国内外陶瓷球轴承的应用及市场分析VIP免费

国内外陶瓷球轴承的应用及市场分析一.前言滚动轴承由套圈，滚动体和保持器组成。由于套圈和滚动体接触点受到外加负荷和旋转的作用，因而反复产生接触压力和变形。由于钢制轴承自身材料性能特点，轴承失效的主要形式是疲劳剥落，疲劳寿命短，应用范围受到很大限制。而陶瓷材料（Si3N4）具有低密度，中等弹性模量，热膨胀系数小，硬度高，耐高温，耐腐蚀，无磁等优点，以氮化硅陶瓷球为滚动体的陶瓷球轴承可显著提高轴承接触疲劳寿命，极大拓展了滚动轴承的应用领域，已广泛应用于各种高精度、高转速机床，汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域。目前，氮化硅陶瓷球和陶瓷球轴承已开始步入批量化生产阶段，特别在机床用高速精密主轴轴承和耐高温耐腐蚀轴承等领域应用前景广阔。二.氮化硅陶瓷材料性能1.低密度由于陶瓷滚动体材料密度低，离心载荷小，从而可在更高转速下工作，而且产生热量较少。2.中等弹性模量陶瓷滚动体的弹性模量比钢制滚动体高，则轴承的动态刚度提高，但是弹性模量太大会因应力集中而降低轴承的承载能力。3.热膨胀系数小热膨胀系数小有助于减小对温度变化的敏感性，从而防止卡死。对混合滚子轴承，可适用的运转速度范围更宽。4.抗压强度高抗压强度高是滚动轴承承受高接触应力的需要（对于陶瓷材料，其强度通常是通过三点或四点弯曲试验测得的断裂模量决定）。5.高硬度和高韧性这两个特性相结合可获得较好的表面粗糙度，而且能防止外界硬质粒子和冲击的损伤。6.良好的抗滚动接触疲劳特性此性能对轴承滚动体的要求至关重要。7.剥落失效形式如果滚动体在工作中失效，则应是疲劳剥落，该实效形式在卡死前有预兆，是一种造成危害最小的实效形式。在一些应用条件较高的应用领域陶瓷材料还具备一些特殊性能。8.耐高温和稳定性在高达800℃高温环境中能稳定保持其机械性能。9.耐腐蚀在氧化和腐蚀环境，尤其是在反复滚动而挤掉表面油膜的接触区应具有抗氧化和腐蚀稳定性。虽然氮化硅材料在工业陶瓷中不是最硬的，韧性也不最高的，但是在要求高性能的轴承应用中，氮化硅被认为具有最佳的机械物理综合特性。综合的滚动接触剥落试验和轴承试验均证明致密和均质的氮化硅材料具有良好的抗滚动接触疲劳特性。工业用氮化硅陶瓷材料和轴承钢的性能对比见表1。表1.工业陶瓷和轴承钢的性能对比氮化硅轴承钢密度（Kg/m3）32507800杨氏模量（GPa）310210抗压强度（MPa）>3500断裂模量（MPa）700－1000维氏硬度（GPa）14－188韧性（MPa•m1/2）5－816－20热膨胀系数（×10-2/°K）312热传导率（W/mK）2030比热（J/KgK）800450使用上限温度（°K）1050400－600抗热冲击高很高滚动接触疲劳失效形式剥落剥落三.国内外陶瓷球轴承市场分析及展望1.国内市场1.1机床用陶瓷球轴承机床用陶瓷球轴承主要应用在各种机床主轴和滚珠丝杠上。机床用轴承指通用机床主轴、进给系统、传动系统轴承，各种高速大功率电主轴轴承、磨床磨头轴承以及各种数控机床、加工中心和加工自动线等所需轴承。此类轴承精度要求高，其精度为P2、P4、P5级。该类轴承技术含量高，加值高，性能稳定，使用寿命长，加工难度大。常规钢制轴承不能完全满足机床高转速和高精度的使用要求，而陶瓷球轴承则能很好的弥补这一缺陷。1.1.1数控机床用陶瓷球轴承数控机床包括数控车床、加工中心、数控磨床、电加工机床、数控锻压机床等，该类机床用角接触陶瓷球轴承一般用于dm•n≥80×104高精度、高速度主轴上。“十五”末期全国数控机床产量将达到3～3.5万台，其中数控车床10000台、加工中心3000台、数控磨床1500台、电加工机床10000台、数控锻压机床600台、数控重型机床100台，以每台数控机床主轴平均安装4套精密轴承及陶瓷球轴承计算，则精密轴承及陶瓷球轴承年需求量14万套。其中，陶瓷球轴承年需求量为4万套。1.1.2磨床电主轴用陶瓷球轴承磨床电主轴主要用于高速内表面磨床，其精度和转速要求较高。“十五”末期，全国高频电主轴用精密轴承及陶瓷球轴承年需求量将达35万套，其中，陶瓷球轴承需求按50％计，则陶瓷球轴承年需求量为17.5万套。1.1.3其他金属加工机床主轴用陶瓷球轴承预计，2005年金属加工...