陶瓷轴承的性能及发展动态

陶瓷材料种类繁多，但是作为滚动轴承用的陶瓷材料从滚动疲劳寿命和可靠性等方面看，只有氮化硅(Si；N4)才能胜任。氮化硅具有质量轻、绝缘、隔热、无磁、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高速旋转离心力小和运转温升低等优良性能，利用这些性能的陶瓷轴承已应用于航天航空、军事、石油以及高速电主轴、耐腐蚀等机床设备，并逐渐开发新的应用领域，充分发挥陶瓷材料的性能。

1、氮化硅材料的物理机械性能

氮化硅具有较高的弹性模量，因此在相同载荷下其接触应力比钢制轴承的要高。

2、额定静载荷

全陶瓷轴承的额定静载荷，要针对氮化硅产生裂纹时的许用载荷进行研究，额定静载荷与钢制轴承的计算方法相同。而关于混合陶瓷轴承，则要针对套圈的永久变形量进行研究，其额定静载荷约为钢制轴承的85%。当轴承钢球或氮化硅球加载到氮化硅平板上时，致裂载荷是钢制轴承传统计算方法所得额定静载荷的10倍。

3、滚动疲劳寿命

根据陶瓷的额定动载荷、运转载荷和转速等，通过寿命计算公式可以算出轴承的寿命。大数据显示，大部陶瓷轴承与钢制轴承使用寿命相比的试验结果来说，陶瓷轴承的工作寿命比 预期寿命和同类型钢制轴承的寿命要长。钢制轴 承的额定动载荷可以用于同尺寸的陶瓷轴承。

4、压碎载荷

氮化硅球的压碎载荷为同规格钢球压碎载荷 的 30. 5 %～47 % ,是由于钢球塑性变形引起的接 触面增大所致。陶瓷球与钢球压碎时接触应力水平相当。在氮化硅球与钢球基本相同的接触状态下 , 陶瓷球比钢球有更高的压碎载荷。氮化硅球的压 碎接触应力约为滚动轴承额定计算接触应力的 6 倍 ,氮化硅球可安全地用于滚动轴承。

5、配合

由于陶瓷轴承使用的氮化硅与金属材料的线 膨胀系数不同 ,因此在全陶瓷轴承与金属轴的配 合上就存在一定的问题。全陶瓷轴承经常用于高 温环境 ,为解决配合问题 ,试验中常用空心轴和花键轴等。