Большинство подшипников изготавливаются из стали, и чаще всего это вполне оправдано и обеспечивает требуемые характеристики. Однако существуют особые условия работы, в которых необходимо применение других материалов, и лучше всего для этого подходит керамика. В полностью керамических подшипниках и кольца, и тела качения сделаны из керамики, в гибридных – только тела качения. Рассмотрим подробнее, как влияют такие решения на характеристики подшипников в каждом из двух случаев.
Преимущества подшипниковой керамики по сравнению со сталью:
химическая инертность
немагнитность
большая твердость
меньший коэффициент трения
меньшая плотность
меньшее тепловое расширение
диэлектрические свойства
износоустойчивость
Указанные выше свойства соответственно передаются подшипникам, сделанным из керамики. Так, керамические подшипники по сравнению со стальными:
выдерживают воздействие агрессивных сред, в том числе, при нагреве
не подвержены влиянию магнитных полей
более жесткие, а их тела качения меньше деформируются
имеют меньший момент трения и меньше нагреваются
легче и имеют меньшую инерцию
могут работать в широком диапазоне температур
не пропускают электрический ток
в несколько раз долговечнее
Но у керамики и цельно керамических подшипников есть недостатки. Это хрупкость, дороговизна и небольшой ассортимент.
Гибридные подшипники с керамическими шариками или роликами сохраняют преимущества керамических, кроме первых двух: химической стойкости и немагнитности. Но это можно частично преодолеть, выполнив кольца из подходящей нержавеющей стали. В любом случае, плюсы такого компромиссного решения перевешивают минусы, так как достигается оптимальное сочетание характеристик при умеренной цене.
Очевидно, можно пойти еще дальше и сделать из керамики только тонкое покрытие, притом нанести его только на одно из колец подшипника. Мы получим токоизолированные подшипники, в которых электрическая изоляция достигается самым простым и экономичным путем.
Керамические и гибридные подшипники применяются в высокоскоростных шпинделях, газовых и реактивных турбинах, мощных электродвигателях с частотно-регулируемым приводом, космических и вакуумных приборах, механических гироскопах, медицинском оборудовании и чистых комнатах.