陶瓷軸承進入工業應用時代

精密陶瓷科技的發展,促進人類步入一個嶄新的石器時代,二十一世紀將是新石器時代的來臨!目前,科技產品已廣泛的使用到精密陶瓷材料。戰后,60年代初期,各工業發達國家都把開發陶瓷軸承新材料納入國家計劃。

    陶瓷在人類生活和現代化建設中是不可缺少的一種材料,它和金屬材料、有機高分子材料并列為當代三大固體材料之一。這三者的主要區別在于化學鍵構成上的差異,由于材料原子間的相互作用力不同,因而在使用性能上表現出極大的差異。現代工程陶瓷材料是以離子鍵及共價鍵為主要結合力的無機非金屬材料。在工藝上突破了傳統方法,其化學組成、顯微結構以及性能都不同于普通陶瓷,故稱為“特種陶瓷“(special ceramic)。其主要特征為:抗高溫、高強度、耐磨耗、耐腐蝕。已成為近代尖端科學技術的重要組成部分。

    據調查統計,世界上約有1/3的能源消耗在不同形式的磨擦上,其中軸承約占1/10左右。工作母機向高精度、長壽命和高速自動化方向發展,對機械工業基礎件的要求愈來愈苛刻。生產實踐證明,傳統軸承單靠改善軸承的結構或潤滑條件,已經滿足不了現代科學技術和工業生產發展的要求。人類在科學技術上的進步,總是與新材料的出現和使用密切相關的。在科學技術飛速發展的今天,開拓陶瓷材料制造軸承,是近代高技術發展的需要。

    世界上第一套陶瓷軸承是由美國航空航天局(NASA)1972年研制成功的。經過30多年的研究和發展產品從極端保密到公開銷售,取得了引人矚目的成就。

    采用陶瓷材料制造軸承,是對傳統軸承的一次革命。材料的使用與發展,標志著人類進步的里程,材料也是現代文明的重要物質基礎,所以工業先進國家無不對材料給予足夠的重視。我國國務院把基礎材料作為國民經濟發展的重點,把新材料定為”863“高技術計劃7個主要領域之一。

由于制造技術的長足進步,陶瓷材料的韌性和可靠性得到較大提高,使陶瓷軸承在工業上廣泛應用成為可能。以單一陶瓷材料或多種

 

陶瓷材料組合制造的全陶瓷軸承和組合型陶瓷軸承,已應用于各種不同的惡劣環境和工況條件之下,在航空、航天、航海、石化,機械、冶金、電力、輕紡、醫藥和國防軍事等領域發揮著重要作用。與鋼軸承相比,陶瓷軸承具有鋼軸承無法比擬的優勢。在高速方面應用: 使用低密度,高彈性模量的陶瓷材料制造滾動體,在軸承高速旋轉時,滾動體球雖然只有幾克重量,但是作用在球上的離心力有時可達到幾十公斤的力,這是產生摩擦和發熱的原因,同時也降低了球的滾動疲勞壽命。陶瓷球軸承的溫升在低速下與鋼球軸承相同,但在高速下,溫升比鋼球要慢。例如氮化硅(Si3N4)陶瓷的密度只有鋼的40%,在高速旋轉時陶瓷滾動體產生的離心力大大低于鋼制滾動體,使其對外環滾道的壓力和交變載荷相應減小,利于其工作轉速的提高。與鋼軸承相比速度可提高30%~60%,溫升降低35%~60%,并且不易發生“抱軸”現象,平均使用壽命為同種鋼軸承的4-10倍。在腐蝕環境下的應用: 陶瓷材料的化學性質穩定,很難與其他化學物質發生反應,所以陶瓷軸承可長時間的工作于腐蝕性的酸堿、鹽溶液中。在這方面鋼軸承不能與陶瓷軸承同日而語,即使目前普遍使用的不銹鋼軸承,由于材料的硬度低,以及晶間腐蝕的破壞作用,即使工作在弱酸溶液中也很難維持一定的時間,陶瓷軸承的平均壽命比不銹鋼軸承高4~25倍,性價比占有極大的優勢。在高溫工況下的應用:經過特殊處理的鋼軸承最高也只能工作在250℃以下。而用陶瓷材料制造的軸承,工作溫度可以達到400℃~1000℃,在有氣體?;さ那榭魷綠沾剎牧峽曬ぷ髟?400℃的溫度下。此外,陶瓷軸承在高壓、真空、深冷、易燃易爆、防磁、電絕緣等工業領域上,有著廣闊的開發和應用前景。

    進入80年代,隨著人們對陶瓷軸承的研究步伐進一步加快,成功的解決和攻克了產業化生產中所遇到的一系列技術難題,生產成本大幅度降低,工藝水平日益提高,陶瓷軸承進入工業應用的時代已經到來!