Керамічні підшипники з нітриду кремнію забезпечують дуже низьке тертя — коефіцієнт у межах 0,05–0,15 — навіть за інтенсивного нагрівання та механічних навантажень. На швидкостях понад 20 000 об/хв такі підшипники перевершують стальні приблизно на 40–60 відсотків. Специфічний зв'язок між атомами кремнію та азоту запобігає зносу через теплове розширення, завдяки чому підшипники продовжують стабільно працювати при температурах понад 800 °C, не руйнуючись. Завдяки цій стабільності обладнання, що використовує такі підшипники, споживає на 12–18 відсотків менше енергії в прецизійних шпиндельних застосуваннях. Крім того, відсутній ризик мікрозварювання при раптових змінах навантаження. Це пояснюється тим, що матеріал має власну змащувальну здатність і майже не реагує з іншими поверхнями, що робить його ідеальним для важких промислових умов, де найвищою цінністю є надійність.
Коли машини обертаються швидше, ніж 250 000 об/хв, з масляними плівками в звичайних металевих підшипниках відбувається цікава річ. Відцентрова сила просто руйнує їх, викликаючи прямий металевий контакт, що призводить до швидкого зносу всього механізму. Саме тут кераміка на основі нітриду кремнію справді випромінює переваги, оскільки поєднує три основні переваги. По-перше, її поверхні фактично притягують мастила приблизно в три рази краще, ніж звичайна сталь. По-друге, ці матеріали набагато краще витримують високі температури, запобігаючи розпаду мастил навіть при температурах понад 120 градусів Цельсія. І по-третє, вони значно жорсткіші за сталь — модуль пружності приблизно на 50% вищий, тому доріжки кочення не деформуються під навантаженням. У сукупності ці властивості забезпечують утворення надзвичайно тонкої мастильної плівки, іноді товщиною всього 0,1 мікрометра. Для тих, хто експлуатує високошвидкісні обробні центри, це означає, що шпінделя можуть працювати безперервно майже 18 000 годин до моменту технічного обслуговування. Це приблизно втричі довше, ніж термін служби традиційних сталевих підшипників за подібних умов.
Керамічні підшипники з нітриду кремнію пропонують виняткову стійкість до зносу, оскільки поєднують кілька ключових властивостей одночасно. До них належать висока твердість понад HV 1500, добра в'язкість руйнування у межах 6–7 МПа·√м, а також чудова стійкість до окиснення навіть за температур до 1000 °C. Твердість допомагає запобігти абразивному зносу та пошкодженню поверхні, тоді як в'язкість руйнування перешкоджає поширенню тріщин під час повторних навантажень або раптових ударів. Стійкість до окиснення зберігає цілісність поверхонь у важких умовах, де присутні як високі температури, так і хімічні впливи. Це поєднання робить їх надзвичайно ефективними у таких місцях, як обладнання для хімічної обробки та промислові печі, де традиційні металеві підшипники просто не можуть довго працювати перед виходом з ладу. Результати практичних випробувань показують, що ці керамічні підшипники мають приблизно на 60 % менший знос порівняно зі стандартними стальними аналогами, що означає довші інтервали між технічним обслуговуванням і менше неочікуваних зупинок у виробничих операціях.
Керамічні підшипники з Si3N4 можуть мати вищу початкову ціну порівняно з традиційними варіантами, але вони служать утричі довше в прецизійних шпінделях і системах подачі, що означає реальну економію з часом. Що робить цю кераміку такою особливою? Вона надзвичайно тверда, стійка до утворення тріщин під навантаженням і набагато краще витримує високі температури, ніж сталь, при обертанні на тих високих обертах, які характерні для сучасного обладнання. Ця комбінація практично запобігає зносу, який зазвичай виводить металеві підшипники з ладу за місяці до закінчення їхнього очікуваного терміну служби. Групи технічного обслуговування повідомляють про меншу кількість поломок і рідші заміни, що в сукупності призводить до значного зниження витрат протягом виробничих циклів.
Протягом стандартного п’ятирічного терміну експлуатації обладнання підприємства досягають скорочення сукупної вартості володіння на 55–70 %, що робить Si₃N₄ стратегічним інвестиційним вкладенням для операцій, які роблять акцент на надійності, безперебійності роботи та мінімальних бюджетах на технічне обслуговування.
Керамічні підшипники з нітриду кремнію (Si3N4) стали незамінними в авіаційній та космічній техніці, зокрема в допоміжних системах реактивних двигунів і паливних насосах ракет. Ці підшипники можуть працювати на швидкостях понад 250 тисяч обертів на хвилину у вакуумі, де традиційні сталеві підшипники виходять з ладу через проблеми з холодним зварюванням. Те, що вони не є металевими, означає відсутність проблем з прилипанням металу до металу. Крім того, ці матеріали зберігають свою форму навіть за екстремальних температур понад 1200 градусів Цельсія, що забезпечує стабільну роботу. Завдяки масі, яка становить приблизно 60 % від маси сталевих аналогів, значно зменшуються відцентрові сили, що діють на компоненти. Це допомагає запобігти деформації деталей і зберігати правильну поведінку ротора, що має вирішальне значення для успішного виконання місій у космосі або на великих висотах.
Підшипники з нітриду кремнію (Si3N4) в МРТ та КТ-апаратах допомагають зменшити спотворення зображень, спричинені вібраціями, завдяки стабільним властивостям матеріалу та надзвичайно гладким поверхням із шорсткістю менше 0,05 мікрометра. Ці підшипники обертаються набагато плавніше й тихіше, ніж традиційні металеві аналоги. Ще одна велика перевага? Вони є електрично ізольованими, тому запобігають утворенню паразитних вихрових струмів, які можуть порушувати магнітні поля. Крім того, ця ізоляція захищає двигуни електромобілів від електролітичної корозії, спричиненої блукаючими струмами. Термін служби компонентів збільшується приблизно втричі завдяки використанню таких підшипників. Також пригнічується електромагнітне перешкодження, а рівень шуму високопродуктивних силових агрегатів електромобілів помітно знижується. Це означає покращення діагностичних результатів у медичній візуалізації, а пасажири насолоджуються тихішим ходом без втрати потужності.
EN
