Silisyum nitrür seramik rulmanlar, yoğun ısı ve mekanik gerilim altında bile yaklaşık 0,05 ila 0,15 katsayısı civarında çok düşük sürtünmeyi korur. Bu rulmanlar, devir sayısı 20.000 RPM'yi geçtiğinde çelik rulmanları yaklaşık %40 ila %60 oranında geride bırakır. Silisyum ile azot atomları arasındaki özel bağ, termal genleşmeden kaynaklanan aşınmaya karşı direnç gösterir; bu sayede bu rulmanlar 800 derece Celsius'un üzerindeki sıcaklıklarda bile bozulmadan sorunsuz şekilde çalışmaya devam edebilir. Bu kararlılık sayesinde, hassas mil uygulamalarında bu rulmanları kullanan makinelerin enerji tüketimi aslında %12 ila %18 daha düşüktür. Dahası, yükler aniden değiştiğinde mikro kaynaklanma riski yoktur. Bu durum, malzemenin doğal olarak kendini yağlaması ve diğer yüzeylerle fazla tepkimeye girmemesi nedeniyle gerçekleşir ve bu da onu güvenilirliğin en önemli olduğu zorlu endüstriyel ortamlar için ideal hale getirir.
Makineler 250.000 RPM'den daha hızlı döndüğünde, normal metal rulmanlardaki yağ filmleriyle ilgili ilginç bir şey olur. Merkezkaç kuvveti bu filmlerin içine doğru baskı yapar ve doğrudan metal temasına neden olarak her şeyi hızla aşındırır. İşte bu noktada silisyum nitrür seramikler gerçekten öne çıkar çünkü birlikte çalışan üç ana avantajları vardır. Birincisi, yüzeyleri normal çelikten yaklaşık üç kat daha iyi şekilde yağlayıcılarca çekilir. İkincisi, bu malzemeler ısıyı çok daha iyi tolere eder ve sıcaklık 120 santigrat derecenin üzerine çıktığında bile yağların bozulmasını önler. Üçüncüsü, elastisite modülü yaklaşık %50 daha yüksek olduğu için çelikten önemli ölçüde daha serttir, bu yüzden rulman yolları stres altında şekil değiştirmez. Tüm bunlar bir araya gelerek bazen kalınlığı yalnızca 0,1 mikrometre kadar ince olan son derece ince bir yağlayıcı filmi korur. Yüksek devirli işleme merkezlerini çalıştıranlar için bu, miliyonlarca saat boyunca bakım gerektirmeden neredeyse 18.000 saat boyunca çalıştırılabileceği anlamına gelir. Bu, benzer koşullar altında geleneksel çelik rulmanların dayanacağından yaklaşık üç kat daha uzun bir ömürdür.
Silisyum nitrür seramik rulmanlar, birkaç temel özelliği aynı anda birleştirerek olağanüstü aşınma direnci sunar. Bunlara HV 1500'in üzerinde etkileyici sertlik seviyeleri, yaklaşık 6 ila 7 MPa karekök metre civarında iyi kırılma tokluğu ve sıcaklıklar 1000 °C'ye kadar çıktığında bile oksidasyona karşı üstün direnç yeteneği dahildir. Sertlik, aşıntıya ve yüzey hasarına karşı koruma sağlarken, kırılma tokluğu tekrarlı gerilimler veya ani darbeler sırasında çatlakların yayılmasını engeller. Oksidasyon direnci ise hem ısı hem de kimyasalların bulunduğu zorlu ortamlarda yüzeylerin sağlam kalmasını sağlar. Bu kombinasyon, geleneksel metal rulmanların arızalanmadan önce uzun süre dayanamadığı kimyasal işleme ekipmanları ve endüstriyel fırınlar gibi alanlarda oldukça iyi performans göstermelerini sağlar. Gerçek dünya testleri, bu seramik rulmanların standart çelik alternatiflerine kıyasla yaklaşık %60 daha az aşınma yaşadığını göstermiştir ve bu da bakım aralıklarının uzaması ve üretim operasyonlarında beklenmedik duruşların azalması anlamına gelir.
Si3N4 seramik rulmanlar, geleneksel seçeneklere kıyasla başlangıçta daha yüksek bir fiyat etiketine sahip olabilir; ancak hassas şaft uygulamalarında ve besleme sistemi sistemlerinde üç kat daha uzun dayanırlar ve bu da zaman içinde gerçek anlamda tasarruf sağlar. Bu seramikleri öne çıkaran nedir? Modern makinelerde gördüğümüz yüksek devirlerde dönerken çelikten çok daha serttirler, stres altında çatlamaya dirençlidirler ve ısıyı çok daha iyi yönetirler. Bu kombinasyon, metal rulmanları normalden çok önce devre dışı bırakan aşınma ve yıpranmayı temelde engeller. Bakım ekipleri, daha az arıza ve daha seyrek değiştirme bildirmekte olup bu durum üretim döngüleri boyunca önemli maliyet düşüşlerine neden olmaktadır.
Standart beş yıllık bir ekipman ömrü boyunca tesisler, toplam sahip olma maliyetinde %55–70 oranında azalma sağlar—bu da Si₃N₄'ü güvenilirlik, çalışma süresi ve düşük bakım maliyetleri öncelikli operasyonlar için stratejik bir yatırım haline getirir.
Silisyum nitrürden (Si3N4) yapılan seramik rulmanlar, jet motoru yardımcı sistemleri ve roket yakıt pompaları gibi uzay sanayi türbomakinaları uygulamalarında vazgeçilmez hale gelmiştir. Bu rulmanlar, geleneksel çelik rulmanların soğuk kaynaklanma sorunları nedeniyle başarısız olduğu vakum ortamlarında 250 binden fazla devirde çalışma kapasitesine sahiptir. Metal olmamaları, metal-metal yapışması problemlerinin yaşanmaması anlamına gelir. Ayrıca bu malzemeler 1200 derecenin üzerindeki aşırı sıcaklıklara maruz kaldıklarında bile şekil değiştirmeden kalırlar ve böylece sistemlerin sorunsuz çalışmasını sağlarlar. Aynı görevdeki çelik parçalara kıyasla yaklaşık %40 daha hafif olan bu düşük kütle, bileşenlere etki eden merkezkaç kuvvetlerini önemli ölçüde azaltır. Bu durum, parça bükülmesini önlemeye ve uzay ya da yüksek irtifa operasyonlarında başarılı bir görev için hayati öneme sahip olan rotor davranışının korunmasına yardımcı olur.
MRI ve CT makinelerinde silisyum nitrür (Si3N4) rulmanlar, tutarlı malzeme özellikleri ve 0,05 mikrondan düşük pürüzlülüğe sahip son derece düzgün yüzeyleri sayesinde titreşimlerin neden olduğu görüntü bozulmalarını azaltmada yardımcı olur. Bu rulmanlar geleneksel metal seçeneklere kıyasla çok daha düzgün ve sessiz döner. Başka bir büyük avantajı ise elektriksel olarak yalıtkan olmaları, bu da arızi akımların manyetik alanları bozmasını engelleyen istenmeyen Foucault akımlarının oluşmasını önler. Ayrıca bu yalıtım, elektrikli araç motorlarını kaçak akımlar nedeniyle meydana gelen elektrolitik korozyon sorunlarından korur. Bu rulmanlar kullanıldığında bileşenler yaklaşık üç kat daha uzun ömürlü olur. Elektromanyetik girişim de bastırılır ve yüksek performanslı elektrikli taşıtların tahrik sistemlerinden duyulan ses belirgin şekilde azalır. Bu sayede tıbbi görüntülemede daha iyi tanı sonuçları elde edilirken, yolcular güç kaybı olmadan daha sessiz bir yolculuktan faydalanabilir.
EN
