陶瓷球軸承介紹

       在工程陶瓷產品的開發應用中，陶瓷球軸承是工程陶瓷在工業領域廣泛應用的典型范例，受到很多國家的高度重視．在高速精密軸承中，應用最多的是混合陶瓷球軸承，即滾動體使用熱壓Si3N4陶瓷球，軸承圈仍為鋼圈。這種軸承標準化程度高，對機床結構改動小，便于維護保養，特別適合于高速運行場合．其組裝的高速電主軸，具有高速、高剛度、大功率、長壽命等優點。

軸承配置：內外圈軸承鋼/不銹鋼+陶瓷球+PA66/不銹鋼保持器 +2RS/ZZ2.高溫油脂.

采用陶瓷球軸承和普通軸承相比的優勢：

       我們作為軸承大國，對于軸承的需求量是很大的。軸承一般由外圈、內圈、滾動體組成，大家最為常見的軸承一般都是金屬材質的，今天我就大家說說“陶瓷球軸承”。

優點

耐溫高； 陶瓷球熱膨脹系數小,在高溫環境下不會因為溫度的原因導致軸承球膨脹,這樣大大提高了整個軸承的使用溫度,普通軸承的溫度在160度左右,陶瓷球的可以達到220度以上.

 陶瓷球具有無油自潤滑屬性,陶瓷球摩擦系數小,所以陶瓷球軸承具有很高的轉速.據統計采用陶瓷球的軸承是一般軸承的轉速1.5倍以上的轉速.

壽命長?； 陶瓷球可以不加任何油脂,也就是說即使油脂干掉,軸承還是可以運作的,這樣就避免了普通軸承中因為油脂干掉導致的軸承過早損壞現象的發生.據我們測試以及一些客戶的反饋使用陶瓷球后的軸承的使用壽命是普通軸承的2-3倍.

絕緣；?最后一點也是最重要的一點,絕緣,采用陶瓷球的軸承,可以使軸承的內外圈之間絕緣,因為陶瓷球是絕緣體,在軸承的內外圈之間用陶瓷球,就可以達到絕緣的效果.這樣就使軸承能夠在導電的環境下使用了.

組成?； 因為陶瓷球本身具有自潤滑性能，所以潤滑可以按使用要求，可以有潤滑陶瓷球軸承，也可以不加潤滑脂。密封件也是可以按使用要求，決定陶瓷球軸承是否帶密封件。保持器也是可以按使用要求是否采用。那么套圈、滾動體是軸承兩個不可缺少的要素，當這兩個要素不是同一種材料時，就有了混合軸承(Hybrid construction bearing)的說法。當滾動體采用陶瓷材料時就定義為混合陶瓷球軸承(Hybrid construction ceramic ball bearing)。常用的陶瓷球材料有氧化鋯（ZRO2）和氮化硅（SI3N4）；常用的套圈材料有軸承鋼（GCR15）和不銹鐵（440、440C，420）及不銹鋼（304、316、316L）。 按照使用環境、轉速、負荷、溫度，及使用時的要求，陶瓷球軸承的套圈和滾動體可以由以上材料互相組合，并起到不同的使用效果。

陶瓷球軸承的代號：? HY +套圈材料+軸承型號+密封型式——球的材料 ——保持器材料 ——潤滑脂。套圈材料：S表示不銹鐵 SS表示不銹鋼 具體用什么材料可以用掛號標注說明

特點?；

    實踐證明，作為軸承材料還必須具有在不同溫度下的尺寸穩定性，以保證軸承在溫度變化的工作環境下，保持精密的尺寸和精確的配合，在特殊環境下還必須具備抗腐蝕、抗分解能力．總之，用以制造滾動陶瓷球軸承零件的陶瓷材料應具備以下性能特點：

1)低密度．由于滾動體密度減小，高速工作時其離心載荷也減小，從而可在更高轉速下工作． 

2)中等彈性模量．彈性模量太大會因應力集中而降低軸襯的承載能力． 

3)熱膨脹系數?。疁p小對溫度變化的敏感性，使軸承工作溫度范圍更寬．

4)高抗壓強度．抗壓強度高是滾動軸承承受高應力的需要． 

5)高硬度和高韌性．這兩個特性相結合可獲得較好的表面粗糙度；而且能防止外界粒子和沖擊的損傷． 6)良好的抗滾動接觸疲勞性和具有剝落失效模式． 7)特殊場合應具有耐高溫、耐腐蝕和穩定性．

    套圈和滾動體接觸點受到外加負荷和旋轉的作用，因而反復產生接觸壓力和變形。由于鋼制軸承自身材料性能特點，軸承失效的主要形式是疲勞剝落，疲勞壽命短，應用范圍受到很大限制。而陶瓷材料具有低密度，中等彈性模量，熱膨脹系數小，硬度高，耐高溫，耐腐蝕，無磁等優點，以氮化硅陶瓷球為滾動體的陶瓷球軸承可顯著提高軸承接觸疲勞壽命，極大拓展了滾動軸承的應用領域，已廣泛應用于各種高精度、高轉速機床，汽車、賽車、地鐵、電機、航空發動機、石油化工機械、冶金機械等領域。

發展方向?

     由于陶瓷球軸承是一種重要的機械基礎零部件，它具有金屬軸承無法 比擬的優異性能，因此，在各個領域中都得到了日益廣泛的應用．從應用的效果上看，最突出的效果是較大地提高了軸承的使用壽命和極限轉速，為發展高速、高精度機床提供了基礎零部件．另外，在高溫、腐蝕、絕緣、真空等行業的應用也已取得了良好效果．基于它應用范圍廣，因此，為其發展帶來了更大的生機和活力．

另外，開發者應注意那些金屬軸承無法勝任的、而陶瓷軸承完全有能力去替代的最普通的工作．如污水處理、海洋開發、石油勘探、醫藥衛生、食品工業等諸多領域中實際使用的一般精度等級，中、低轉速，要求軸承能夠有耐一定濃度的酸、堿、鹽腐蝕，耐幾百度高溫，不導磁、電，無毒性，可在無油或利用工作介質自身潤滑的工作領域．這些領域應用的軸承占特種軸承應用的比例非常大，市場廣闊，值得我們開發．研發機構應抓住機遇，開拓市場，降低制造成本，促進高性能陶瓷材料的規?；a，使具有廣闊市場前景的陶瓷材料的應用早日實現產業化．

發展現狀分析?

軸承是當代機械設備中一種舉足輕重的零部件，它的主要功能是支承旋轉軸或其它運動體，引導轉動或移動運動并承受由軸或軸上零件傳遞而來的載荷。它的性能、精度和可靠性對使用主體的正常工作起著決定性的作用。隨著我國三十多年來的快速發展，軸承行業也取得了高速發展。

隨著現代工業的迅速發展,迫切需要大量的在高速、高溫和腐蝕介質環境下工作的軸承。目前用軸承鋼制造的在特殊工況下工作的軸承,其最高使用溫度只有550℃,在高速運行和腐蝕介質下的使用壽命極短,遠遠不能滿足現代高新技術及其工業發展的需要。而陶瓷材料具有作為軸承的理想特性

材料分類

1、氧化鋯

全陶瓷軸承具抗磁電絕緣、耐磨耐腐蝕、無油自潤滑、耐高溫耐高寒等特點， 可用于極度惡劣環境及特殊工況。套圈及滾動體采用氧化鋯（ZrO2）陶瓷材料，保持器使用聚四氟乙烯（PTFE）作為標準配置，一般也可使用玻璃纖維增強的尼龍66（RPA66-25），特種工程塑料（PEEK，PI），不銹鋼（AISISUS316），黃銅（Cu）等。

2、氮化硅?

氮化硅全陶瓷軸承套圈及滾動體采用氮化硅（Si3N4）陶瓷材料，一般也可使用RPA66-25，PEEK，PI，以及酚醛夾布膠木管等。SiN4制全陶瓷軸承相比較ZrO2材料可適用于更高轉速及負荷能力，以及適用于更高的環境溫度。同時可提供用于高速高精度高剛性主軸的精密陶瓷軸承，最高制造精度達P4至UP級。

氮化硅是一種重要的結構陶瓷材料。它是一種超硬物質，本身具有潤滑性，并且耐磨損，為原子晶體；高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此優異的特性，人們常常利用它來制造軸承、氣輪機葉片、機械密封環、永久性模具等機械構件。如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化硅陶瓷來制造發動機部件的受熱面，不僅可以提高柴油機質量，節省燃料，而且能夠提高熱效率。我國及美國、日本等國家都已研制出了這種柴油機。3、滿裝球?

3, 滿裝球

滿裝球型全陶瓷軸承一面帶添球缺口，因采用無保持架結構設計，可以比標準結構的軸承裝入多的陶瓷球，從而提高其負荷能力，另外還可避免因保持架材料的限制，可達到陶瓷保持架型全陶瓷軸承耐腐蝕及耐溫效果。該系列軸承不適宜較高轉速，安裝時應注意將缺口面裝于不承受軸向負荷的一端。

4、混合?

陶瓷球特別是氮化硅陶瓷球是在非氧化氣氛中高溫燒結的精密陶瓷，具有高強度,高耐磨性,耐高溫,耐腐蝕，耐酸、堿、可在海水中長期使用，并具有絕電絕磁的良好性能。在800℃時，強度、硬度幾乎不變，其密度為3.20g/cm3，幾乎是軸承鋼的1/3.重量，旋轉時離心力小.可以實現高速運轉。還具有自潤滑性，它可以使用到無潤滑介質高污染的環境中。成為陶瓷軸承,混合陶瓷球軸承的首選球珠。氧化鋯陶瓷球，在常溫下具有高的強度和高韌性、耐磨性好、耐高溫耐腐蝕、剛度高、不導磁、電絕緣。氧化鋯陶瓷球在600℃時，強度、硬度幾乎不變其密度為6.00g/cm3, 熱膨脹率接近金屬若膨脹率，可與金屬接合使用。