Le sfere di cuscinetti ceramiche al nitro di silicio sono gli elementi rotolanti principali dei cuscinetti ibridi in ceramica (anelli in acciaio + sfere ceramiche) e dei cuscinetti completamente ceramici.
Rispetto alle tradizionali sfere in acciaio con cuscinetti, le sfere ceramiche in nitruro di silicio presentano bassa densità (solo il 40% dell'acciaio), alta durezza, alto modulo elastico e basso coefficiente di attrito, oltre a eccellenti prestazioni di isolamento alla corrosione e isolamento elettrico.
In condizioni difficili come alta velocità, alta temperatura, corrosione, non lubrificazione e interferenze magnetiche, le sfere in ceramica di nitruro di silicio possono migliorare significativamente la velocità limitante, la durata di servizio e l'affidabilità dei cuscinetti.
| Item di prova | Unità | Intervallo indice |
| Materiale | – | Si₃N₄ |
| Densità | g/cm³ | 3.2 |
| Durezza Vickers (HV10) | KGF/mm² | 1400-1500 |
| Resistenza alla flessione | MPa | ≥700 |
| Resistenza alla compressione | MPa | ≥2800 |
| Tenacità alla frattura | MPa·m¹/² | ≥6.5 |
| Modulo di elasticità | GPa | 310 |
| Rapporto di Poisson | – | |
| Coefficiente di espansione termica (20–800°C) | ×10⁻⁶ /K | 3.2 |
| Conducibilità termica | W/(m·K) | 20 |
| Temperatura massima di esercizio raccomandata (aria) | °C | 1200 |
| Permeabilità magnetica | – | 0 (non magnetico) |
| Diametro nominale (mm) | Voti Comuni | Applicazione |
| 1.588（1/16″） | G3、G5 | Cuscinetti in miniatura |
| 2.381（3/32″） | G3、G5 | Cuscinetti degli strumenti |
| 3.175（1/8″） | G3、G5 | Fusi elettrici ad alta velocità |
| 4.762（3/16″） | G5、G10 | Cissinetti per mandrini per macchine utensili |
| 6.350（1/4″） | G5、G10 | Cuscinetti del mozzo automobilistico |
| 7.938（5/16″） | G5、G10 | Cissinetti per pompa industriale |
| 9.525（3/8″） | G10、G16 | Grandi cuscinetti per motori |
| 12.700（1/2″） | G10、G16 | Cincinetti per turbine eoliche |
| 15.875（5/8″） | G16 | Cissinetti per macchinari pesanti |
| 19.050（3/4″） | G16 | Cuscintini delle attrezzature minerarie |
| 25.400（1″） | G16 | Cuscinetti Grandi Speciali |
Altre dimensioni imperiali o metriche sono disponibili su richiesta.
| Grado | Variazione del diametro della palla (Vdws) | Errore sferico (deviazione sferica) | Rugosità superficiale (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 |
Nota: I gradi G3 a G5 sono adatti per cuscinetti di precisione ultra-velocità; i gradi G10 a G16 sono adatti a cuscinetti industriali a uso generale; e il grado G20 è utilizzato per applicazioni a bassa precisione.
1. Bassa densità (3,20 g/cm³) e bassa forza centrifuga riducono significativamente il carico esercitato dagli elementi rotolanti sugli anelli durante il funzionamento ad alta velocità, permettendo velocità massime di funzionamento più elevate (fino a 1,5 volte quelle dei cuscinetti a sfera d'acciaio).
2. Durezza estremamente elevata (HV 1400–1500), eccellente resistenza all'usura, buona stabilità dimensionale e alta precisione di ritenzione dopo un funzionamento a lungo termine.
3. Alto modulo elastico (circa 310 GPa), alta rigidità e deformazione minima, il che la rende adatta a mandrini di precisione che richiedono alta rigidità.
4. Basso coefficiente di attrito e buone proprietà autolubrificanti, permettendo un funzionamento a breve termine con minima o nessuna lubrificazione.
5. Basso coefficiente di espansione termica (circa 3,2×10⁻⁶ /K); impatto minimo dell'aumento della temperatura operativa sull'altezza del cuscinetto; eccellente stabilità termica.
6. Resistenza ad alte temperature: Può funzionare stabilmente per lunghi periodi a temperature inferiori a 800°C, superando di gran lunga il limite dell'acciaio a supporto (circa 150°C).
7. Resistenza alla corrosione: Resistente ad acidi, alcali, acqua di mare e vari mezzi chimici; adatto a ambienti corrosivi come pompe chimiche e applicazioni marine.
8. Isolamento elettrico: resistività volutrice > 10¹⁴ Ω•cm; previene efficacemente l'elettroerosione (erosione da scintilla); adatto per applicazioni come motori a frequenza variabile e trasporto ferroviario.
9. Non magnetico: Non interferisce con apparecchiature sensibili magneticamente, rendendolo adatto a strumenti medici o di precisione come macchine per risonanza magnetica e sistemi di levitazione magnetica.
10. Lunga durata di fatica: Nei cuscinetti ibridi in ceramica, la durata di fatica da contatto delle sfere in nitro di silicio può essere da 3 a 5 volte superiore a quella delle sfere d'acciaio.
1. Cissinetti mandrini per macchine utensili ad alta velocità (mandrini elettrici, perni per macchine da incisione).
2. Cuscintetti per componenti di motori aerospaziali e giroscopi.
3. Cissinetti per turbocompressori automobilistici, cuscinetti mozzo ruota e cuscinetti motori di trasmissione per veicoli a nuova energia.
4. Cuscinetti dell'albero principale e cuscinetti di imbardata della turbina eolica.
5. Cuscinetti per pompe chimiche, pompe resistenti alla corrosione e pompe per acqua di mare.
6. Cuscinetti per apparecchiature a vuoto (lubrificazione senza olio).
7. Cuscinetti per motori di trazione del trasporto ferroviario (erosione anti-elettrica).
8. Cuscinetti per apparecchiature a semiconduttore e strumenti di precisione (non magnetici, a bassa vibrazione).
9. Azionamento cuscinetti per forni ad alta temperatura e apparecchiature per il trattamento termico.
