La plupart des roulements industriels fonctionnent sous une charge cyclique à long terme, et la rupture par fatigue des matériaux est la principale cause de la mise au rebut des roulements. Les billes de nitrure de silicium ont d’excellentes performances anti-fatigue, ce qui est bien meilleur que les billes d’acier et d’autres billes en céramique. L’analyse de son mécanisme de résistance à la fatigue peut aider les industries à réduire les temps d’arrêt des équipements causés par les dommages causés par la fatigue des matériaux.
La fatigue de charge cyclique fait référence à l’accumulation de micro-dommages à l’intérieur du matériau après extrusion et frottement répétés. Les billes en acier de roulement ordinaires produiront des micro-fissures sur la surface après des millions de charges cycliques. Avec l’augmentation du temps de travail, les fissures se dilatent et provoquent l’écaillage, les vibrations et la défaillance des roulements. Le nitrure de silicium a une structure cristalline dense sans pores internes, ce qui empêche la génération de fissures de fatigue.
La dureté élevée et la distribution uniforme des contraintes améliorent la résistance à la fatigue. Lorsque les billes de nitrure de silicium supportent la charge, la contrainte superficielle est répartie uniformément sans concentration de contrainte locale. Même sous une charge alternée à grande vitesse, la surface ne produira pas d’indentation ni de piqûres de fatigue. Sa tenue à la fatigue dans des conditions d’essai standard est plus de 10 fois celle des billes en acier chromé.
La fatigue liée au changement de température est également efficacement supprimée. Dans le processus de travail de l’équipement mécanique, l’alternance de température entre le froid et le chaud provoquera l’expansion et la contraction du matériau. Les matériaux métalliques sont sujets à la fissuration par fatigue thermique, tandis que le nitrure de silicium a un faible coefficient de dilatation thermique. Le changement dimensionnel est minuscule pendant la fluctuation de température, évitant les dommages de fatigue thermique causés par l’expansion et la contraction répétées.
La compatibilité de lubrification optimise encore la résistance à la fatigue. Les billes de nitrure de silicium peuvent former un film d’huile de lubrification stable avec divers lubrifiants. Le film d’huile réduit le frottement superficiel et évite l’usure sèche de fatigue par frottement. Même dans de mauvaises conditions de lubrification, sa propriété auto-lubrifiante peut maintenir un faible état de frottement et retarder l’échec de fatigue.
Pour les machines lourdes, les moteurs à grande vitesse et les équipements de production continue, la résistance à la fatigue est l’indice principal des éléments de roulement. Les billes de nitrure de silicium résolvent efficacement le point de douleur d’échec de fatigue des billes traditionnelles, améliorent le temps de fonctionnement continu de l’équipement et réduisent le coût de production complet.
