در بسیاری از ماشینها و دستگاهها بلبرینگها[1] قطعاتی ضروری هستند که عملکردشان کاهش اصطکاک، حمایت از بارها، تسطیح حرکت و افزایش دوام قطعات متحرک است. آنها به چندین نوع ازجمله بلبرینگهای ساده، غلتکی[2]، ساچمهای[3]، سیال[4] و غیره تقسیم میشوند. بلبرینگها را میتوان بر مبنای مواد خام هم به دو نوع اصلی، یعنی سرامیکی و فولادی، تقسیم کرد.
[1] Bearings یاتاقانها (در این جا بهتر است از واژه بلبرینگ استفاده شود که نوعی یاتاقان است) [2] roller [3] ball [4] fluid
در مقاله حاضر، تفاوتهای بلبرینگهای سرامیکی و فولادی و مزایا و معایب هر یک بررسی خواهند شد. امید است با مطالعه آن به درک جامعتری از این مواد و ویژگیهای آنها نائل شوید.
بلبرینگهای سرامیکی
بلبرینگهای سرامیکی از مواد سرامیک پیشرفته مانند نیترید سیلیکون، زیرکونیا[1] و آلومینا ساخته میشوند. این مواد نسبت به بلبرینگهای فولادی چندین مزیت دارند، ازجمله:
- سرعت بالا: بلبرینگهای سرامیکی ضریب اصطکاک کمتر و تلفات حرارتی بهتری دارند؛ این دو ویژگی امکان آن را فراهم میکنند تا این بلبرینگها سرعت چرخش بالاتری از بلبرینگهای فولادی داشته باشند. این امر بهخصوص موجب میشود مناسب کاربردهای با سرعت بالا باشند.
- رسانایی الکتریکی کم: دیگر ویژگی برجسته بلبرینگهای سرامیکی، رسانایی الکتریکی کم آنها است. بلبرینگهای سرامیکی توانایی هدایت الکتریکی ندارند لذا در برابر آسیب ناشی از قوس الکتریکی مقاوم هستند. بنابراین، در موتورهای کششی این بلبرینگها نیازی به عایقبندی ویژه ندارند.
- پایداری شیمیایی: ازنظر ویژگیهای شیمیایی، بلبرینگهای سرامیکی به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی و حرارت و پایداری ابعادی بالاتر محصولات متمایزی هستند. بنابراین، بلبرینگهای مذکور نسبت به بلبرینگهای فولادی بادوامتر هستند و ماندگاری بیشتری دارند.
- ویژگیهای فیزیکی: بلبرینگهای سرامیکی بهطور چشمگیری سبکتر از انواع فولادی هستند و باعث کاهش وزن کل ماشین و افزایش کارایی آن میشوند. بلبرینگهای سرامیکی به استقامت بالا هم شهرت دارند.
- عملکرد حرارتی بهتر: بلبرینگهای سرامیکی در مقایسه با بلبرینگهای فولادی تحمل دماهای بالاتری را دارند که موجب میشود مناسب کاربردهای با دمای بالا باشند. بعلاوه، ضریب انبساط حرارتی نیترید سیلیکون حدود 25 درصد ضریب بلبرینگهای فولادی معمولی است، همین امر حین چرخش محور موجب میشود بار اولیه بلبرینگ تغییر کمتری داشته باشد.
[1] دیاکسید زیرکونیوم
بلبرینگهای فولادی
بلبرینگهای فولادی درجات مختلف فولادی دارند، ازجمله کروم، کربن و فولاد ضدزنگ. بلبرینگهای فولادی متداولترین نوع بلبرینگهای کاربردهای صنعتی و مصرفی هستند. برخی از مزایای بلبرینگهای فولادی شامل موارد زیرند:
- هزینه: بهطورکلی، بلبرینگهای فولادی ارزانتر از بلبرینگهای سرامیکی هستند، لذا در بسیاری از کاربردها دسترسپذیرتر هستند. میتوان این بلبرینگها را با هزینه کمتری بهصورت انبوه تولید کرد و از دسترسی آسان و مقرونبهصرفه بودن آنها اطمینان داشت.
- دسترسپذیری: بلبرینگهای فولادی بهراحتی در طیف وسیعی از اندازهها و سبکها در دسترس هستند، لذا تأمین آنها نسبت به بلبرینگهای سرامیکی آسانتر است.
- ظرفیت بار: بلبرینگهای فولادی به دلیل تحمل فشار بالاتر، نسبت به بلبرینگهای سرامیکی، میتوانند بارهای سنگینتری را تحمل کنند.
- آسانی تعمیر و نگهداری: تعمیر و نگهداری بلبرینگهای فولادی نسبت به بلبرینگهای سرامیکی آسانتر است، لذا برای بسیاری از کاربردها گزینه عملیتری هستند.
کدام بهتر است: بلبرینگ سرامیکی یا بلبرینگ فولادی؟
بلبرینگهای سرامیکی و بلبرینگهای فولادی هر دو مشخصات برجسته زیادی دارند. برای اطلاع از جزئیات بیشتر میتوانید جدول 1 را ملاحظه کنید.
جدول 1- ویژگیهای بلبرینگ سرامیکی و فولادی
فولاد | ZrO2 | Si3N4 |
| |
۷٫۸ گرم بر سانتیمتر مکعب | ۶ گرم بر سانتیمتر مکعب | ۳٫۲۴ گرم بر سانتیمتر مکعب | چگالی | |
حدود ۷۵۰ | ۱۳۰۰ | ۱۵۰۰ | سختی، HV | |
۲۰۸ GPa | ۲۱۰ GPa | ۳۲۰ GPa | ضریب یانگ | |
۱۸۰ درجه سلسیوس | ۸۰۰ درجه سلسیوس | ۸۰۰ درجه سلسیوس | درجه حرارت کار | |
12.5×10-6 | 10.5 |
| ضریب انبساط حرارتی | |
زیاد | کم | کم | هدایت حرارتی | |
دارد | ندارد | ندارد | خاصیت مغناطیسی | |
ضعیف | خوب | خوب | مقاومت در برابر خوردگی | |
خوب | عالی | عالی | مقاومت در برابر سایش |
درنهایت، انتخاب بین بلبرینگهای سرامیکی و بلبرینگهای فولادی به الزامات کاربردی خاص بستگی دارد. بلبرینگهای سرامیکی بهترین انتخاب برای کاربردهایی هستند که به سرعت بالا، درجه حرارت بالا و دوام نیاز دارند. برای کاربردهایی که به ظرفیت بار زیاد و سهولت تعمیر و نگهداری نیاز دارند، معمولاً بلبرینگهای فولادی گزینه بهتری هستند. برای مقایسه واضحتر این دو نوع بلبرینگ جدول 2 را ملاحظه کنید.
جدول 2- مقایسه بلبرینگهای سرامیکی و بلبرینگهای فولادی
بلبرینگهای فولادی | بلبرینگهای سرامیکی |
|
رایجترین | مواد اولیه پیشرفته | ویژگی اصلی |
فولاد با آبکاری کروم، فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ | نیترید سیلیکون، زیرکونیا و آلومینا | انواع |
قیمت کمتر، دسترسپذیری، ظرفیت بار، آسانی تعمیر و نگهداری | سرعت بالا، رسانایی الکتریکی کم، ضدزنگ، سختی بالا، عملکرد حرارتی بهتر | مزایا |
نتیجهگیری
بهطور خلاصه، بلبرینگهای سرامیکی و بلبرینگهای فولادی مزایا و معایبی دارند و انتخاب بین این دو به کاربردها و الزامات خاص بستگی دارد. بلبرینگهای سرامیکی سرعت برتر، رسانایی الکتریکی کم، ضد خوردگی و تحمل دمای بالا دارند. از سوی دیگر، بهطورکلی ویژگیهای بلبرینگهای فولادی ارزانی، سهولت تأمین، ظرفیت بار بالاتر و تعمیر و نگهداری آسانتر هستند.
همچنین جهت آشنایی با فروش ویژه رولر سرامیکی با شماره تلفن ۳۳۹۹۵۹۸۷ تماس حاصل فرمائید.