全セラミック軸受の説明
1. セラミック軸受は、耐高温性、耐寒性、耐摩耗性、耐腐食性、非磁気・電気絶縁性、無油自己潤滑性、高回転速度などの特性を備えています。
極めて過酷な環境および特殊な稼働条件にも対応可能で、航空、宇宙、航海、石油、化学工業、自動車、電子機器、冶金、電力、繊維、ポンプ類、医療機器、科学研究および国防・軍事などの分野に広く応用されており、新素材の応用に特化したハイテク製品です。
2. 本製品で製造されるセラミック軸受、リングおよびローリング要素は、全セラミック材料を採用しており、ジルコニア(ZrO 2 )、窒化ケイ素(Si 3 N 4 )、炭化ケイ素(SiC)の3種類である。保持器はポリテトラフルオロエチレン、ナイロン66、ポリエーテルイミド、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、ステンレス鋼または特殊航空用アルミニウムで製造されており、これによりセラミック軸受の適用範囲が拡大した。例えば、高速軸受、耐高温軸受、耐腐食軸受、非磁性軸受、電気絶縁軸受などがある。
(1)高速軸受:耐寒性に優れ、荷重に対する弾性が小さく、耐圧性が高く、熱伝導性能が劣り、自重が軽く、摩擦係数が小さいといった特長を有し、回転数12,000~75,000 rpmの高速主軸およびその他の高精度機器に適用できる。
(2)耐高温軸受:材料自体が1,200℃までの高温に耐え、自己潤滑性にも優れており、使用温度範囲が100℃~800℃の間でも温度差による膨張が生じません。炉・窯、プラスチック成形設備、製鋼設備などの高温機器に適用できます。
(3)耐腐食軸受:材料自体が耐腐食性を有しており、強酸、強アルカリ、無機塩、有機塩、海水などの環境下で使用できます。例えば、電気めっき装置、電子機器、化学プロセス機械、船舶製造、医療機器などに適用されます。
(4)防磁軸受:磁性がないため粉塵を吸着せず、軸受の早期剥離や大きな騒音の発生を抑えることができます。消磁装置や精密機器などの分野で使用できます。
(5)電気絶縁軸受:電気抵抗が高いため、電弧による軸受の損傷を防止でき、絶縁が求められる各種の電力機器に使用できます。
(6)真空用軸受:セラミック材料特有の無油・自己潤滑特性により、超高真空環境下においても、一般の軸受では潤滑が不可能な課題を克服できます。
注:当社が提供する上記の5種類の軸受は、同一セットで高温・高速・酸・アルカリ・磁場・非絶縁環境などさまざまな条件下に適用可能ですが、材料特性にはそれぞれ差異があります(希土類セラミック材料の特性表をご参照ください)。そのため、お客様が製品を選定される際には、ご使用条件をお知らせいただけますと、当社にて最適な材料を採用したセラミック軸受をご提案いたします。
3. 軸受型式一覧
(1)深溝玉軸受(技術等級:P4、P5、P6、P0)
深溝玉軸受は、最も代表的な転がり軸受であり、用途が広く、径方向荷重および双方向の軸方向荷重を併せて受け止めることができます。高速回転や低騒音・低振動が求められる用途、あるいは鋼製軸受では適用できない高温・極低温・腐食環境・磁場下・非絶縁などの特殊な使用条件においても適しています。
(2)調心玉軸受
調心玉軸受の外輪のローラー軌道は球面となっており、自動的に自己調整を行うため、同心度のずれや軸のたわみによって生じる誤差を補償できます。軸とハウジングの同心度のずれが生じる箇所や、軸のたわみが発生する部位、ならびに高温・低温・腐食環境・磁界非絶縁などの特殊な使用条件が求められる調心部において用いられます。
注:傾斜角は3度を超えてはなりません。
(3)単列角接触玉軸受(技術等級:P4、P5、P6、P0)
角接触軸受は、高速および高精度の回転に適しており、高温、磁場、水中などの環境下でもその精度を維持し、合成荷重にも耐えることができます。標準的な接触角は15°、30°、40°で、接触角が大きいほど軸方向荷重に対する耐荷能力が高くなり、接触角が小さいほど径方向荷重および一方向の軸方向荷重に耐えることができます。一般的には対で取り付けられますので、ご購入の際にはご留意ください。
(4)単方向推力玉軸受
単方向推力玉軸受は、球が転がる軌道を備えたワッシャ形のリングと、球を保持する保持器から構成されています。軸方向の荷重には耐えられますが、径方向の荷重には耐えられません。
4. 陶磁器軸受材料の特性
(1)軸受の常用材料の性能表をご参照ください。
(2)軸受鋼の性能と比較すると、自重は軸受鋼の30%~40%にとどまり、遠心力によって生じる回転体への荷重増加やスリップを低減できます。また、耐摩耗性が高く、回転速度も軸受鋼の1.3~1.5倍であるため、高速回転に起因する溝面の損傷を抑制できます。弾性率は軸受鋼の1.5倍で、荷重が大きい場合でも変形を抑えることができ、剛性が高いためです。硬度は軸受鋼の2倍であり、摩耗を低減します。圧縮強度は軸受鋼の5~7倍です。熱膨張係数は軸受鋼より20%低く、摩擦係数も軸受鋼より30%低いため、摩擦による発熱を抑え、高温による軸受の早期剥離破壊を防止できます。引張強度および曲げ強度については、金属と同等です。
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