तीव्र उष्णतेत आणि यांत्रिक ताणातून जात असतानाही सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक बेअरिंग्ज घर्षण खूप कमी, जवळपास 0.05 ते 0.15 गुणांकांपर्यंत ठेवतात. 20,000 RPM पेक्षा जास्त गतीवर पोहोचल्यानंतर ही बेअरिंग्ज स्टीलच्या तुलनेत सुमारे 40 ते 60 टक्के चढाओढ करतात. सिलिकॉन आणि नायट्रोजन अणूंमधील विशेष बंधन थर्मल एक्सपेंशनमुळे होणाऱ्या घसरणीपासून लढण्यास मदत करते, ज्यामुळे 800 अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमानातही ही बेअरिंग्ज बिघडल्याशिवाय सुरळीतपणे चालू राहू शकतात. या स्थिरतेमुळे, अचूक स्पिंडल अर्जवर आधारित यंत्रांमध्ये 12 ते 18 टक्के कमी ऊर्जा वापरली जाते. अधिक महत्त्वाचे म्हणजे, भार अचानक बदलल्यास मायक्रो वेल्डिंगचा कोणताही धोका नसतो. हे त्याच्या स्वत: लुब्रिकेट करण्याच्या क्षमतेमुळे आणि इतर पृष्ठभागांशी कमी प्रतिक्रिया करण्यामुळे शक्य होते, ज्यामुळे हे विश्वासार्हता सर्वात महत्त्वाची असलेल्या कठोर औद्योगिक वातावरणासाठी आदर्श बनते.
जेव्हा यंत्रे 250,000 RPM पेक्षा जास्त वेगाने फिरतात, तेव्हा सामान्य धातू बेअरिंगमधील तेलाच्या थरांसह एक आश्चर्यकारक घटना घडते. अपकेंद्री शक्ती त्यांच्यावर इतकी जोरदार प्रभाव टाकते की थेट धातूच्या संपर्कामुळे सर्व काही लवकर घसरते. येथेच सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक्सचा खरा चमकदारपणा दिसून येतो, कारण त्यांच्याकडे एकत्रितपणे काम करणारे तीन मुख्य फायदे आहेत. प्रथम, त्यांच्या पृष्ठभागावर सामान्य पोलादापेक्षा तीन पट जास्त चिकणमाती आकर्षित करण्याची क्षमता असते. दुसरे, ही सामग्री उष्णतेला खूप चांगली ताकद देते, ज्यामुळे तापमान 120 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त झाले तरी तेल निकृष्ट होत नाही. आणि तिसरे, ते पोलादापेक्षा खूप जास्त कठोर असतात, ज्यामुळे त्यांचे इलास्टिक मॉड्यूलस सुमारे 50% जास्त असतो, म्हणून ताणाखाली बेअरिंग रेसेस विकृत होत नाहीत. सर्व मिळून, या गुणधर्मांमुळे अतिशय पातळ चिकणमातीचा थर टिकून राहतो, कधीकधी फक्त 0.1 मायक्रोमीटर इतका पातळ. ज्यांच्याकडे उच्च-वेग यंत्र आहेत, त्यांच्यासाठी हे असे अर्थ आहे की स्पिंडल्स देखभालीपूर्वी सुमारे 18,000 तास निरंतर चालू राहू शकतात. हे सामान्य परिस्थितींमध्ये पारंपारिक स्टील बेअरिंग्जच्या आयुर्मानापेक्षा जवळजवळ तीन पट जास्त आहे.
सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक बेअरिंग्ज अत्यंत चांगली घर्षण प्रतिकारक क्षमता प्रदान करतात कारण ते एकाच वेळी अनेक महत्त्वाच्या गुणधर्मांचे संयोजन करतात. यामध्ये HV 1500 वरील उत्कृष्ट कठोरता, सुमारे 6 ते 7 MPa m चौरस मूळात चांगली फ्रॅक्चर टफनेस आणि 1000 डिग्री सेल्सिअसपर्यंत तापमान असतानाही ऑक्सिडेशनचा उत्कृष्ट प्रतिकार यांचा समावेश आहे. कठोरता पृष्ठभागावरील घर्षण आणि नुकसान टाळण्यास मदत करते, तर फ्रॅक्चर टफनेस पुनरावृत्ती ताण आणि अचानक धक्के दरम्यान फाटे पसरण्यास रोखते. ऑक्सिडेशन प्रतिकारशीलता ताप आणि रसायने दोन्ही उपस्थित असलेल्या कठोर परिस्थितींमध्ये पृष्ठभागाची सुसंगतता राखते. हे संयोजन त्यांना रासायनिक प्रक्रिया उपकरणे आणि औद्योगिक भट्ट्यांसारख्या ठिकाणी खूप कार्यक्षम बनवते, जेथे पारंपारिक धातूची बेअरिंग्ज अपयशी येण्यापूर्वी फार काळ टिकू शकत नाहीत. वास्तविक जगातील चाचण्यांमध्ये दिसून आले आहे की या सिरॅमिक बेअरिंग्जचा घर्षण साधारण 60 टक्क्यांनी कमी असतो तुलनेत सामान्य स्टील बेअरिंग्जच्या, ज्यामुळे दुरुस्तीच्या तपासणीमध्ये लांब अंतर येते आणि उत्पादन ऑपरेशन्ससाठी अनपेक्षित बंदपासून मुक्तता मिळते.
Si3N4 सिरॅमिक बेअरिंग्ज ची सुरुवातीची किंमत पारंपारिक पर्यायांपेक्षा जास्त असू शकते, परंतु त्यांचे प्रेसिजन स्पिंडल्स आणि फीड ड्राइव्ह अर्जांमध्ये तीन पट जास्त आयुष्य असते, ज्यामुळे दीर्घकाळात खरोखरच बचत होते. या सिरॅमिक्स ना विशिष्ट काय बनवते? ते अतिशय कठोर असतात, ताणाखाली फुटण्यास ठामपणे रोखतात आणि आधुनिक यंत्रसामग्रीमध्ये आढळणाऱ्या उच्च RPM वर भ्रमण करताना स्टीलपेक्षा उष्णता चांगल्या प्रकारे सहन करतात. ही एकत्रित वैशिष्ट्ये मूलतः धातूच्या बेअरिंग्जच्या प्रमाणात नेहमीपेक्षा अनेक महिने आधी नादुरुस्त होणारा घर्षण-आधारित दुर्बलतेला थोपवतात. दुरुस्ती संघाच्या अहवालानुसार, ब्रेकडाउन कमी झाले आहेत आणि बदलाची आवृत्ती कमी झाली आहे, ज्यामुळे उत्पादन चक्रांदरम्यान मोठ्या प्रमाणात खर्च कमी होतो.
एका मानक पाच-वर्षीय उपकरण आयुष्यभरात, सुविधांना एकूण मालकीच्या खर्चात 55–70% पर्यंत कपात होते—ज्यामुळे Si₃N₄ विश्वासार्हता, अधिक वेळ कार्यरत राहणे आणि कमी दुरुस्ती खर्च यावर भर देणाऱ्या ऑपरेशन्ससाठी एक रणनीतिक गुंतवणूक बनते.
सिलिकॉन नायट्राइड (Si3N4) पासून बनवलेल्या सेरामिक बेअरिंग्ज जेट इंजिनच्या सहाय्यक घटक आणि रॉकेट इंधन पंप यासारख्या एअरोस्पेस टर्बोमशीनरी अॅप्लिकेशन्समध्ये अत्यावश्यक बनल्या आहेत. हे बेअरिंग्ज पारंपारिक स्टील बेअरिंग्ज थंड वेल्डिंग समस्यांमुळे अपयशी ठरतात तेथे रिकाम्या जागेत (vacuum environments) 250 हजार RPM पेक्षा जास्त गती सहन करू शकतात. ते धातूचे नसल्यामुळे धातू-धातू चिकटण्याच्या समस्या उद्भवत नाहीत. त्याशिवाय, अत्यंत उच्च उष्णतेला (1200 अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त) तोंड देतानाही हे पदार्थ आपले आकार कायम ठेवतात, ज्यामुळे गोष्टी सुरळीतपणे चालू राहतात. स्टीलच्या तुलनेत जवळपास 40% कमी वजन असल्यामुळे, घटकांवर केंद्रपसारक बलांचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या कमी होते. यामुळे घटक विकृत होण्यापासून रोखले जाते आणि अंतराळ किंवा उच्च उंचीवरील ऑपरेशन्समध्ये यशस्वी मोहिमांसाठी अत्यावश्यक असलेले रोटरचे योग्य वर्तन कायम राहते.
एमआरआय आणि सीटी मशीन्समधील सिलिकॉन नायट्राइड (Si3N4) बेअरिंग्ज त्यांच्या सातत्यपूर्ण सामग्री गुणधर्म आणि 0.05 माइक्रोमीटरपेक्षा कमी खडबडीतपणा असलेल्या अत्यंत निरपेक्ष पृष्ठभागामुळे कंपनांमुळे होणारा प्रतिमा विकृती कमी करण्यास मदत करतात. या बेअरिंग्ज पारंपारिक धातूच्या पर्यायांच्या तुलनेत खूप निर्बाध आणि शांतपणे फिरतात. दुसरा मोठा फायदा? ते विद्युत निरोधक आहेत, म्हणून ते चुंबकीय क्षेत्रांना बिघडवणार्या त्रासदायक भँट सधा थांबवतात. तसेच, ही निरोधकता विद्युत वाहनांच्या मोटर्सना अनियमित प्रवाहामुळे होणार्या विद्युतअपघटन संक्षारणापासून सुरक्षित ठेवते. या बेअरिंग्ज वापरल्यास घटकांचे आयुष्य सुमारे तीन पट जास्त टिकते. विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेप देखील दाबला जातो आणि उच्च-अंत विद्युत वाहन ड्राइव्हट्रेनमधून येणारा आवाज लक्षणीयरीत्या कमी होतो. याचा अर्थ असा की रुग्णांना शांत चालण्याचा आनंद मिळतो, तर शक्ति निर्गमनात कोणतीही हानी न होता वैद्यकीय प्रतिमांसाठी चांगले निदान निकाल मिळतात.
EN
