Шарики керамических подшипников с нитридом кремния — это основные элементы катки гибридных керамических подшипников (стальных кольца гоночных дорожек + керамические шарики) и полноценных керамических подшипников.
По сравнению с традиционными шариками с подшипниками, керамические шарики с нитридом кремния обладают низкой плотностью (всего 40% стали), высокой твёрдостью, высоким модулем упругости и низким коэффициентом трения, а также отличной коррозионной устойчивостью и электрической изоляцией.
В суровых условиях, таких как высокая скорость, высокие температуры, коррозия, отсутствие смазки и магнитные помехи, керамические шарики с нитридом кремния могут значительно повысить ограниченную скорость, срок службы и надёжность подшипников.
| Тестовый элемент | Единица | Диапазон индекса |
| Материал | – | Si₃N₄ |
| Плотность | g/cm³ | 3.2 |
| Vickers Hardness (HV10) | кгс/мм² | 1400-1500 |
| Прочность на изгиб | MPa | ≥700 |
| Прочность на сжатие | MPa | ≥2800 |
| Прочность разрушения | MPa·m¹/² | ≥6.5 |
| Модуль упругости | GPa | 310 |
| Ratio Пуассона | – | |
| Коэффициент теплового расширения (20–800°C) | ×10⁻⁶ /K | 3.2 |
| Теплопроводность | W/(m·K) | 20 |
| Рекомендуемая максимальная рабочая температура (воздух) | °С | 1200 |
| Магнитная проницаемость | – | 0 (немагнитный) |
| Номинальный диаметр (мм) | Распространённые категории | Приложение |
| 1.588（1/16″） | G3、G5 | Миниатюрные подшипники |
| 2.381（3/32″） | G3、G5 | Подшипники приборов |
| 3.175（1/8″） | G3、G5 | Высокоскоростные электрические шпиндели |
| 4.762（3/16″） | G5、G10 | Подшипники шпинделей станка |
| 6.350（1/4″） | G5、G10 | Подшипники автомобильных ступиц |
| 7.938（5/16″） | G5、G10 | Подшипники промышленных насосов |
| 9.525（3/8″） | G10、G16 | Подшипники больших моторов |
| 12.700（1/2″） | G10、G16 | Подшипники ветряных турбин |
| 15.875（5/8″） | G16 | Подшипники тяжёлого оборудования |
| 19.050（3/4″） | G16 | Подшипники горного оборудования |
| 25.400（1″） | G16 | Специальные крупные подшипники |
Другие имперские или метрические размеры доступны по запросу.
| Степень | Вариация диаметра шарика (Vdws) | Сферическая ошибка (сферическое отклонение) | Шероховатость поверхности (Ra) |
| G3 | ≤0,08 мкм | ≤0,08 мкм | ≤0,010 мкм |
| G5 | ≤0,13 мкм | ≤0,13 мкм | ≤0,014 мкм |
| G10 | ≤0,25 мкм | ≤0,25 мкм | ≤0,020 мкм |
| G16 | ≤0,40 мкм | ≤0,40 мкм | ≤0,025 мкм |
| G20 | ≤0,50 мкм | ≤0,50 мкм | ≤0,032 мкм |
Примечание: классы G3–G5 подходят для сверхвысокоскоростных точных подшипников; классы G10–G16 подходят для универсальных промышленных подшипников; а класс G20 применяется для применения с низкой точностью.
1. Низкая плотность (3,20 г/см³) и низкая центробежная сила значительно снижают нагрузку, создаваемую катными элементами на кольца при высокой скорости, что позволяет достигать более высоких максимальных рабочих скоростей (до 1,5 раза выше, чем у стальных шарикоподшипников).
2. Чрезвычайно высокая твёрдость (HV 1400–1500), отличная износостойкость, хорошая размерная стабильность и высокая точность удержания после длительной эксплуатации.
3. Высокий модуль упругости (примерно 310 ГПа), высокая жёсткость и минимальная деформация, что делает его подходящим для точных шпинделей, требующих высокой жёсткости.
4. Низкий коэффициент трения и хорошие самосмазывающиеся свойства, позволяющие кратковременно работать с минимальным или отсутствующим смазкой.
5. Низкий коэффициент теплового расширения (примерно 3,2×10⁻⁶ /K); минимальное влияние повышения рабочей температуры на зазор подшипников; отличная термическая устойчивость.
6. Устойчивость к высоким температурам: Может стабильно работать длительное время при температурах ниже 800°C, что значительно превышает предел несущей стали (примерно 150°C).
7. Коррозионная устойчивость: устойчива к кислотам, щелочам, морской воде и различным химическим средам; подходит для коррозийных сред, таких как химические насосы и морские приложения.
8. Электрическая изоляция: сопротивление объема > 10¹⁴ Ω•см; эффективно предотвращает электроэрозию (искровую эрозию); подходит для применений, таких как двигатели с переменной частотой и железнодорожный транспорт.
9. Немагнитный: не мешает работе магнитно-чувствительного оборудования, что делает его подходящим для медицинских или прецизионных приборов, таких как МРТ-аппараты и системы магнитной левитации.
10. Долгий срок службы на усталость: В гибридных керамических подшипниках контактный срок службы керамических шаров с нитридом кремния может быть в 3–5 раз больше, чем у стальных шариков.
1. Подшипники шпинделей высокоскоростных станков (электрические шпиндели, шпиндели гравировочных машин).
2. Подшипники для компонентов и гироскопов аэрокосмических двигателей.
3. Подшипники автомобильных турбонагнетателей, ступицы колес и подшипники приводных двигателей для новых энергетических автомобилей.
4. Подшипники главного вала ветряной турбины и подшипники рыскания.
5. Подшипники для химических насосов, насосов, устойчивых к коррозии, и насосов для морской воды.
6. Подшипники для вакуумного оборудования (безмасляная смазка).
7. Подшипники для железнодорожных тяговых двигателей (противоэлектрическая эрозия).
8. Подшипники для полупроводникового оборудования и прецизионных приборов (немагнитных, с низкой вибрацией).
9. Приводные подшипники для высокотемпературных печей и оборудования для термоочистки.
