Rolamentos cerâmicos: rolamento de zircônia e nitreto de silício
Existem muitos tipos de rolamentos cerâmicos disponíveis que oferecem inúmeras vantagens em relação aos componentes de rolamentos tradicionais. Dois materiais cerâmicos comuns usados para aplicações em rolamentos são o nitreto de silício(Si3N4)ezircônia (ZrO2).
Nitreto de silícioé um material com alta dureza e peso relativamente leve. Apresenta excelente resistência à água, água salgada e muitos ácidos e álcalis, apresentando bom desempenho em uma ampla faixa de temperatura. Como um
Como resultado, ele encontra aplicações generalizadas em indústrias como aeroespacial, aviação, fabricação de semicondutores, energia eólica, tecnologia de vácuo e indústria química. Por exemplo, a NASA inicialmente utilizou rolamentos de aço para as bombas das turbinas dentro dos ônibus espaciais, mas eles se mostraram inadequados quando submetidos a cargas e temperaturas extremas. Sob condições operacionais tão extremas, os engenheiros da NASA atualizaram os rolamentos para rolamentos de nitreto de silício, o que demonstrou vantagens claras em ambientes de vácuo. De acordo com o relatório de análise da NASA,Rolamentos Si3N4durou 40% mais que os rolamentos de aço. Além disso, na indústria química e de energia eólica, os rolamentos de nitreto de silício são favorecidos devido à sua resistência à corrosão e desempenho em altas temperaturas. A extrema dureza do nitreto de silício também significa maior fragilidade, portanto, cargas de choque ou impacto devem ser minimizadas para evitar o risco de rachaduras.
Dióxido de zircônio, comumente conhecido como ZrO2, é um material cerâmico robusto utilizado na produção de
rolamentos cerâmicos. Esses rolamentos apresentam propriedades de expansão semelhantes às do aço, mas com peso 30% mais leve. Essa característica é vantajosa em aplicações com temperaturas mais altas, pois ajuda a evitar problemas de ajuste do eixo e da caixa, onde a expansão do rolamento pode levar ao desalinhamento. Embora comumente referido comoRolamentos ZrO2,na verdade, eles são compostos de ZrO2 estabilizado com óxido de ítrio. Este agente estabilizador aumenta a resistência do material e a resistência à fratura à temperatura ambiente. Adicionalmente,Rolamentos ZrO2são altamente resistentes à água, tornando-os adequados para aplicações marítimas onde o equipamento está totalmente submerso ou onde os rolamentos de aço tradicionais não suportam os requisitos de carga ou velocidade.
| Item | Unidade | Parâmetros técnicos | |
| Material | - | Zircônia | Nitreto de Silício |
| Cor | - | Branco | Preto |
| Densidade | g/cm3 | 5,95-6,05 | ≥3,20 |
| Dureza (HV 0,5) | MPa | 1300 | 1500 |
| Temperatura máxima de trabalho | ℃ | 850 | 1200 |
| Resistência à fratura (@R.T.) | Mpa.M1/2 | 7 | 6.2 |
| Resistência à compressão (@R.T.) | MPa | >720 | 2200 |
| Condutividade Térmica (@R.T.) | C/Mk | 2.2 | 15-20 |
| Coeficiente de expansão térmica (20-1000% u2103) | 10-6/℃ | 10.3 | 3,0-3,2 |
(Observe que esta é uma tabela de desempenho simplificada que lista algumas características comuns. Na realidade, o desempenho do rolamento é influenciado por vários fatores, incluindo requisitos específicos de projeto, condições operacionais e ambientes de aplicação. Portanto, ao selecionar materiais de rolamento adequados, é importante considere outros fatores e conduza avaliações de engenharia detalhadas.)
Em geral, o uso de rolamentos cerâmicos oferece diversas vantagens, como alta dureza, leveza, resistência à corrosão e tolerância a altas temperaturas. Esses benefícios os tornam a escolha ideal para ambientes e aplicações específicas. No entanto, devido à sua fragilidade inerente e ao custo mais elevado, o projeto e as condições operacionais adequadas são cruciais para garantir a confiabilidade e o desempenho dos rolamentos cerâmicos.
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