Rulmenții ceramici din nitru de siliciu mențin frecarea foarte scăzută, la aproximativ 0,05–0,15 coeficienți, chiar și atunci când sunt supuși unor temperaturi ridicate și stres mecanic intens. Acești rulmenți depășesc performanța celor din oțel cu aproximativ 40–60 la sută odată ce vitezele depășesc 20.000 RPM. Legătura specială dintre atomii de siliciu și azot ajută la combaterea uzurii cauzate de dilatarea termică, astfel încât acești rulmenți pot funcționa în continuare fără probleme la temperaturi peste 800 de grade Celsius, fără a se deteriora. Datorită acestei stabilități, mașinile care le folosesc consumă cu 12–18 la sută mai puțină energie în aplicațiile de arbore principal de precizie. În plus, nu există riscul apariției sudurii microscopice atunci când sarcinile se modifică brusc. Acest lucru se întâmplă deoarece materialul se lubrifiază natural și nu reacționează semnificativ cu alte suprafețe, ceea ce îl face ideal pentru mediile industriale solicitante, unde fiabilitatea este esențială.
Când mașinile se rotesc mai repede de 250.000 RPM, se întâmplă ceva interesant cu peliculele de ulei din rulmenții metalici obișnuiți. Forța centrifugă le străpunge pur și simplu, provocând contact direct între metale care duce la uzură rapidă a tuturor componentelor. Aici ceramicile din nitru de siliciu capătă o importanță deosebită, datorită a trei avantaje principale care acționează împreună. În primul rând, suprafețele lor atrag lubrifiantul cam de trei ori mai bine decât oțelul obișnuit. În al doilea rând, aceste materiale rezistă mult mai bine la căldură, menținând uleiurile intacte chiar și atunci când temperaturile depășesc 120 de grade Celsius. Și în al treilea rând, sunt semnificativ mai rigide decât oțelul, având un modul de elasticitate cu aproximativ 50% mai mare, astfel încât căile de rulare ale rulmenților nu se deformează sub sarcină. Toate aceste proprietăți combinate mențin o peliculă de lubrifiant extrem de subțire, uneori de doar 0,1 micrometri grosime. Pentru cei care operează centre de prelucrare la viteză mare, acest lucru înseamnă că arborele principal poate funcționa continuu aproape 18.000 de ore înainte de a necesita întreținere. Acesta este aproximativ de trei ori mai mult decât ar rezista rulmenții tradiționali din oțel în condiții similare.
Rulmenții ceramici din nitru de siliciu oferă o rezistență excepțională la uzură deoarece combină mai multe proprietăți esențiale. Acestea includ un nivel impresionant de duritate, peste HV 1500, o tenacitate bună la rupere în jur de 6-7 MPa radical din m², precum și o capacitate remarcabilă de a rezista oxidării chiar și atunci când temperaturile ajung până la 1000 de grade Celsius. Duritatea ajută la prevenirea abraziunii și a deteriorării suprafeței, în timp ce tenacitatea la rupere oprește fisurile să se răspândească în condiții de stres repetat sau de impact brusc. Rezistența la oxidare menține integritatea suprafețelor în condiții dificile, unde sunt prezente atât căldura, cât și substanțele chimice. Această combinație le face să funcționeze foarte bine în echipamente pentru procesarea chimică și în cuptoarele industriale, locuri în care rulmenții metalici clasici pur și simplu nu pot dura mult înainte de a eșua. Testele din lumea reală arată că acești rulmenți ceramici înregistrează aproximativ 60 la sută mai puțină uzură decât variantele standard din oțel, ceea ce înseamnă un interval mai lung între verificările de întreținere și mai puține opriri neașteptate în operațiunile de fabricație.
Rulmenții ceramici Si3N4 pot avea un preț inițial mai mare comparativ cu variantele tradiționale, dar durează de trei ori mai mult în aplicațiile de spindeluri de precizie și acționări prin avans, ceea ce înseamnă economii reale pe termen lung. Ce face ca aceste ceramice să se remarce? Sunt extrem de dure, rezistă la fisurare sub sarcină și suportă căldura mult mai bine decât oțelul atunci când se rotesc la turațiile ridicate caracteristice mașinilor moderne. Această combinație previne practic tipul de uzură care de obicei scoate din funcțiune rulmenții metalici cu luni înainte de termen. Echipele de întreținere raportează defecțiuni mai rare și înlocuiri mai puțin frecvente, aspecte care se traduc prin reduceri semnificative ale costurilor pe parcursul ciclurilor de producție.
Pe parcursul unui ciclu standard de cinci ani de funcționare a echipamentului, unitățile realizează o reducere cu 55–70% a costului total de proprietate—făcând din Si₃N₄ o investiție strategică pentru operațiunile care prioritizează fiabilitatea, disponibilitatea și bugetele reduse pentru întreținere.
Rulmenții ceramici fabricați din nitrid de siliciu (Si3N4) au devenit esențiali în aplicațiile de turbomașini aero-spațiale, cum ar fi auxiliarele motoarelor cu reacție și pompele de combustibil pentru rachete. Acești rulmenți pot suporta viteze mult peste 250 de mii RPM în medii vidate, unde rulmenții tradiționali din oțel eșuează din cauza lipirii la rece. Faptul că nu sunt metalici elimină problemele de aderență între suprafețele metalice. În plus, aceste materiale își păstrează forma chiar și atunci când sunt expuse la temperaturi extreme de peste 1200 de grade Celsius, ceea ce asigură o funcționare stabilă. Având o greutate cu aproximativ 40% mai mică decât omologii din oțel, această masă redusă diminuează semnificativ forțele centrifuge care acționează asupra componentelor. Acest lucru ajută la prevenirea deformării componentelor și menține un comportament corect al rotorului, esențial pentru reușita misiunilor în spațiu sau în operațiuni la altitudine mare.
Rulmenții din nitru de siliciu (Si3N4) utilizați în aparatele de RMN și CT contribuie la reducerea distorsiunilor imaginii cauzate de vibrații, datorită proprietăților consistente ale materialului și suprafețelor extrem de netede, cu o rugozitate sub 0,05 microni. Acești rulmenți se rotesc mult mai lin și mai silențios comparativ cu variantele tradiționale din metal. Un alt avantaj important? Sunt izolanți electric, astfel împiedică apariția curenților turbionari care pot perturba câmpurile magnetice. În plus, acest izolament protejează motoarele vehiculelor electrice de problemele de coroziune electrolitică provocate de curenții paraziți. Componentele au o durată de viață de aproximativ trei ori mai lungă atunci când se utilizează acești rulmenți. Se reduce și interferența electromagnetică, iar zgomotul provenit de la transmisiile de înaltă performanță ale vehiculelor electrice este vizibil diminuat. Asta înseamnă rezultate diagnostice mai bune în imagistica medicală, în timp ce pasagerii beneficiază de o călătorie mai liniștită, fără nicio pierdere a puterii motorului.
EN
