સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સેરામિક બેરિંગ્સ તીવ્ર ગરમી અને યાંત્રિક તણાવ દ્વારા ધકેલાતા હોય ત્યારે પણ લગભગ 0.05 થી 0.15 ગુણાંકની ખૂબ ઓછી ઘર્ષણ રાખે છે. 20,000 RPM ની ઝડપ પાર કર્યા પછી આ બેરિંગ્સ સ્ટીલની સરખામણીમાં લગભગ 40 થી 60 ટકા વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે. સિલિકોન અને નાઇટ્રોજન પરમાણુઓ વચ્ચેનો ખાસ બંધન ઉષ્ણતા પ્રસરણને કારણે થતા ઘસારાનો સામનો કરે છે, જેથી આ બેરિંગ્સ 800 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુ તાપમાને પણ ખંડિત થયા વિના સુચારુ રીતે કાર્ય કરી શકે છે. આ સ્થિરતાને કારણે ચોકસાઈવાળી સ્પાઇન્ડલ એપ્લિકેશનમાં તેમનો ઉપયોગ કરતી મશીનો ખરેખર, 12 થી 18 ટકા ઓછી ઊર્જા વાપરે છે. વધુમાં, ભાર અચાનક બદલાય ત્યારે માઇક્રો વેલ્ડિંગનો કોઈ જોખમ નથી. આવું એટલા માટે થાય છે કારણ કે આ સામગ્રી પોતાની મેળે લુબ્રિકેટ કરે છે અને અન્ય સપાટીઓ સાથે ઓછી પ્રતિક્રિયા કરે છે, જેથી વિશ્વાસપાત્રતા સૌથી વધુ મહત્વની હોય તેવા માંગણીવાળા ઔદ્યોગિક વાતાવરણ માટે તે આદર્શ બની રહે છે.
જ્યારે મશીનો 250,000 RPM કરતાં વધુ ઝડપે ફરે છે, ત્યારે સામાન્ય ધાતુના બેરિંગ્સમાં તેલની પાતળી પડછાયા સાથે રસપ્રદ બાબત બને છે. અહીં અભિકેન્દ્રીય બળ આ પડછાયા પર સીધો જ હુમલો કરે છે, જેના કારણે ધાતુના સીધા સંપર્કમાં આવવાથી બધું ઝડપથી ઘસાઈ જાય છે. આ ત્યારે જ સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સેરામિક્સ ખરેખરી ચમકે છે, કારણ કે તેમાં ત્રણ મુખ્ય લાભ એકસાથે કામ કરે છે. પ્રથમ, તેમની સપાટીઓ સામાન્ય સ્ટીલ કરતાં લગભગ ત્રણ ગણી વધુ સ્નેહકોને આકર્ષિત કરે છે. બીજું, આ સામગ્રી ઉષ્ણતાને ઘણી સારી રીતે સંભાળે છે, જેથી 120 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુ તાપમાન હોવા છતાં તેલ નષ્ટ થતું નથી. અને ત્રીજું, તેઓ સ્ટીલ કરતાં ઘણા વધુ મજબૂત છે, જેમાં લવચીકતાનો માપાંક (ઇલાસ્ટિક મોડ્યુલસ) લગભગ 50% વધુ છે, જેથી બેરિંગ રેસિસ તણાવ હેઠળ વિકૃત થતાં નથી. આ બધા ગુણધર્મોના સંયોજનથી, અવિશ્વસનીય રીતે પાતળી સ્નેહક પડછાયો જાળવી રાખવામાં આવે છે, ક્યારેક માત્ર 0.1 માઇક્રોમીટર જેટલી પાતળી. જેમની પાસે હાઇ-સ્પીડ મશીનિંગ સેન્ટર ચાલે છે, તેમના માટે આનો અર્થ એ છે કે સ્પિન્ડલ 18,000 કલાક સુધી નિરવચ્છિન રીતે ચાલી શકે છે પહેલાં જાળવણીની જરૂર પડે. આ લગભગ ત્રણ ગણો સમય છે જે સમાન પરિસ્થિતિમાં પરંપરાગત સ્ટીલ બેરિંગ્સ ચાલે.
સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સિરામિક બેરિંગ્સ અદ્વિતીય ઘસારા પ્રતિકાર પૂરો પાડે છે કારણ કે તેઓ એક સાથે અનેક મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મોનું સંયોજન કરે છે. આમાં HV 1500 કરતાં વધુની અદ્ભુત કઠિનતા, લગભગ 6 થી 7 MPa m વર્ગમૂળ જેટલી સારી ફ્રેક્ચર ટફનેસ, ઉપરાંત 1000 ડિગ્રી સેલ્સિયસ જેટલા તાપમાને પણ ઑક્સિડેશનનો અદ્ભુત પ્રતિકાર સમાવેશ થાય છે. કઠિનતા ઘસારા અને સપાટીના નુકસાનને અટકાવવામાં મદદ કરે છે, જ્યારે ફ્રેક્ચર ટફનેસ વારંવારના તણાવ અથવા અચાનકના ધક્કા દરમિયાન તિરાડો ફેલાતી અટકાવે છે. ઑક્સિડેશન પ્રતિકાર તીવ્ર પરિસ્થિતિઓમાં સપાટીને સંપૂર્ણ રાખે છે જ્યાં ઉષ્ણતા અને રસાયણો બંને હાજર હોય છે. આ સંયોજનને કારણે તેઓ રસાયણ પ્રક્રિયા સાધનો અને ઔદ્યોગિક ભઠ્ઠીઓ જેવી જગ્યાઓમાં ખૂબ સારી રીતે કાર્ય કરે છે જ્યાં પરંપરાગત ધાતુના બેરિંગ્સ નિષ્ફળ થવા પહેલાં ખૂબ ઓછો સમય ટકી શકતા નથી. વાસ્તવિક પરીક્ષણો દર્શાવે છે કે આ સિરામિક બેરિંગ્સ માનક સ્ટીલના વિકલ્પો કરતાં લગભગ 60 ટકા ઓછો ઘસારો અનુભવે છે, જેનો અર્થ છે કે ઉત્પાદન કામગીરી માટે જાળવણીની તપાસ વચ્ચેનો સમય લાંબો થાય છે અને અણધાર્યા બંધ ઓછા થાય છે.
Si3N4 સિરામિક બેરિંગ્સની શરૂઆતમાં પરંપરાગત વિકલ્પો કરતાં વધુ કિંમત હોઈ શકે છે, પરંતુ તેઓ ચોકસાઈ સ્પિન્ડલ્સ અને ફીડ ડ્રાઇવ એપ્લિકેશન્સમાં ત્રણ ગણો લાંબો સમય ટકે છે, જેનો અર્થ છે સમય સાથે વાસ્તવિક બચત. આ સિરામિક્સને શું ખાસ બનાવે છે? તેઓ અતિ મજબૂત છે, તણાવ હેઠળ ફાટવાનો પ્રતિકાર કરે છે અને આધુનિક મશીનરીમાં જોવા મળતી ઊંચી RPM પર ઘૂમતી વખતે સ્ટીલ કરતાં વધુ સારી રીતે ગરમીને સહન કરે છે. આ સંયોજન મૂળભૂત રીતે તે પ્રકારની ઘસારો અને નુકસાનને અટકાવે છે જે સામાન્ય રીતે ધાતુના બેરિંગ્સને સમયથી મહિનાઓ પહેલાં નષ્ટ કરી દે છે. જાળવણી ટીમો ઓછા ખામીઓ અને ઓછી વારંવાર બદલાવની અહેવાલ આપે છે, જે ઉત્પાદન ચક્રો દરમિયાન નોંધપાત્ર ખર્ચ ઘટાડામાં ઉમેરો કરે છે.
માનક પાંચ વર્ષના ઉપકરણ જીવનચક્ર દરમિયાન, સુવિધાઓને કુલ માલિકીની કિંમતમાં 55–70% ઘટાડો જોવા મળે છે—જે Si₃N₄ ને વિશ્વસનીયતા, અપટાઇમ અને લીન જાળવણી બજેટને પ્રાથમિકતા આપતા ઓપરેશન્સ માટે એક રણનીતિક રોકાણ બનાવે છે.
સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ (Si3N4) માંથી બનાવેલ સેરામિક બેરિંગ્સ જેટ એન્જિન સહાયકો અને રૉકેટ ઇંધણ પંપ જેવી એરોસ્પેસ ટર્બોમશીનરી એપ્લિકેશન્સમાં આવશ્યક બની ગયા છે. આ બેરિંગ્સ ખાલીપણાના વાતાવરણમાં 250 હજાર RPM કરતાં વધુની ઝડપ સહન કરી શકે છે, જ્યાં ઠંડા વેલ્ડિંગની સમસ્યાઓને કારણે પરંપરાગત સ્ટીલ બેરિંગ્સ નિષ્ફળ જાય છે. તેઓ ધાતુયુક્ત ન હોવાનો મતલબ એ છે કે ધાતુ-ધાતુ ચોંટવાની સમસ્યાઓ નથી. ઉપરાંત, આ સામગ્રી 1200 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુની તીવ્ર ગરમીને કારણે પણ તેમના આકારને જાળવી રાખે છે, જે વસ્તુઓને સરળતાથી ચલાવવામાં મદદ કરે છે. સ્ટીલના સમકક્ષ કરતાં લગભગ 40% ઓછું વજન ધરાવતા, આ ઘટાડો ઘટકો પર કેન્દ્રત્યાગી બળોને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. આનાથી ઘટકોના વિકૃતિકરણને અટકાવવામાં અને અવકાશ અથવા ઊંચાઈના ઑપરેશન્સમાં સફળ મિશન માટે અત્યંત મહત્વપૂર્ણ રોટર વર્તન જાળવવામાં મદદ મળે છે.
એમઆરઆઈ અને સીટી મશીનોમાં સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ (Si3N4) બેરિંગ્સ તેમના સુસંગત સામગ્રી ગુણધર્મો અને 0.05 માઇક્રોમીટર કરતાં ઓછી ખરબચડાપણું ધરાવતી અત્યંત સરળ સપાટીને કારણે કંપનથી થતી ઇમેજ વિકૃતિને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે. આ બેરિંગ્સ પરંપરાગત ધાતુના વિકલ્પોની સરખામણીમાં વધુ સરળતાથી અને શાંત રીતે ફરે છે. બીજો મોટો ફાયદો? તેઓ વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેટિંગ છે, તેથી તે ઝણઝણાટભરી ઇડી કરંટ્સને ચુંબકીય ક્ષેત્રોને ખરાબ કરતા અટકાવે છે. ઉપરાંત, આ ઇન્સ્યુલેશન વિદ્યુત વાહન મોટર્સને અનિચ્છનીય પ્રવાહોને કારણે થતી ઇલેક્ટ્રોલિટિક કૉરોઝન સમસ્યાઓથી સુરક્ષિત રાખે છે. આ બેરિંગ્સનો ઉપયોગ કરવાથી ઘટકોની આયુ લગભગ ત્રણ ગણી લાંબી થાય છે. વિદ્યુતચુંબકીય હસ્તક્ષેપ પણ દબાયેલો રહે છે, અને ઉચ્ચ-અંત વિદ્યુત વાહન ડ્રાઇવટ્રેનમાંથી આવતો અવાજ ધીમો હોય છે. આનો અર્થ એ થાય કે મેડિકલ ઇમેજિંગ માટે સારા નિદાનના પરિણામો મળે છે જ્યારે પેસેન્જર્સ શક્તિ આઉટપુટમાં કોઈ ઘટાડો વગર શાંત સવારીનો આનંદ માણે છે.
EN
