Vòng bi gốm silicon nitride là các bộ phận lăn lõi của vòng bi gốm lai (vòng chạy bằng thép + bi gốm) và vòng bi gốm nguyên chất.
So với bi thép vòng bi truyền thống, bi gốm silicon nitride có mật độ thấp (chỉ 40% thép), độ cứng cao, mô-đun đàn hồi cao và hệ số ma sát thấp, cùng khả năng chống ăn mòn và cách điện xuất sắc.
Trong điều kiện khắc nghiệt như tốc độ cao, nhiệt độ cao, ăn mòn, không bôi trơn và nhiễu từ, bi gốm silicon nitride có thể cải thiện đáng kể tốc độ giới hạn, tuổi thọ và độ tin cậy của vòng bi.
| Mục kiểm tra | Đơn vị | Phạm vi chỉ số |
| Vật liệu | – | Si₃N₄ |
| Mật độ | g/cm³ | 3.2 |
| Độ cứng Vickers (HV10) | kgf/mm² | 1400-1500 |
| độ bền uốn | MPa | ≥700 |
| Độ bền nén | MPa | ≥2800 |
| độ dai khi gãy | MPa·m¹/² | ≥6.5 |
| mô-đun đàn hồi | GPa | 310 |
| Tỷ lệ Poisson | – | |
| Hệ số giãn nở nhiệt (20–800°C) | ×10⁻⁶ /K | 3.2 |
| độ dẫn nhiệt | W/(m·K) | 20 |
| Nhiệt độ hoạt động tối đa khuyến nghị (Không khí) | °C | 1200 |
| Độ thấm từ | – | 0 (phi từ) |
| Đường kính danh định (mm) | Các lớp phổ biến | Ứng dụng |
| 1.588（1/16″） | G3、G5 | Vòng bi thu nhỏ |
| 2.381（3/32″） | G3、G5 | Vòng bi thiết bị đo |
| 3.175（1/8″） | G3、G5 | Trục chính điện tốc độ cao |
| 4.762（3/16″） | G5、G10 | Vòng bi trục máy công cụ |
| 6.350（1/4″） | G5、G10 | Vòng bi Hub ô tô |
| 7.938（5/16″） | G5、G10 | Vòng bi bơm công nghiệp |
| 9.525（3/8″） | G10、G16 | Vòng bi động cơ lớn |
| 12.700（1/2″） | G10、G16 | Vòng bi tuabin gió |
| 15.875（5/8″） | G16 | Vòng bi máy móc chịu tải nặng |
| 19.050（3/4″） | G16 | Vòng bi thiết bị khai thác mỏ |
| 25.400（1″） | G16 | Vòng bi lớn chuyên dụng |
Các kích thước Anh hoặc hệ mét khác có thể được cung cấp theo yêu cầu.
| Lớp | Biến đổi đường kính bóng (Vdws) | Sai số cầu (Độ lệch cầu) | Độ nhám bề mặt (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 |
Lưu ý: Các loại G3 đến G5 phù hợp cho vòng bi chính xác tốc độ siêu cao; các loại G10 đến G16 phù hợp cho vòng bi công nghiệp đa năng; và loại G20 được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác thấp.
1. Mật độ thấp (3,20 g/cm³) và lực ly tâm thấp giúp giảm đáng kể tải trọng tác động lên các vòng trong quá trình vận hành tốc độ cao, cho phép vận hành tốc độ tối đa cao hơn (lên đến 1,5 lần vòng bi thép).
2. Độ cứng cực cao (HV 1400–1500), khả năng chống mài mòn xuất sắc, độ ổn định kích thước tốt và độ chính xác cao sau khi vận hành lâu dài.
3. Mô đun đàn hồi cao (khoảng 310 GPa), độ cứng cao và biến dạng tối thiểu, phù hợp với các trục chính chính xác đòi hỏi độ cứng cao.
4. Hệ số ma sát thấp và khả năng tự bôi trơn tốt, cho phép vận hành ngắn hạn với ít hoặc không cần bôi trơn.
5. Hệ số giãn nở nhiệt thấp (khoảng 3,2×10⁻⁶ /K); tác động tối thiểu của sự tăng nhiệt độ vận hành lên khoảng cách ổ trục; ổn định nhiệt tuyệt vời.
6. Chịu nhiệt độ cao: Có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài ở nhiệt độ dưới 800°C, vượt xa giới hạn của thép chịu lực (khoảng 150°C).
7. Chống ăn mòn: Chịu được axit, kiềm, nước biển và các môi trường hóa học khác nhau; phù hợp cho môi trường ăn mòn như bơm hóa chất và ứng dụng hàng hải.
8. Cách điện: Điện trở suất thể tích > 10¹⁴ Ω•cm; ngăn ngừa xói mòn điện (xói mòn tia lửa hiệu quả); phù hợp cho các ứng dụng như động cơ tần số biến thiên và giao thông đường sắt.
9. Không từ tính: Không gây nhiễu thiết bị nhạy từ tính, phù hợp với các thiết bị y tế hoặc chính xác như máy MRI và hệ thống bay lơ lửng từ tính.
10. Tuổi thọ mỏi dài: Trong vòng bi gốm lai, tuổi thọ mỏi tiếp xúc của bi gốm silicon nitride có thể gấp 3 đến 5 lần so với bi thép.
1. Vòng bi trục máy công cụ tốc độ cao (trục chính, trục khắc).
2. Vòng bi cho các bộ phận động cơ hàng không vũ trụ và con quay hồi chuyển.
3. Vòng bi tăng áp ô tô, vòng bi moay-ơ bánh xe và vòng bi động cơ truyền động cho xe năng lượng mới.
4. Vòng bi trục chính tuabin gió và vòng bi yaw.
5. Vòng bi cho bơm hóa chất, bơm chống ăn mòn và bơm nước biển.
6. Vòng bi cho thiết bị chân không (bôi trơn không dầu).
7. Vòng bi cho động cơ kéo đường sắt (chống xói mòn điện).
8. Vòng bi cho thiết bị bán dẫn và thiết bị chính xác (không từ tính, rung thấp).
9. Vòng bi truyền động cho lò nhiệt độ cao và thiết bị xử lý nhiệt.
