Una pregunta que rebem sovint és:
"Quin material de coixinet de ceràmica hem de triar?"
Al principi, sembla una pregunta senzilla.
Però no hi ha una única resposta.
Un coixinet utilitzat en una màquina de processament d'aliments, un eix d'-alta velocitat i una bomba química poden requerir materials ceràmics, però el motiu de l'elecció és completament diferent.
Algunes aplicacions necessiten aïllament elèctric.
Alguns necessiten una millor resistència a la humitat i als productes químics.
Altres necessiten un rendiment estable a altes velocitats.
La selecció del material sol començar amb l'entorn de treball, no amb la mida del coixinet.
Els coixinets de ceràmica no es fan tots iguals
Quan la gent parla de coixinets de ceràmica, normalment es refereixen a diversos dissenys diferents.
Els materials més utilitzats en aplicacions industrials són:
Nitrur de silici (Si₃N₄)
Zirconi (ZrO₂)
També hi ha diferents construccions de coixinets:
Coixinets ceràmics híbrids
Coixinets complets de ceràmica
Tot i que poden semblar semblants en un catàleg, el seu rendiment en aplicacions reals pot ser força diferent.
Coixinets de nitrur de silici: dissenyats per a la velocitat i la precisió
El nitrur de silici és probablement el material ceràmic més reconegut en aplicacions de rodaments.
És lleuger en comparació amb l'acer i té una duresa excel·lent.
En equips{0}}d'alta velocitat, el menor pes de les boles de ceràmica ajuda a reduir les forces centrífugues dins del coixinet.
Aquesta és una de les raons per les quals les boles de nitrur de silici s'utilitzen àmpliament en equips de precisió.
Les aplicacions típiques inclouen:
Fusos de màquina-eina
Motors-d'alta velocitat
Equips semiconductors
Instruments de precisió
L'avantatge no és simplement que el material sigui "més fort".
El punt important és que es comporta de manera diferent durant el funcionament.
Menys deformació, menor fricció i un bon aïllament elèctric el fan adequat per a aplicacions on els coixinets d'acer estàndard tenen limitacions.
Coixinets de zirconi: una prioritat diferent
La zirconia es selecciona per diferents motius.
En molts casos, el principal requisit no és la velocitat.
És resistència a entorns difícils.
Per exemple, els equips utilitzats en el processament d'aliments poden experimentar una neteja freqüent.
Els equips químics poden estar exposats a substàncies agressives.
Els equips marins poden funcionar en condicions humides o salades.
En aquestes situacions, la resistència a la corrosió esdevé més important que la velocitat màxima.
La zirconia es considera sovint perquè combina una bona duresa amb una excel·lent resistència a la corrosió.
| Material | Característiques principals | Aplicacions comuns |
|---|---|---|
| Nitrur de silici (Si₃N₄) | Lleuger, alta duresa, adequat per a alta velocitat | Caps, motors, equips de precisió |
| Zirconi (ZrO₂) | Bona tenacitat, excel·lent resistència a la corrosió | Equips alimentaris, maquinària química, equips de laboratori |
Ceràmica híbrida o completa? Aquí és on es confonen molts compradors
La paraula "coixinet de ceràmica" pot descriure diferents productes.
Un coixinet de ceràmica híbrid normalment utilitza:
Anell interior d'acer
Anell exterior d'acer
Boles de ceràmica
Aquest disseny manté gran part de la resistència mecànica de l'acer alhora que afegeix alguns avantatges dels elements rodants ceràmics.
Per exemple, en els motors elèctrics, les boles de ceràmica poden ajudar a prevenir el dany del corrent elèctric a través del coixinet.
Un coixinet de ceràmica complet és diferent.
Tant els anells com els elements rodants estan fets de materials ceràmics.
Això fa que el coixinet sigui adequat per a entorns més extrems on els components d'acer poden convertir-se en una limitació.
Tanmateix, els coixinets de ceràmica completa no són automàticament la millor opció.
Es seleccionen perquè l'aplicació requereix les seves propietats específiques.
Una comparació senzilla
| Item | Coixinet de ceràmica híbrida | Coixinet de ceràmica completa |
|---|---|---|
| Anell interior / exterior | Acer | Ceràmica |
| Material de pilota | Ceràmica | Ceràmica |
| Aïllament elèctric | Bé | Excel·lent |
| Resistència a la corrosió | Limitat per anelles d'acer | Excel·lent |
| Capacitat de càrrega | Més alt | Depèn del material i del disseny |
| Cost | Abaix | Més alt |
L'error més comú: triar el material abans d'entendre el problema
Hem vist que els clients canvien de coixinets d'acer a coixinets de ceràmica que esperen una vida útil més llarga.
De vegades funciona.
De vegades, el fracàs torna a passar.
La raó és que el material del coixinet no era el problema real.
Per exemple:
Un coixinet danyat per la contaminació de l'aigua pot beneficiar-se dels materials ceràmics.
Un coixinet danyat a causa d'una instal·lació incorrecta no ho farà.
Un coixinet danyat per una càrrega excessiva encara fallarà, independentment de si és d'acer o ceràmica.
El material pot millorar el rendiment, però no pot corregir una disposició incorrecta dels coixinets.
Quina informació ajuda abans de seleccionar un coixinet de ceràmica?
Abans de recomanar un coixinet de ceràmica, els enginyers solen tenir en compte diversos factors:
Temperatura de funcionament
Estat de càrrega
Velocitat de carrera
Exposició química
Mètode de lubricació
Requisits elèctrics
Un petit canvi en les condicions de treball pot influir en la millor elecció del material.
És per això que la mateixa mida 6204, per exemple, pot utilitzar diferents materials ceràmics segons on estigui instal·lat.
Nota final
Els coixinets de ceràmica s'han convertit en una opció important per a les indústries on els coixinets d'acer tradicionals tenen limitacions.
Però escollir ceràmica no es tracta de seleccionar el coixinet més car.
Es tracta de fer coincidir el material amb l'entorn de treball real.
Els dissenys de nitrur de silici, zirconi, ceràmica híbrida i ceràmica completa tenen cadascun els seus avantatges.
L'elecció correcta comença per comprendre primer la màquina.
