Was sind keramische Lager?
Keramische Lager sind Lager, bei denen Keramik als Material verwendet wird. Durch die Verwendung von Keramik sind sie leichter als Metalllager.
Außerdem sind sie korrosions- und verschleißfester als Metalllager. Keramische Lager werden daher in korrosiven Umgebungen und elektromagnetischen Atmosphären eingesetzt.
Anwendungen für keramische Lager
Keramische Lager werden häufig in Konsumgütern verwendet. Typische Beispiele sind Kühlschränke, Waschmaschinen und Staubsauger. In Geräten, die in unmittelbarer Nähe von Lebensmitteln oder dem menschlichen Körper stehen, können keramische Lager aus hygienischen Gründen verwendet werden.
In der Industrie werden sie in Reinräumen, Vakuumumgebungen, Hochtemperaturumgebungen und unter Wasser eingesetzt. Aufgrund ihrer hohen Temperatur- und Verschleißfestigkeit eignen sie sich für Geräte in den genannten Umgebungen. Beispiele für industrielle Anwendungen sind
- Lebensmittel- und pharmazeutische Produktionsanlagen.
- Lagerteile in Generatoren und Turbinen
- Pumpen zum Transport von Flüssigbrennstoffen
- Halbleiterfertigungsanlagen und Anlagen der Raumfahrtindustrie
- Inspektionsgeräte und Werkzeugmaschinen
Das Prinzip der keramischen Lager
Keramik ist eine anorganische Verbindung, die durch die Kombination von metallischen und nicht-metallischen Elementen hergestellt wird. Die Kombination von metallischen und nichtmetallischen Elementen macht sie leicht, korrosions- und hitzebeständig. Außerdem ist sie hart und verschleißfest.
Keramische Lager können in rauen Umgebungen eingesetzt werden, da das Material aus Keramik besteht. Da die Eigenschaften je nach Art und Mischungsverhältnis der kombinierten Elemente variieren, gibt es eine breite Palette von keramischen Lagern für unterschiedliche Einsatzzwecke.
Zu den anderen Spezialwerkstoffen gehören Harzlager, Lager aus rostfreiem Stahl und Urethanlager. Jedes dieser Materialien wird für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt.
Weitere Informationen über keramische Lager
1. Lebensdauer von keramischen Lagern
Keramische Lager bestehen in der Regel aus Siliziumnitrid, das sich durch eine höhere Steifigkeit im Vergleich zu kohlenstoffreichem Chromlagerstahl, dem Material der Metalllager, auszeichnet. Daraus ergeben sich höhere Kontaktspannungen, und der Unterschied in der Steifigkeit aufgrund des Werkstoffs schlägt sich nicht einfach in einer unterschiedlichen Lebensdauer nieder.
Obwohl die Tragzahl von keramischen Lagern als gleichwertig mit der von metallischen Lagern angegeben wird, haben Lebensdauertests gezeigt, dass die Lebensdauer von keramischen Lagern gleich oder höher ist als die von metallischen Lagern. Daher ist die Lebensdauer tendenziell länger als der berechnete Wert. Ermüdungsbedingte Abplatzungen treten bei Lagern, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, in gleicher Weise auf wie bei metallischen Lagern.
Außerdem hat Siliziumnitrid nur die Hälfte der Masse von kohlenstoffreichem Chromlagerstahl. Daher sind die Fliehkräfte bei der Rotation gering, die Wärmeentwicklung ist gering und die thermische Verformung ist vernachlässigbar. Bei hohen Drehzahlen und hohen Temperaturen weist es bessere Eigenschaften als Metalllager auf.
2. Genauigkeit von keramischen Lagern
Für die Genauigkeit von keramischen Lagern werden ebenfalls Genauigkeitsklassen verwendet. Technisch ist es möglich, Produkte der ISO-Güteklasse 3 oder höher herzustellen, aber das ist teuer: ISO-Güteklasse 3 ist Ultrahochpräzision mit einem Durchmesser von 12,7 mm oder weniger, Durchmesserschwankungen und Sphärizität von weniger als 0,08 µm. Sie werden daher in speziellen Anwendungen wie Ultrahochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionsspindeln mit Drehzahlen von 100.000 U/min oder mehr eingesetzt.
Außerdem haben keramische Lager eine geringere Wärmeausdehnung und thermische Verformung als Metalllager, so dass sie ihre Genauigkeit auch bei hohen Temperaturen beibehalten können. Sie sind daher für den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen geeignet.
Die Rotationsgenauigkeit von Lagern hängt von der Genauigkeit des Lagers selbst ab, aber das Gehäuse und die rotierende Welle haben einen wesentlich größeren Einfluss. Neben der Verwendung von Hochpräzisionslagern müssen auch die Teile um das Lager herum mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden. Da die Genauigkeit auch von der Montage abhängt, erfordern hochpräzise rotierende Geräte qualifizierte Montagetechniken.