Świat kołem się toczy, ale by mógł toczyć się dalej i rozwijać, trzeba było wymyślić coś, co ten obrotowy ruch ułatwia. Zmagania z oporami i tarciem przysparzały zmartwień odkąd wynaleziono koło i zaczęto używać go do pojazdów oraz maszyn. Dopiero wynalazek w postaci łożyska pomógł przezwyciężyć fizyczne trudności stawiane przez naturę. W tym artykule zajmiemy się łożyskami ceramicznymi - gdzie są stosowane, czemu są tak cenione w przemyśle i czy hybrydowe łożyska ceramiczne mają przewagi nad tradycyjnymi rozwiązaniami?
Przemysł maszynowy - niezawodność i trwałość łożysk ceramicznych
Łożyska ceramiczne są wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu ze względu na swoje właściwości fizyczne i mechaniczne. Pierwsze ceramiczne łożyska ślizgowe powstały w latach 60. i 70. XX wieku, ale ich potencjał w zakresie wytrzymałości na ekstremalne warunki pracy sprawił, że zaczęły być szeroko stosowane w lotnictwie, motoryzacji, a później również w przemyśle maszynowym, farmaceutycznym oraz energetycznym. Łożyska kulkowe wzdłużne, łożyska kulkowe wahliwe, łożyska kulkowe skośne - długo by wymieniać rodzaje łożysk wykorzystywanych w przemyśle oraz metody wytwarzania łożysk ślizgowych. Niemniej jednak łożyska ceramiczne w branży maszynowej są rozpowszechnione, podobnie, jak łożyska hybrydowe. Czym się różnią między sobą?
Bieżnie łożysk hybrydowych są stalowe - ceramiczne elementy toczne, czyli kulki lub wałki, wykonane są z materiałów ceramicznych, natomiast pierścienie wewnętrzne i zewnętrzne ze stali nierdzewnej. W przemyśle maszynowym łożyska ceramiczne są wykorzystywane głównie w urządzeniach, które wymagają dużych prędkości obrotowych oraz pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Azotek krzemu jest też trzykrotnie lżejszy od stali, a to ogromna zaleta tam, gdzie mniejsze tarcie oraz większa wytrzymałość w porównaniu do stalowych łożysk są najważniejsze.
Łożyska ceramiczne w przemyśle farmaceutycznym
Łożyska ceramiczne w branży farmaceutycznej są cenione ze względu na swoje właściwości dielektryczne, odporność na chemikalia oraz zdolność do pracy w sterylnych środowiskach. Ważną zaletą łożysk ceramicznych jest także brak właściwości magnetycznych, dlatego też są powszechnie stosowane w urządzeniach medycznych. Z tego względu łożyska ceramiczne znajdują zastosowanie w produkcji urządzeń do diagnostyki medycznej, a także w aparatach do magnetoterapii, RTG oraz tomografach komputerowych.
Zastosowanie łożysk z ceramiki w branży energetycznej
Kulki ceramiczne w łożyskach nie przewodzą prądu, a to stanowi istotną zaletę dla zastosowań w silnikach elektrycznych i generatorach. Łożyska ceramiczne w branży energetycznej sprawdzają się też w warunkach wysokich temperatur - wykazują odporność na przegrzewanie, co w przypadku łożysk tradycyjnych mogłoby prowadzić do ich odkształceń czy zniszczeń. W odniesieniu do łożysk stalowych o takich samych wymiarach umożliwiają osiąganie wyższych prędkości obrotowych maszyn bez ryzyka przegrzania. Niska waga elementów tocznych niezależnie od wielkości łożysk przekłada się na lepsze właściwości pracy.
Łożyska hybrydowe wytrzymują wyższe prędkości niż łożyska ceramiczne ze względu na fakt, że ich stalowe pierścienie są mniej kruche niż ich odpowiedniki z materiałów ceramicznych. Takie łożyska znajdują zastosowanie w urządzeniach pracujących w przemyśle petrochemicznym, elektrowniach czy przy wytwarzaniu energii ze źródeł odnawialnych.
Materiały ceramiczne nie przewodzą prądu, dzięki czemu są naturalnym wyborem do zastosowania we wszelkiego rodzaju turbinach oraz silnikach elektrycznych. Nie uszkodzi ich woda, nie zatrą detergenty, nie zniszczą agresywne substancje chemiczne, doskonale sprawdzą się także w warunkach wysokich ciśnień. Bardzo niskie opory toczenia sprawiają, że podczas pracy generują niewiele ciepła i pracują cały czas z tą samą płynnością ruchu.
