Rodamientos cerámicos: rodamientos de circonio y nitruro de silicio.
Hay muchos tipos de rodamientos cerámicos disponibles que ofrecen numerosas ventajas sobre los componentes de rodamientos tradicionales. Dos materiales cerámicos comunes utilizados para aplicaciones de rodamientos son el nitruro de silicio.(Si3N4)ycirconio (ZrO2).
Nitrido de siliconaEs un material con alta dureza y peso relativamente ligero. Presenta una excelente resistencia al agua, al agua salada y a muchos ácidos y álcalis, y funciona bien en un amplio rango de temperaturas. Como un
Como resultado, encuentra aplicaciones generalizadas en industrias como la aeroespacial, la aviación, la fabricación de semiconductores, la energía eólica, la tecnología de vacío y la industria química. Por ejemplo, la NASA utilizó inicialmente cojinetes de acero para las bombas de turbina dentro de los transbordadores espaciales, pero resultaron inadecuados cuando se sometieron a cargas y temperaturas extremas. En condiciones de funcionamiento tan extremas, los ingenieros de la NASA actualizaron los rodamientos por unos de nitruro de silicio, lo que demostró claras ventajas en entornos de vacío. Según el informe de análisis de la NASA,Rodamientos Si3N4Duró un 40% más que los rodamientos de acero. Además, en la industria química y de energía eólica, los cojinetes de nitruro de silicio se ven favorecidos debido a su resistencia a la corrosión y su rendimiento a altas temperaturas. La extrema dureza del nitruro de silicio también significa una mayor fragilidad, por lo que las cargas de choque o impacto deben minimizarse para evitar el riesgo de agrietamiento.
Dióxido de circonio, comúnmente conocido como ZrO2, es un material cerámico robusto utilizado en la producción de
rodamientos cerámicos. Estos rodamientos presentan propiedades de expansión similares a las del acero, pero con un peso un 30% más ligero. Esta característica es ventajosa en aplicaciones con temperaturas más altas, ya que ayuda a prevenir problemas con los ajustes del eje y la carcasa, donde la expansión del rodamiento podría provocar una desalineación. Aunque comúnmente se le conoce comotransportes ZrO2,en realidad, están compuestos de ZrO2 estabilizado con óxido de itrio. Este agente estabilizador mejora la resistencia del material y la resistencia a la fractura a temperatura ambiente. Además,Rodamientos ZrO2son altamente resistentes al agua, lo que los hace muy adecuados para aplicaciones marinas donde el equipo está completamente sumergido o donde los cojinetes de acero tradicionales no pueden soportar los requisitos de carga o velocidad.
| Artículo | Unidad | Parámetros técnicos | |
| Material | - | circonita | Nitrido de silicona |
| Color | - | Blanco | Negro |
| Densidad | g/cm3 | 5,95-6,05 | ≥3.20 |
| Dureza (HV 0,5) | MPa | 1300 | 1500 |
| Temperatura máxima de trabajo | ℃ | 850 | 1200 |
| Dureza a la fractura (@R.T.) | Mpa.M1/2 | 7 | 6.2 |
| Resistencia a la compresión (@R.T.) | MPa | >720 | 2200 |
| Conductividad térmica (@R.T.) | W/Mk | 2.2 | 15-20 |
| Coeficiente de expansión térmica (20-1000℃) | 10-6/℃ | 10.3 | 3.0-3.2 |
(Tenga en cuenta que esta es una tabla de rendimiento simplificada que enumera algunas características comunes. En realidad, el rendimiento del rodamiento está influenciado por múltiples factores, incluidos requisitos de diseño específicos, condiciones de operación y entornos de aplicación. Por lo tanto, al seleccionar materiales de rodamiento adecuados, es importante considerar otros factores y realizar evaluaciones de ingeniería detalladas).
En general, el uso de rodamientos cerámicos ofrece varias ventajas, como alta dureza, peso ligero, resistencia a la corrosión y tolerancia a altas temperaturas. Estos beneficios los convierten en una opción ideal para entornos y aplicaciones específicos. Sin embargo, debido a su fragilidad inherente y su mayor costo, el diseño y las condiciones de funcionamiento adecuados son cruciales para garantizar la confiabilidad y el rendimiento de los rodamientos cerámicos.
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