Piinitridin keraamiset laakerit pitävät kitkan erittäin alhaisena, noin 0,05–0,15 kitkakertoimella, jopa kovassa lämmössä ja mekaanisessa rasituksessa. Nämä laakerit suoriutuvat paremmin kuin teräslaakerit noin 40–60 prosenttia, kun nopeudet ylittävät 20 000 kierrosta minuutissa. Piin ja typen atomien välillä oleva erityinen sidos kestää hyvin lämpölaajenemisen aiheuttamaa kulumista, joten nämä laakerit voivat jatkuvasti toimia yli 800 asteen Celsiusasteissa rikkoutumatta. Tämän stabiiliuden ansiosta koneet, jotka käyttävät näitä laakereita, kuluttavat jopa 12–18 prosenttia vähemmän energiaa tarkkuuspyörissä. Lisäksi ei ole olemassa mikrotahrimisen riskiä, kun kuormat muuttuvat äkillisesti. Tämä johtuu siitä, että materiaali voidautuu luonnollisesti eikä reagoi paljoa muiden pintojen kanssa, mikä tekee siitä ideaalin vaativiin teollisiin ympäristöihin, joissa luotettavuus on tärkeintä.
Kun koneet pyörivät yli 250 000 kierrosta minuutissa, tapahtuu jotain mielenkiintoista öljykalvoille tavallisissa metallipinnoissa. Keskipakovoima murskaa kalvot läpi, mikä aiheuttaa suoran metallikosketuksen ja nopean kulumisen. Tässä kohtaa silikoni nitridi -keramiikat loistavat, koska niillä on kolme keskeistä etua, jotka toimivat yhdessä. Ensinnäkin niiden pinnat houkuttelevat voiteluaineita noin kolme kertaa tehokkaammin kuin tavallinen teräs. Toiseksi nämä materiaalit kestävät lämpöä huomattavasti paremmin, estäen öljyjen hajoamisen jopa yli 120 asteen Celsius-asteissa. Kolmanneksi ne ovat merkittävästi jäykempiä kuin teräs, niiden kimmoisuusmoduli on noin 50 % korkeampi, joten laakerikuopat eivät muodostu rasituksen alaisina. Yhdessä nämä ominaisuudet säilyttävät erittäin ohuen voitelukalvon, jonka paksuus voi olla vain 0,1 mikrometriä. Niille, jotka käyttävät korkean nopeuden sorveja, tämä tarkoittaa, että akselit voivat pyöriä jatkuvasti lähes 18 000 tuntia ennen kuin huolto tarvitaan. Tämä on noin kolme kertaa pidempi kuin mitä perinteiset teräslaakerit kestäisivät samankaltaisissa olosuhteissa.
Piinitridiinipohjaiset keraamiset laakerit tarjoavat erinomaisen kulumisvastuksen, koska ne yhdistävät useita keskeisiä ominaisuuksia yhdessä. Näihin kuuluvat vaikuttavat kovuustasot yli HV 1500, riittävä murtumissitkeys noin 6–7 MPa·m½ sekä erinomainen hapettumisvastus, jopa silloin kun lämpötilat nousevat yli 1000 astetta Celsius-asteikolla. Korkea kovuus estää hankautumista ja pinnan vaurioitumista, kun taas murtumissitkeys estää halkeamien leviämisen toistuvien rasitusten tai äkillisten iskujen aikana. Hapettumisvastus pitää pinnoitteet ehjänä myös kovissa olosuhteissa, joissa esiintyy sekä kuumuutta että kemikaaleja. Tämä yhdistelmä tekee niistä erittäin toimivat ratkaisut esimerkiksi kemikaaliteollisuuden prosessilaitteisiin ja teollisuuden uuneihin, joissa perinteiset metallilaakerit eivät kestä kauaa ennen kuin ne rikkoutuvat. Käytännön testit osoittavat, että näiden keraamisten laakereiden kulumistaso on noin 60 prosenttia pienempi verrattuna tavallisiin teräsvalintoihin, mikä tarkoittaa pidempiä huoltovälejä ja vähemmän odottamattomia pysäytyksiä valmistustoiminnassa.
Si3N4-keramiikkalaakerit saattavat maksaa enemmän alussa verrattuna perinteisiin vaihtoehtoihin, mutta ne kestävät kolme kertaa pidempään tarkkuuspyörien ja syöttömoottorien sovelluksissa, mikä tarkoittaa todellisia säästöjä pitkällä aikavälillä. Mikä tekee näistä keramiikoista erityisiä? Ne ovat erittäin kovia, kestävät halkeamista kuormituksen alaisina ja kestävät lämpöä paljon paremmin kuin teräs korkeilla kierrosluvuilla, joita nykyaikaiset koneet käyttävät. Tämä yhdistelmä estää juuri senlaisen kulumisen ja vaurioitumisen, joka tavallisesti rikkoo metallilaakerit useita kuukausia aiemmin. Huoltotiimit raportoivat vähemmän katkoja ja harvemmin tarvittavia vaihtoja, mikä kertyy merkittäviksi kustannussäästöiksi tuotantosykleissä.
Vakiintuneen viiden vuoden laitteiden käyttöiän aikana toimipisteet saavuttavat 55–70 %:n vähennyksen omistamiskustannuksissa, mikä tekee Si₃N₄:stä strategisen sijoituksen toiminnalle, joka priorisoi luotettavuutta, käytettävyyttä ja kevyitä huoltobudjetteja.
Silikoninitridista (Si3N4) valmistetut keraamiset laakerit ovat tulleet olennaiseksi osaksi ilmailu- ja avaruustekniikan turbiinilaitteistoja, kuten suihkumoottorien apulaitteita ja raketin polttoaineen pumppuja. Nämä laakerit kestävät nopeuksia yli 250 tuhatta kierrosta minuutissa tyhjiöympäristössä, jossa perinteiset teräslaakerit epäonnistuvat kylmähitsauksen vuoksi. Se että ne eivät ole metallisia tarkoittaa, ettei esiinny metallin li adheroitumisongelmia. Lisäksi nämä materiaalit säilyttävät muotonsa myös äärimmäisen kuumissa olosuhteissa yli 1200 asteen Celsiusasteissa, mikä pitää laitteiston toiminnan tasaisena. Ne painavat noin 40 % vähemmän kuin vastaavat teräkset, mikä pienentää komponentteihin kohdistuvia keskipakovoimia merkittävästi. Tämä auttaa estämään komponenttien vääntymistä ja ylläpitämään oikeaa roottorikäyttäytymistä, joka on ehdottoman tärkeää onnistuneisiin avaruus- tai korkealla ilmakehässä tapahtuviin toimintoihin.
Röntgentomografi- ja MRI-koneiden piiinitridi (Si3N4) -laakerit vähentävät kuvavääristymistä, joka johtuu värähtelyistä, anisomateriaalien johdonmukaisten materiaaliominaisuuksien ja erittäin sileiden pintojen ansiosta, joiden karkeus on alle 0,05 mikrometriä. Nämä laakerit pyörivät huomattavasti sileämmin ja hiljaisemmin verrattuna perinteisiin metallilaakereihin. Toinen suuri etu? Ne ovat sähköeristeitä, joten ne estävät häiritsevät virratyypät – niin sanotut pyörrevirrat – rikkomasta magneettikenttiä. Tämä eristys suojelee myös sähköautojen moottoreita sähkölyysykorroosiolta, jota aiheuttavat hajavirrat. Komponenttien kestoikä on noin kolme kertaa pidempi näiden laakerien käytön ansiosta. Myös sähkömagneettinen häiriöalttius vähenee, ja huippuluokan sähköautojen voimansiirroista kuuluu selvästi vähemmän melua. Tämä tarkoittaa parempia diagnostiikkatuloksia lääketieteellisessä kuvantamisessa, kun taas matkustajat nauttivat hiljaisemmasta ajokokemuksesta ilman tehon menetystä.
EN
