陶瓷球轴承介绍

       在工程陶瓷产品的开发应用中，陶瓷球轴承是工程陶瓷在工业领域广泛应用的典型范例，受到很多国家的高度重视．在高速精密轴承中，应用最多的是混合陶瓷球轴承，即滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承圈仍为钢圈。这种轴承标准化程度高，对机床结构改动小，便于维护保养，特别适合于高速运行场合．其组装的高速电主轴，具有高速、高刚度、大功率、长寿命等优点。

轴承配置：内外圈轴承钢/不锈钢+陶瓷球+PA66/不锈钢保持器 +2RS/ZZ2.高温油脂.

采用陶瓷球轴承和普通轴承相比的优势：

       我们作为轴承大国，对于轴承的需求量是很大的。轴承一般由外圈、内圈、滚动体组成，大家最为常见的轴承一般都是金属材质的，今天我就大家说说“陶瓷球轴承”。

优点

耐温高； 陶瓷球热膨胀系数小,在高温环境下不会因为温度的原因导致轴承球膨胀,这样大大提高了整个轴承的使用温度,普通轴承的温度在160度左右,陶瓷球的可以达到220度以上.

 陶瓷球具有无油自润滑属性,陶瓷球摩擦系数小,所以陶瓷球轴承具有很高的转速.据统计采用陶瓷球的轴承是一般轴承的转速1.5倍以上的转速.

寿命长； 陶瓷球可以不加任何油脂,也就是说即使油脂干掉,轴承还是可以运作的,这样就避免了普通轴承中因为油脂干掉导致的轴承过早损坏现象的发生.据我们测试以及一些客户的反馈使用陶瓷球后的轴承的使用寿命是普通轴承的2-3倍.

绝缘；最后一点也是最重要的一点,绝缘,采用陶瓷球的轴承,可以使轴承的内外圈之间绝缘,因为陶瓷球是绝缘体,在轴承的内外圈之间用陶瓷球,就可以达到绝缘的效果.这样就使轴承能够在导电的环境下使用了.

组成； 因为陶瓷球本身具有自润滑性能，所以润滑可以按使用要求，可以有润滑陶瓷球轴承，也可以不加润滑脂。密封件也是可以按使用要求，决定陶瓷球轴承是否带密封件。保持器也是可以按使用要求是否采用。那么套圈、滚动体是轴承两个不可缺少的要素，当这两个要素不是同一种材料时，就有了混合轴承(Hybrid construction bearing)的说法。当滚动体采用陶瓷材料时就定义为混合陶瓷球轴承(Hybrid construction ceramic ball bearing)。常用的陶瓷球材料有氧化锆（ZRO2）和氮化硅（SI3N4）；常用的套圈材料有轴承钢（GCR15）和不锈铁（440、440C，420）及不锈钢（304、316、316L）。 按照使用环境、转速、负荷、温度，及使用时的要求，陶瓷球轴承的套圈和滚动体可以由以上材料互相组合，并起到不同的使用效果。

陶瓷球轴承的代号： HY +套圈材料+轴承型号+密封型式——球的材料 ——保持器材料 ——润滑脂。套圈材料：S表示不锈铁 SS表示不锈钢 具体用什么材料可以用挂号标注说明

特点；

    实践证明，作为轴承材料还必须具有在不同温度下的尺寸稳定性，以保证轴承在温度变化的工作环境下，保持精密的尺寸和精确的配合，在特殊环境下还必须具备抗腐蚀、抗分解能力．总之，用以制造滚动陶瓷球轴承零件的陶瓷材料应具备以下性能特点：

1)低密度．由于滚动体密度减小，高速工作时其离心载荷也减小，从而可在更高转速下工作． 

2)中等弹性模量．弹性模量太大会因应力集中而降低轴衬的承载能力． 

3)热膨胀系数小．减小对温度变化的敏感性，使轴承工作温度范围更宽．

4)高抗压强度．抗压强度高是滚动轴承承受高应力的需要． 

5)高硬度和高韧性．这两个特性相结合可获得较好的表面粗糙度；而且能防止外界粒子和冲击的损伤． 6)良好的抗滚动接触疲劳性和具有剥落失效模式． 7)特殊场合应具有耐高温、耐腐蚀和稳定性．

    套圈和滚动体接触点受到外加负荷和旋转的作用，因而反复产生接触压力和变形。由于钢制轴承自身材料性能特点，轴承失效的主要形式是疲劳剥落，疲劳寿命短，应用范围受到很大限制。而陶瓷材料具有低密度，中等弹性模量，热膨胀系数小，硬度高，耐高温，耐腐蚀，无磁等优点，以氮化硅陶瓷球为滚动体的陶瓷球轴承可显著提高轴承接触疲劳寿命，极大拓展了滚动轴承的应用领域，已广泛应用于各种高精度、高转速机床，汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域。

发展方向

     由于陶瓷球轴承是一种重要的机械基础零部件，它具有金属轴承无法 比拟的优异性能，因此，在各个领域中都得到了日益广泛的应用．从应用的效果上看，最突出的效果是较大地提高了轴承的使用寿命和极限转速，为发展高速、高精度机床提供了基础零部件．另外，在高温、腐蚀、绝缘、真空等行业的应用也已取得了良好效果．基于它应用范围广，因此，为其发展带来了更大的生机和活力．

另外，开发者应注意那些金属轴承无法胜任的、而陶瓷轴承完全有能力去替代的最普通的工作．如污水处理、海洋开发、石油勘探、医药卫生、食品工业等诸多领域中实际使用的一般精度等级，中、低转速，要求轴承能够有耐一定浓度的酸、碱、盐腐蚀，耐几百度高温，不导磁、电，无毒性，可在无油或利用工作介质自身润滑的工作领域．这些领域应用的轴承占特种轴承应用的比例非常大，市场广阔，值得我们开发．研发机构应抓住机遇，开拓市场，降低制造成本，促进高性能陶瓷材料的规模化生产，使具有广阔市场前景的陶瓷材料的应用早日实现产业化．

发展现状分析

轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件，它的主要功能是支承旋转轴或其它运动体，引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷。它的性能、精度和可靠性对使用主体的正常工作起着决定性的作用。随着我国三十多年来的快速发展，轴承行业也取得了高速发展。

随着现代工业的迅速发展,迫切需要大量的在高速、高温和腐蚀介质环境下工作的轴承。目前用轴承钢制造的在特殊工况下工作的轴承,其最高使用温度只有550℃,在高速运行和腐蚀介质下的使用寿命极短,远远不能满足现代高新技术及其工业发展的需要。而陶瓷材料具有作为轴承的理想特性

材料分类

1、氧化锆

全陶瓷轴承具抗磁电绝缘、耐磨耐腐蚀、无油自润滑、耐高温耐高寒等特点， 可用于极度恶劣环境及特殊工况。套圈及滚动体采用氧化锆（ZrO2）陶瓷材料，保持器使用聚四氟乙烯（PTFE）作为标准配置，一般也可使用玻璃纤维增强的尼龙66（RPA66-25），特种工程塑料（PEEK，PI），不锈钢（AISISUS316），黄铜（Cu）等。

2、氮化硅

氮化硅全陶瓷轴承套圈及滚动体采用氮化硅（Si3N4）陶瓷材料，一般也可使用RPA66-25，PEEK，PI，以及酚醛夹布胶木管等。SiN4制全陶瓷轴承相比较ZrO2材料可适用于更高转速及负荷能力，以及适用于更高的环境温度。同时可提供用于高速高精度高刚性主轴的精密陶瓷轴承，最高制造精度达P4至UP级。

氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率。我国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴油机。3、满装球

3, 满装球

满装球型全陶瓷轴承一面带添球缺口，因采用无保持架结构设计，可以比标准结构的轴承装入多的陶瓷球，从而提高其负荷能力，另外还可避免因保持架材料的限制，可达到陶瓷保持架型全陶瓷轴承耐腐蚀及耐温效果。该系列轴承不适宜较高转速，安装时应注意将缺口面装于不承受轴向负荷的一端。

4、混合

陶瓷球特别是氮化硅陶瓷球是在非氧化气氛中高温烧结的精密陶瓷，具有高强度,高耐磨性,耐高温,耐腐蚀，耐酸、碱、可在海水中长期使用，并具有绝电绝磁的良好性能。在800℃时，强度、硬度几乎不变，其密度为3.20g/cm3，几乎是轴承钢的1/3.重量，旋转时离心力小.可以实现高速运转。还具有自润滑性，它可以使用到无润滑介质高污染的环境中。成为陶瓷轴承,混合陶瓷球轴承的首选球珠。氧化锆陶瓷球，在常温下具有高的强度和高韧性、耐磨性好、耐高温耐腐蚀、刚度高、不导磁、电绝缘。氧化锆陶瓷球在600℃时，强度、硬度几乎不变其密度为6.00g/cm3, 热膨胀率接近金属若膨胀率，可与金属接合使用。