はじめに:回転装置の軸摩耗の隠れたコスト
ポンプ、ミキサー、コンプレッサー、タービン、船舶推進システムなど、あらゆる回転機において、回転軸とその支持ブッシングまたはスリーブとの間のインターフェースは、最も重要なものの1つですstress-concentrated、wear-proneポイント議会全体で。この小さな環状接触領域は、ラジアル荷重を支持し、研磨剤の侵入に抵抗し、腐食性流体の攻撃に耐え、シール面の整列を維持し、連続的な摺動または圧延接触の数千時間に耐えなければなりません。
従来の金属ブッシング(ブロンズ、ステンレス、硬化鋼)がこの役割で故障すると、次のような影響が生じます。シャフトのスコアリングはシール漏れを引き起こし、ベアリングの汚染を引き起こし、計画外のシャットダウンを引き起こします。産業データによるとブッシングおよびスリーブ関連の故障は、すべての回転機器メンテナンス事象の25 ~ 35%を占めています交換コストは、付随するダウンタイム、製品の損失、二次損傷によって10 ~ 20倍に増大します。
窒化ケイ素(Si₃N₄)、セラミックbushings軸袖軸保護の根本的なアプローチを表しています。彼らのユニークな組み合わせで極端な硬度(hv 「スーパー・スキンズ」 gpa)、最高のセラミック破壊靭性(kIC6 ~ 8メガパスカル・m½)、自己潤滑表面化学、普遍的な耐食性、Si₃N₄コンポーネントに軸メンテナンス責任からを変換する配達している事実上maintenance-free資産の5 ~ 10×全国寿命長いworld'sの最も要求の厳しい産業環境。
何でSi₃₄Bushingsやシャフト袖よ
ブッシングとシャフトスリーブは、複数の材料特性にわたって同時に性能を要求される独特の困難なトライボロジー条件で動作します。Si₃N₄をここから物質他ができます:
極端な耐摩耗
hv13-17 gpa硬度
Impact-Tolerant,ほんとうに頭が下がる
KIC6 ~ 8メガパスカル・m½
無給油スライド面
μ= 0。05-0.15 (tribofilm)
普遍的腐食免疫
pH追い越され|海水|溶剤| Seawater | Solvents
他のセラミックスよりも靭性の利点
Bushings日常的に経験シャフトのずれ、始動時の過渡、および粒子の摂取による衝撃荷重。SiCながらアル・₂O₃ています强靭下骨折(3勝5分けMPa・m½)は、これらの条件下で致命的な亀裂を起こしやすい。Si₃N₄'s2×高く,ほんとうに頭が下がる実際の装置での信頼性の高い長期ブッシング動作に必要な耐損傷性を提供します。
軽量化=軸荷重が少なくなります
で3.2 g / cm³、Si₃N₄は、ズバリ60%より軽い)製鋼1.34%、78%硬质合金タングステン钢持より軽いである。高速回転シャフトの場合、この軽量化は直接につながります遠心力の低減、軸受負荷の低減、振動の低減、消費電力の低減-摩耗寿命の利点と運用効率の向上を組み合わせる。
どうSi₃N₄Bushings守シャフト- 4着防衛システムを
以下の図どうSi₃N₄'s材料の特性は、シャフト界面の従来のブッシュを破壊する4つの主要な摩耗メカニズムのそれぞれに対抗します。
図1:Si₃N₄スライダ軸着インターフェース保護断面
拡張知識-フレッティング摩耗除去
金属同士のブッシング/シャフト界面が影響を受けます项计算腐食酸化物の破片を発生させ、摩耗を加速し、最終的にアセンブリを捕捉する微視的な振動運動。Si₃N₄'化学的不活性性と自己潤滑性のトリボフィルム完全项计算これにより、押入れ防止コンパウンドや特殊コーティングなしで、信頼性の高いプレスフィットまたはスリップフィットの設置が可能になります。
熱膨張マッチング
Si₃N₄'sワイン320×10⁻⁶/°C多くのステンレス願出に近い(いけ×10⁻⁶/°C)の陶磁器?これにより、温度サイクル中の熱ミスマッチストレスを低減し、一貫したクリアランスを維持し、防止します隙間閉鎖そのため、高温ポンプサービスでは金属ブッシングが使用されます。
鍵Si₃N₄スライダ&袖埋め込め
| 財産 | 典型的な値 | 無関係Bushings /袖 | 試験標準 |
|---|---|---|---|
| 硬度(ヴィッカーズから) | GPaを采HVスーパー・スキンズ」 | スラリー粒子からの研磨溝加工に抵抗します | ASTM C1327 |
| 骨折靭性を分担(KIC) | 6 ~ 8メガパスカル・m½ | シャフトのずれ、衝撃、圧入応力に耐えます | ASTM C1421 |
| 屈曲力 | 700-1000 MPa | ラジアル荷重と干渉フィット応力に耐えます | ASTM C1161 |
| 摩擦係数(μ) | 0.05-0.15 | 自己潤滑トライボフィルムはシャフトの摩耗を低減します | ASTM G99 |
| 熱伝導率 | 20 ~ 30 W / m・K | シャフト界面からの摩擦熱を放散する | ASTM C408 |
| ワインを | 320×10⁻⁶/°C | スチールシャフトとの熱不一致を最小限に抑えます | ASTM E228 |
| 密度 | 3.2 g / cm³ | 鋼より60%軽量→遠心負荷が低い | ASTM C373 |
| マックスサービス温度 | 1400°C(不活性) | 高圧ポンプとタービンのサービスを可能にします | - |
| 次元寛容 | ±0.005 mm | 適切な適合性とシールの整合性を確保します | ISO 286 |
た値誰/ GPSのSi₃N₄。特性は、特定のブッシング用途向けの微細構造エンジニアリングによって調整することができます。
の工程を精密Si₃N₄Bushings &袖
生産bushing-grade Si₃N₄構成要素するシェーディング以上の精密制御、穀物という形を、正確次元です6段階の製造チェーンにより、すべてのブッシュが厳格な仕様を満たしていることが保証されます。
粉ブレンド
α-Si₃N₄(> 99.5%) + Y₂O₃/アル₂O₃。Ball-milled 24-48h。Spray-dried仕立てたもの。
CIP形成
管状の緑色体に200-300 mpaを押す冷静水圧。均一な密度>55% td。
GPS /ヒップSinter
^ a b c d e f g h i n s 1-10 mpa ar . \ " o 100-200 mpa ar . >99.5% td。β-grain開発
CNC研磨
ダイヤモンドホイール(80→800メッシュ)。ID / OD顔面擦れ合ったり寛容±5μm。
スキル/うちよせる
シール走行面のidホーニング。Ra <、0.2μm。Cylindricity < 2μm。
QC検
CMM次元がありますRa profilometry。音波欠陥検出。はい。100%チェック
bushingアプリケーション用のhip対gps
受けるブッシュのために高ラジアル荷重またはプレスフィット設置hip焼結(100-200 mpa ar)が好ましい。hipは、ゼロ残留空隙率で99.9%の理論密度を達成し、強度と疲労耐性の両方を最大化します。ため標準袖アプリケーション中程度の負荷では、gpsは低コストで優れた特性を提供します。ワシジュリは両方のグレードを提供しています。
idホーニング-シール性能に重要です
ブッシングidがaとして機能する場合seal-running面ダイヤモンドを磨きRa <、0.2μmとcross-hatchパターン流体力学液を促進します映画保持される。この表面の質感は、潤滑を維持し、始動時の乾燥による損傷を防ぐために、リップシールやメカニカルシールのスロットルブッシュには不可欠です。
Si₃N₄スライダ&袖商品範囲●アプリケーションマッピング
以下の図地図Si₃N₄スライダや完全袖制品彼らの最優先産業アプリケーションや有力パンツチャレンジ
図2:Si₃N₄Bushings &袖-範囲&积によって求められる。産業地図
Si₃N₄Bushings &袖~産業アプリケーション詳細に
化学処理
課題ですsocl2とsocl2、socl2とsocl2の有機溶媒は金属の軸の袖を攻撃し、摩耗とシールの破壊を引き起こす。
Si₃N₄解决策:普遍的なph 0-14免疫。Si₃N₄軸の袖目的を達成するAPI 610化学ポンプ耐用年数5 ~ 8年316 ssスリーブの濃酸系サービスのvs 6-12ヶ月。シャフトのスコアリングをなくし、シールのmtbfを比例して延長します。
鉱業&鉱物処理
課題です30-60%固体が数週間以内にポンプシャフトスリーブとブッシングを侵食する鉱石スラリー。
Si₃N₄解决策:hv13-17 gpa硬度は研磨溝加工に耐性があります。破壊靭性は、大きすぎる粒子の衝撃にも耐えます。Si₃N最後袖₄モルタルポンプ12-18ヵ月硬化鋼のvs 4-8週間- 80%のメンテナンス頻度を削減します。
油類&のガス
課題です硫黄酸化物(so2)、硫黄酸化物(so2)、硫黄酸化物(so2)、硫黄酸化物(so2)、硫黄酸化物(so2)。
Si₃N₄解决策:nace mr0175準拠(硫化物応力割れに対する免疫)。ダウンホールモーターベアリングとバルブステムブッシュは生存しますHPHT条件エラストマーを破壊し金属を腐食させます広範囲のリーチとサワーウェル完了のために重要です。
海洋推進
課題です海水腐食、砂/シルト摩耗、生物付着、水潤滑チューブ軸受。
Si₃N₄解决策:完全な海水耐性+耐摩耗性。自己潤滑トライボフィルムは、信頼性を可能にしますwater-lubricated動作石油汚染のリスクがありませんシャフトとブッシュの間のガルバニック腐食を排除します。世界中の海軍や商船で使用されています。
発電
課題ですfgd石灰岩スラリー、250°cのボイラー給水、凝縮ポンプのエロージョンコロージョン。
Si₃N₄解决策:耐熱衝撃性プラントの起動/停止時の急激な温度変化に対応します。fgdポンプスリーブが作動します18カ月+カ月続けなければならない。ボイラー送りポンプのブッシングは、ブロンズが軟化して固着する250°cでクリアランスの安定性を維持します。
制薬&日清食品
課題です衛生要件、cip / sip滅菌、金属汚染ゼロ、fda準拠。
Si₃N₄解决策:生体適合性、非毒性、fda / uspクラスvi準拠。140°cの蒸気滅菌を繰り返しても耐えられます。金属イオンの浸出がないに商品です。円滑なRa <、0.2μm表面細菌癒着や、有効CIP掃除を防ぐことができます。
拡張知識-総所有コスト:Si₃ながらN₄bushingsよりコスト金属、自问自答が高いの通常、tcoは50 ~ 70%低くなります5年の期間で。化学プラントで計画外のポンプの停止を1回行うとコストが発生する可能性があります$5万-$20万台が生産された。この催しSi₃N₄袖は、解消3 ~ 4年間数ヵ月以内にROIどん!沉闷的制订路を配達する為に初期高級経済ささいなことでもいいの。
スライダ材质比較:螺纹种类:Si₃N₄vs従来の代案
| 財産 | Si₃N₄ | 銅 | 316SS | WC-Co | SiC | PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 硬度(GPa) | 「スーパー・スキンズ★ | 1 ~ 2 | 2 ~ 3 | 13-17 | 労苦を | 0.05 |
| 骨折靭性を分担(MPa・m½) | 6 ~ 8★ | - | - | 10 ~ 15 | 3 ~ 5 | - |
| 耐食性 | 優秀な★ | 適度な | 良い | (Coリーチ) | 優秀な | 優秀な |
| 無給油スライド | はい★ | ない | ない | ない | 限定 | はい |
| マックス温度 | 1400°C★ | ~ 250°C | ~ 400°C | ~ 500°C | 1600°C | ~ 260°C |
| 密度(g / cm³) | 3.2★ | 8.8 | 8.0 | 14.5 | 3.2 | 2.2 |
| 全体スライダ点数 | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ |
★カテゴリで最高。overall scoreは、摩耗、腐食、温度、信頼性にわたるブッシング/スリーブ用途の複合性能を評価します。
見識によって:代替材料試合Si₃N₄'sブッシング用途のためのバランスプロファイル。青銅と鋼は硬度と耐食性に欠けています。wc-coはコバルトバインダーの浸出によって腐食します。sicは硬度が高いですが骨折靱性の半分-圧入取付時のひび割れや軸ずれに対して脆弱です。ptfeには負荷容量と温度範囲がありません。* N Si₃だけ₄を同時極端な耐摩耗性+耐衝撃性+腐食耐性+自己潤滑.
何でパートナーHUACIJULIとSi₃₄Bushings &シャフト?
数十年間専門知識
深いSi₃N₄材料科学最適ロングパス円筒研磨熟達——との组み合わせによりスライダと袖実績だという。
±5μm精度
デジタルダイヤモンドの達成+ IDスキル研磨±0.005mm肚量してcylindricity < 2μmおよびRa <です。一貫して0.2μmわたれ生産bones。
複数Si₃N₄成績
標準gps、高靭性hip、高純度半導体グレード-それぞれ特定のブッシングサービス条件に合わせて最適化されています。
完全なqc &トレーサビリティ
cmmの寸法検証、超音波探傷、密度認証、全ロットのトレーサビリティをすべての出荷で実現します。
装置の軸摩耗を排除する準備はできていますか?
工兵隊動作条件調子分かち合いに最適な推薦を行う予定Si₃Nお申し込み₄スライダ構成について説明する。
huacijuliエンジニアリングチームにお問い合わせくださいよくある質問(faq)
Q1:どうしてSi₃を采用しN陶器の代わりにbushings金属₄?
Si₃N₄提供5-10×長寿命研磨性/腐食性環境での青銅や鋼よりも。hv13-7 gpaの硬度で、kIC6 ~ 8メガパスカル・m½强さが無給油スライドtribofilm pHに追い越され、化学笑うと免疫力がSi₃N₄結合wear-corrosion失敗モード極を消去金属bushingsモルタルを破壊ケミカル。海洋サービス会社ですね。
Q2:どの許容範囲を実現Si₃N₄シャフト袖よ
標準急勾配:±0.005mm(±5μm)ID / OD、cylindricity <、2μm、Ra <、0.2μm。精密急勾配:±0.002mm(±2μm)、cylindricity < 1μm、Ra <、0.1μm。Concentricity <に行わID及びODは3μm。これらの公差は、適切な干渉/スライドフィットとシール面のアライメントを保証します。
Q3:ご无沙汰しておりSi₃N₄bushings ?
(1)粉体調合(2)CIP形成200 ~ 300 mpa、(3)GPS /ヒップ焼成で1750-1900°C > 99.5%密度、(4)CNCダイヤモンド磨製ID / OD /船の顔を±5μm (5) ID岩浜スキル/ seal-gradeお知らせいたします(6)100% QC検cmm、形状測定、および超音波試験を含みます。
Q4:産業をSi₃N₄bushingsと袖という意味?
化学(酸/アルカリポンプ袖)鉱業(使用ポンプbushings)油類&のガス(ダウンホールベアリング、バルブステム)海洋(推進軸ベアリング)発電(FGD、ボイラー用)パルプ&紙(漂白剤ポンプ)、製薬会社/食品(衛生ポンプbushings)。Si₃Nどこ秀でた₄人で成绩书のみ腐食性の熱挑戦存在している。
Q5: Si₃はどうやってN₄スライダアプリケーションSiCするために例えると?
sicは硬度が高い(22-28 gpa vs 13-17 gpa)著しく低い破壊靭性(3-5 vs 6-8 mpa・m½)。圧入取り付け応力、軸のミスアライメント、パーティクルの衝撃を受けるブッシングには、sic &を使用します#39;s脆性は亀裂障害につながります。Si₃N₄'s 2×高い靭性が提供します信頼性の高いブッシング操作に不可欠なダメージ耐性硬度がやや低いにもかかわらず、優れた選択となっています。
