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陶瓷轴承进入工业应用时代

时间:2017-06-28  来源:本网  作者:admin  浏览次数:1145

  封面故事瓷抽承遗入工此启用对代精密陶瓷科技的发展,促进人类步入一个崭新的石器时代,二十一世纪将是新石器时代的来临!目前,科技产品已普遍应用到精密陶瓷科技。战后,60年代初期以美国为中心开始研究陶瓷轴承,世界上第一个陶瓷轴承是由美国航空航天局(NASA)研制成功的。30多年来,各工业发达国家都把陶瓷材料纳入国家计划。1971年美国陆军材料研究所(AMMRC)为中心,从战略观点研究引擎用陶瓷。1972年,美国航天局(NASA)研制成功陶瓷轴承,从极端保密到公开销售,取得了引人注目的成就。从8年代初日本和中国也开始研究,陶瓷轴承进入工业应用的时代已经到来。

  随着科学技术的进步,新兴工业的不断涌现,据调查统计世界上约有1/3的能源消耗在不同形式的磨擦上,其中轴承占1/1左右。因而对机械工业基础件的要求愈来愈苛刻,尤其是对机器的工作性能有十分重要的影响,其应用是向高精度、长寿命、耐高温、耐腐蚀和高速自动化方向发展。生产实践证明,传统轴承单靠改善轴承的结构或润滑条件,已经满足不了现代科学技术和工业生产发展的要求。人类在科学技术上的进步,总是与新材料的出现和使用密切相关的,在科学技术飞跃发展的今天,开拓陶瓷材料制造轴承,是当代高技术发展的需要。陶瓷在人类生活和现代化建设中是不可缺少的一种材料,它和金属材料、有机高分子材料并列为当代三大固体材料之一。这三者的主要区别是化学键,即原子间的相互作用力不同,因而表现出性质上极大的差异。陶瓷材料是以离子键及共价键为主要结合力的无机非金属材料。在工艺上突破了传统方法,其化学组成,显微结构以及性能都不同于普通陶瓷,故称为“特种陶瓷"'(special ceramic)。其主要特征为高温、局强、耐磨、耐腐蚀。成为近代尖端科学技术的重要组成部分。

  采用陶瓷研制轴承,是对传统轴承的改造。材料的使用与发展,标志着人类进步的里程,材料也是现代文明的重要物质基础,所以工业先进国家无不对材料给予足够的重视。现在世界上已经登记的新材料有38万种之多,我国国务院把基础材料作为国民经济发展的重点,把新材料定为“863”高技术计划8个主要领域之一。

  由于近年来陶瓷轴承制造技术的长足进步,陶瓷轴承的制造成本降低了,为工业上广泛应用铺平了道路。陶瓷氮化硅(Si3N4)的密度只有钢的40%,因而用陶瓷做轴承的滚动体,在高速下就可以大大减少轴承滚动体的离心力,从而减小对轴承外圈的压力,即可顺利实现高速化,与同一精度等级的钢轴承比,速度可提高60%,温度可以降低至35%~60%,而且自润滑性能好,不易产生“抱轴”现象。其弹性模量(E:KNmm2)为320,轴承钢为208.在轴承高速旋转时,滚动体球虽然只有几克的重量,但是作用在球上的离心力有时会达到几十公斤的力,这就是增加磨擦和发热的原因,同时也降低了球的滚动疲劳寿命,而陶瓷球轴承的温升在低速下与钢球轴承相同,但在高速下,温升比钢球要慢,如果它的表面粗糙度的平均值在低于0.0254pm时,表面磨损不需要考虑,尤其在水和海水中(低粘度液体润滑)也要求有很高的承载力和耐磨性。在时,水的绝对粘度为透平粘度的1/65,而润滑膜的承载能力与粘度成正比,与膜厚的平方成反比,在水润滑条件下陶瓷轴承的磨擦系数很小,陶瓷轴承可以超过钢轴承的使用寿命1倍以上。它在结构上能实现高速旋转,而且有很好的抗冲击性能。陶瓷轴承的极限温度为8~1:时,硬度和强度才开始降低,而钢轴承的极限温度最高只能达到250-400:。目前,陶瓷轴承还没有一个国家或国际标准和规范性公认的标准和方法。其精度符合ISO3290、AFBMA10和DIN5401.从理论研究看,陶瓷材料有较高的弹性模量,为陶瓷球轴承具有高刚性和高速运转能力开辟了新的应用前景。

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