách, jaké se vyskytují u moderních strojů. Tato kombinace prakticky eliminuje opotřebení, které obvykle způsobuje předčasný výpadek kovových ložisek o měsíce dříve. Servisní týmy hlásí méně poruch a řidší výměny, což v průběhu výrobních cyklů přináší významné snížení nákladů.
Během standardního pětiletého životního cyklu zařízení dosahují provozy snížení celkových nákladů na provoz o 55–70 %, což činí Si₃N₄ strategickou investicí pro provozy, které klade důraz na spolehlivost, dostupnost a úsporné rozpočty na údržbu.
Keramická ložiska vyrobená ze slinitu křemičitého (Si3N4) se stala nezbytnou součástí leteckých turbinstrojů, jako jsou pomocné jednotky proudových motorů a čerpadla raketového paliva. Tato ložiska vykazují odolnost vůči otáčkám přesahujícím 250 tisíc ot./min ve vakuovém prostředí, kde klasická ocelová ložiska selhávají kvůli problémům s chladným svářením. Skutečnost, že nejsou kovová, znamená, že nevznikají problémy s lepením kov na kov. Navíc tyto materiály zachovávají svůj tvar i při expozici extrémnímu teplu nad 1200 stupňů Celsia, což zajišťuje hladký chod zařízení. Díky hmotnosti o cca 40 % nižší ve srovnání s ocelovými protějšky výrazně klesají odstředivé síly působící na komponenty. To pomáhá předcházet deformaci součástek a udržuje správné chování rotoru, což je naprosto zásadní pro úspěšné mise ve vesmíru nebo při provozu ve velkých nadmořských výškách.
Ložiska z nitridu křemíku (Si3N4) v zařízeních MRI a CT pomáhají snížit zkreslení obrazu způsobené vibracemi díky svým stálým materiálovým vlastnostem a extrémně hladkým povrchům s drsností pod 0,05 mikrometru. Tato ložiska se otáčejí mnohem hladčeji a tišeji ve srovnání s tradičními kovovými variantami. Další velkou výhodou je jejich elektrická izolace, která zabraňuje rušivým vířivým proudům v narušování magnetických polí. Kromě toho tato izolace chrání motory elektrických vozidel před elektrolytickou koroze způsobenou parazitními proudy. Součástky vydrží přibližně třikrát déle, když jsou použita tato ložiska. Potlačuje se také elektromagnetická interference a je znatelně nižší hladina hluku v pohonných jednotkách vysoce kvalitních elektrických vozidel. To znamená lepší diagnostické výsledky u medicínského zobrazování, zatímco cestující užívají tišší jízdu, a to bez jakýchkoli ztrát výkonu.
EN
