Scegliere i cuscinetti giusti

Oct 30, 2023

Chris Johnson valuta la differenza tra cuscinetti interamente in ceramica e cuscinetti ibridi

Alcuni ciclisti professionisti si sono rivolti ai cuscinetti ceramici ibridi di precisione per la loro bassa resistenza al rotolamento e dare loro un vantaggio il giorno della gara rispetto a coloro che optano per cuscinetti interamente in acciaio.

C'è una buona ragione per cui i ciclisti professionisti scelgono cuscinetti ibridi di precisione (anelli in acciaio con sfere in ceramica) rispetto ai cuscinetti interamente in ceramica (anelli e sfere in ceramica).

Gli anelli interno ed esterno in acciaio di un cuscinetto ibrido possono essere lavorati con tolleranze molto strette. Quando questi vengono abbinati a sfere in ceramica leggere e di alta qualità e a un lubrificante adatto a bassa coppia, il risultato è una resistenza al rotolamento molto bassa: l'abbinamento perfetto.

Gli anelli dei cuscinetti in ceramica sono più difficili da lavorare, quindi la rotondità ottenibile con gli anelli in acciaio non è possibile, portando a livelli di vibrazione più elevati.

Tuttavia, i cuscinetti interamente in ceramica presentano una serie di vantaggi rispetto ai cuscinetti ibridi. La loro capacità di gestire una gamma estremamente ampia di temperature, le loro qualità non magnetiche e la loro eccellente resistenza alla corrosione li rendono uno dei principali contendenti per molte applicazioni, in tutto il mondo e oltre, che sono troppo difficili per gli ibridi.

Applicazioni

I ciclisti professionisti optano per i cuscinetti ibridi perché la resistenza al rotolamento è la chiave e i cuscinetti ibridi di qualità richiedono uno sforzo leggermente inferiore per far girare le ruote, risparmiando energia.

I cuscinetti ibridi di precisione possono far fronte anche a velocità molto elevate, motivo per cui vengono spesso utilizzati nelle applicazioni delle macchine utensili.

Le sfere in ceramica rendono i cuscinetti ibridi elettricamente isolanti, quindi stanno diventando una scelta popolare per molti motori elettrici e turbine eoliche.

A differenza dei cuscinetti ibridi, le capacità di temperature estreme dei cuscinetti interamente in ceramica li rendono adatti sia per applicazioni criogeniche che per forni.

Inoltre, la loro capacità di resistere all'acqua di mare e agli agenti chimici aggressivi li rende ideali per l'industria marina, chimica, farmaceutica e alimentare dove i cuscinetti possono essere frequentemente esposti all'acqua salata o ad acidi e alcali forti.

Inoltre, poiché non sono magnetici, sono una scelta popolare per gli scanner per risonanza magnetica (MRI).

Ancora più unica è la loro capacità di fare affidamento nelle profondità marine o nello spazio.

Sotto il mare, la lubrificazione dei cuscinetti può rappresentare un problema tanto quanto la corrosione, quindi i cuscinetti in ceramica integrale non lubrificati soddisfano entrambe le esigenze.

Poiché l'ambiente spaziale è vuoto, è necessario prestare molta attenzione nella scelta del lubrificante per cuscinetti poiché la maggior parte dei grassi vaporizza o rilascia gas a un livello inaccettabile.

A differenza degli ibridi, i cuscinetti interamente in ceramica possono funzionare costantemente a velocità senza lubrificazione, quindi funzionano bene anche sotto vuoto.

Se si aggiungono le loro capacità a bassa temperatura, diventano i candidati ideali per i satelliti e altri progetti come il Mars Exploration Rover, soprattutto perché Marte può affrontare temperature fino a 12°C.

Decisioni decisioni

Se i cuscinetti interamente in ceramica fanno al caso tuo, dato che possono resistere agli ambienti più difficili, quale materiale dei cuscinetti dovresti scegliere?

I due tipi più comuni sono l'ossido di zirconio (ZrO2) e il nitruro di silicio (Si3N4), ed entrambi presentano una serie di vantaggi e svantaggi.

Sebbene il materiale ceramico sia più duro dell'acciaio, è anche più fragile, il che significa che i cuscinetti in ceramica hanno valori di carico e velocità inferiori.

Mentre la zirconia ha un'elevata tenacità alla frattura in grado di sopportare piccoli carichi d'urto, il nitruro di silicio è più fragile, quindi non dovrebbe essere soggetto a carichi d'urto.

Il nitruro di silicio è ancora più resistente alla corrosione della zirconio e ha un intervallo di temperature molto più ampio, sebbene sia notevolmente più costoso.

Come il nitruro di silicio, la zirconia non viene influenzata dall'acqua e dalla maggior parte delle sostanze chimiche, ma non deve essere esposta regolarmente al vapore poiché può degradarsi nel tempo

I cuscinetti ibridi e i cuscinetti interamente in ceramica presentano punti di forza e di debolezza diversi.