Bilele de rulmenți ceramici din nitrură de siliciu sunt elementele de rulare de bază ale rulmenților ceramici hibrizi (inele din oțel pentru pistă + bile ceramice) și ale rulmenților complet ceramici.
Comparativ cu bilele tradiționale din oțel cu rulmenți, bilele ceramice din nitru de siliciu au o densitate scăzută (doar 40% din oțel), duritate ridicată, modulus elastic ridicat și coeficient de frecare scăzut, precum și o rezistență excelentă la coroziune și performanțe excelente la izolație electrică.
În condiții dure, cum ar fi viteză mare, temperatură ridicată, coroziune, nelubrifiere și interferențe magnetice, bilele ceramice din nitrură de siliciu pot îmbunătăți semnificativ viteza limită, durata de viață și fiabilitatea rulmenților.
| Item de test | Unitate | Interval de indici |
| Material | – | Si₃N₄ |
| Densitate | g/cm³ | 3.2 |
| Duritatea Vickers (HV10) | KGF/mm² | 1400-1500 |
| Rezistența la flocare | MPa | ≥700 |
| Rezistența la compresiune | MPa | ≥2800 |
| Tenacitatea la fractură | MPa·m¹/² | ≥6.5 |
| Modulul de elasticitate | GPa | 310 |
| Raportul lui Poisson | – | |
| Coeficient de expansiune termică (20–800°C) | ×10⁻⁶ /K | 3.2 |
| Conductivitate termică | W/(m·K) | 20 |
| Temperatura maximă recomandată de funcționare (aer) | °C | 1200 |
| Permeabilitate magnetică | – | 0 (nemagnetic) |
| Diametru nominal (mm) | Grade comune | Aplicație |
| 1.588（1/16″） | G3、G5 | Rulmenți miniaturali |
| 2.381（3/32″） | G3、G5 | Rulmenți pentru instrumente |
| 3.175（1/8″） | G3、G5 | Axe electrice de mare viteză |
| 4.762（3/16″） | G5、G10 | Rulmenți pentru axul mașinii unelte |
| 6.350（1/4″） | G5、G10 | Rulmenți pentru butuc auto |
| 7.938（5/16″） | G5、G10 | Rulmenți industriali pentru pompe |
| 9.525（3/8″） | G10、G16 | Rulmenți de motor mare |
| 12.700（1/2″） | G10、G16 | Rulmenți pentru turbine eoliene |
| 15.875（5/8″） | G16 | Rulmenți pentru utilaje grele |
| 19.050（3/4″） | G16 | Rulmenți pentru echipamente miniere |
| 25.400（1″） | G16 | Rulmenți mari cu scop special |
Alte dimensiuni imperiale sau metrice sunt disponibile la cerere.
| Clasă | Variația diametrului bilei (Vdws) | Eroare sferică (deviație sferică) | Rugositatea suprafeței (Ra) |
| G3 | ≤0,08 μm | ≤0,08 μm | ≤0,010 μm |
| G5 | ≤0,13 μm | ≤0,13 μm | ≤0,014 μm |
| G10 | ≤0,25 μm | ≤0,25 μm | ≤0,020 μm |
| G16 | ≤0,40 μm | ≤0,40 μm | ≤0,025 μm |
| G20 | ≤0,50 μm | ≤0,50 μm | ≤0,032 μm |
Notă: Gradele G3 până la G5 sunt potrivite pentru rulmenți de precizie ultra-high-speed; gradele G10 până la G16 sunt potrivite pentru rulmenți industriali de uz general; iar gradul G20 este folosit pentru aplicații de precizie redusă.
1. Densitatea scăzută (3,20 g/cm³) și forța centrifugă redusă semnificativ sarcina exercitată de elementele de rulare asupra inelelor în timpul funcționării la viteză mare, permițând viteze maxime de funcționare mai mari (de până la 1,5 ori mai mare decât rulmenții cu bile din oțel).
2. Duritate extrem de mare (HV 1400–1500), rezistență excelentă la uzură, stabilitate dimensională bună și retenție de înaltă precizie după funcționare pe termen lung.
3. Modul elastic ridicat (aprox. 310 GPa), rigiditate ridicată și deformare minimă, ceea ce îl face potrivit pentru axuri de precizie care necesită rigiditate ridicată.
4. Coeficient scăzut de frecare și proprietăți bune de autolubrifiere, permițând o funcționare pe termen scurt cu lubrifiere minimă sau inexistentă.
5. Coeficient scăzut de dilatare termică (aprox. 3,2×10⁻⁶ /K); impact minim al creșterii temperaturii de funcționare asupra spațiului liber al rulmenților; stabilitate termică excelentă.
6. Rezistență la temperaturi înalte: Poate funcționa stabil pentru perioade îndelungate la temperaturi sub 800°C, depășind cu mult limita oțelului de reținere (aproximativ 150°C).
7. Rezistență la coroziune: Rezistentă la acizi, alcali, apă de mare și diverse medii chimice; potrivită pentru medii corozive precum pompe chimice și aplicații marine.
8. Izolație electrică: Rezistivitate de volum > 10¹⁴ Ω•cm; previne eficient electroeroziunea (eroziunea prin scânteie); potrivit pentru aplicații precum motoare cu frecvență variabilă și transport feroviar.
9. Nemagnetic: Nu interferează cu echipamentele sensibile magnetic, ceea ce le face potrivite pentru instrumente medicale sau de precizie, cum ar fi aparatele RMN și sistemele de levitație magnetică.
10. Durată lungă de viață de oboseală: În rulmenții ceramici hibridi, durata de viață de oboseală de contact a bilelor ceramice din nitru de siliciu poate fi de 3 până la 5 ori mai mare decât a bilelor de oțel.
1. Rulmenți de axă pentru mașini-unelte de mare viteză (axe electrice, axe pentru mașini de gravat).
2. Rulmenți pentru componentele motoarelor aerospațiale și giroscoape.
3. Rulmenți pentru turbocompresor auto, rulmenți pentru butuci de roată și rulmenți pentru motoarele de acționare pentru vehicule cu energie nouă.
4. Rulmenți pentru arborele principal ai turbinei eoliene și rulmenți de viraj.
5. Rulmenți pentru pompe chimice, pompe rezistente la coroziune și pompe de apă de mare.
6. Rulmenți pentru echipamente de vid (lubrifiere fără ulei).
7. Rulmenți pentru motoarele de tracțiune ale transportului feroviar (eroziune anti-electrică).
8. Rulmenți pentru echipamente semiconductoare și instrumente de precizie (nemagnetice, cu vibrații reduse).
9. Acționează rulmenți pentru cuptoare de înaltă temperatură și echipamente de tratament termic.
