Лежаји од керамике на бази силикон-нитрида одржавају веома ниску трења, око 0,05 до 0,15 коефицијената, чак и под интензивном топлотом и механичким напрезањем. Ови лежаји су бољи од челичних за око 40 до 60 процената када достигну брзине изнад 20.000 ОБР/мин. Посебна веза између атома силицијума и азота помаже у спречавању хабања услед топлотног ширења, тако да ови лежаји могу стално радити преко 800 степени Целзијуса без превременог квара. Због ове стабилности, машине које их користе заправо троше 12 до 18 процената мање енергије у применама прецизних вратила. Штавише, не постоји опасност од микроспајања при наглим променама оптерећења. То се дешава зато што материјал сам подмазује и слабо реагује са другим површинама, што га чини идеалним за захтевне индустријске услове где је поузданост најважнија.
Када се машине окрећу брже од 250.000 ОСМ, дешава се нешто занимљиво са филмовима уља у уобичајеним металним лежајима. Центрифугална сила их једноставно пробија, изазивајући директан метални контакт који брзо оштећује све делове. Управо ту силикон-нитрид керамика заиста истиче, јер има три главне предности које делују заједно. Прво, њихове површине заправо привлаче подмазивање отприлике три пута боље него обични челик. Друго, ови материјали много боље подносе топлоту, спречавајући распадање уља чак и када температуре прелазе преко 120 степени Целзијуса. И треће, они су знатно чвршћи од челика, са модулом еластичности око 50% вишим, тако да се стазе лежаја не деформишу под оптерећењем. Све заједно, ова својства одржавају изузетно танак филм подмазивања, понекад дебљине свега 0,1 микрометар. За оне који користе центре за брзо обраду, то значи да се вретена могу непрестано окретати скоро 18.000 сати пре него што буде потребно одржавање. То је отприлике три пута дуже него што би трајали традиционални челични лежаји у сличним условима.
Лежаји од силикон-нитрид керамике имају изузетну отпорност на хабање јер комбинују неколико кључних својстава истовремено. То укључује импресивне нивое чврстоће изнад HV 1500, добру жилавост при ломљењу око 6 до 7 MPa·√m, као и изванредну отпорност на оксидацију чак и када температуре достигну висину од 1000 степени Целзијуса. Чврстоћа помаже у спречавању абразије и површинских оштећења, док жилавост при ломљењу спречава ширење пукотина током поновљених оптерећења или наглих удараца. Отпорност на оксидацију одржава површине нетакнутим у неповољним условима где су присутни како врућина тако и хемикалије. Ова комбинација чини да они изузетно добро функционишу у опреми за хемијску обраду и индустријским пећима, где традиционални метални лежаји једноставно не могу дуго трајати пре него што доду до отказивања. Испитивања у стварним условима показују да ови керамички лежаји имају отприлике 60 посто мање хабање у поређењу са стандардним алтернативама од челика, што значи дужи временски период између провера одржавања и мање непредвиђених заустављања производних операција.
Ležajevi od keramike Si3N4 mogu imati veću cenu na prvi pogled u poređenju sa tradicionalnim rešenjima, ali traju tri puta duže u primenama preciznih glavčina i pogona za pomeranje, što znači stvarno smanjenje troškova tokom vremena. Šta čini da ove keramike ističu? One su izuzetno tvrde, otporne na pucanje pod pritiskom i znatno bolje podnose toplotu u odnosu na čelik pri visokim obrtajima kakvi se pojavljuju u savremenoj opremi. Ova kombinacija praktično sprečava habanje koje obično uzrokuje kvar metalnih ležajeva meseci pre predviđenog roka. Ekipi za održavanje prijavljuju manje kvarove i ređe zamene, što se u proizvodnim ciklusima sabira u značajnom smanjenju troškova.
Tokom standardnog petogodišnjeg veka trajanja opreme, objekti ostvaruju smanjenje ukupnih troškova posedovanja od 55–70% — što čini Si₃N₄ strateškim ulaganjem za pogone koji prioritet daju pouzdanosti, vremenu rada i uštedama na održavanju.
Керамички лежаји направљени од силицијум нитрида (Si3N4) постали су незаобилазни у аеропросторним турбомашинама, као што су помоћне јединице млазних мотора и пумпе за гориво ракета. Ови лежаји могу поднети брзине веће од 250 хиљада омиотаја у минути у вакуумским условима у којима традиционални челични лежаји престају да функционишу због проблема са хладним заваривањем. Чињеница да нису метални значи да не долази до залепљивања метала за метал. Поред тога, ови материјали задржавају свој облик чак и на екстремно високим температурама изнад 1200 степени Целзијуса, што омогућава непрекидан и глатак рад. Захваљујући маси која је око 40% мања у односу на челичне аналоге, смањена маса значајно смањује центрифугалне силе које делују на компоненте. Ово спречава деформацију компонената и одржава исправно понашање ротора, што је од кључне важности за успешне мисије у свемиру или на великим висинама.
Лежаји од силикон нитрида (Si3N4) у МРИ и КТ машинама помажу у смањивању изобличења слике која настају услед вибрација, захваљујући конзистентним својствима материјала и изузетно глатким површинама са храпавошћу мањом од 0,05 микрометара. Ови лежаји се окрећу много глаткије и тише у поређењу са традиционалним металним варијантама. Још једна велика предност? Они су електрично изоловани, тако да спречавају досадне вртложне струје да ометају магнетна поља. Поред тога, ова изолација штити моторе електричних возила од проблема корозије услед струја расипања. Компоненте трају отприлике три пута дуже када се користе ови лежаји. Такође се потискује електромагнетна интерференција, а шум из напредних погона електричних возила је приметно смањен. То значи боље дијагностичке резултате код медицинске дијагностике, док путници уживају у тиши комфорнијем возу, све без губитка снаге.
EN
