Rolamentos de cerâmica: 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 de rolamentos são o nitreto de silício(Si3N4)ezircônia (ZrO2).
nitreto de silícioé um material com alta dureza e peso relativamente leve. Ele exibe excelente resistência à água, água salgada e muitos ácidos e álcalis, apresentando bom desempenho em uma ampla faixa de temperatura. Como um
Como resultado, encontra amplas aplicações em indústrias como aeroespacial, aviação, fabricação de semicondutores, energia eólica, tecnologia de vácuo e indústria química. Por exemplo, a NASA inicialmente usou 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 nitreto de silício, o que demonstrou claras vantagens em ambientes de vácuo. De acordo com o relatório de análise da NASA,Rolamentos Si3N4durou 40% mais do que os rolamentos de aço. Além disso, na indústria química e de energia eólica, os rolamentos de nitreto de silício são preferidos devido à sua resistência à corrosão e desempenho em altas temperaturas. quebrando.
dióxido de zircônio, comumente conhecido como ZrO2, é um material cerâmico robusto utilizado na produção de
rolamentos cerâmicos. Esses rolamentos exibem propriedades de expansão semelhantes ao aço, mas com um peso 30% mais leve. Essa característica é vantajosa em aplicações com temperaturas mais altas, pois ajuda a evitar problemas com encaixes do eixo e da carcaça, 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 força do material e a resistência à fratura à temperatura ambiente. Adicionalmente,Rolamentos de 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 podem suportar 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 |
| Tenacidade à Fratura (@RT) | Mpa.M1/2 | 7 | 6.2 |
| Resistência à compressão (@RT) | Mpa | >720 | 2200 |
| Condutividade Térmica (@RT) | W/Mk | 2.2 | 15-20 |
| Coeficiente de Expansão Térmica (20-1000℃) | 10-6/℃ | 10.3 | 3,0-3,2 |
(Observe que esta é uma tabela de desempenho simplificada listando algumas características comuns. Na realidade, o desempenho do rolamento é influenciado por vários fatores, incluindo requisitos de projeto específicos, 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 mancais 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 maior custo, o projeto adequado e as condições operacionais são cruciais para garantir a confiabilidade e o desempenho dos mancais de cerâmica.
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