Les billes de roulements céramiques en nitre de silicium sont les éléments roulants principaux des roulements hybrides en céramique (anneaux de passage en acier + billes en céramique) et des roulements entièrement céramiques.
Comparées aux billes traditionnelles en acier à roulement, les billes céramiques en nitrure de silicium présentent une faible densité (seulement 40 % de l’acier), une dureté élevée, un module élastique élevé et un faible coefficient de friction, ainsi qu’une excellente résistance à la corrosion et des performances d’isolation électrique.
Dans des conditions difficiles telles que la haute vitesse, la haute température, la corrosion, la non-lubrification et les interférences magnétiques, les billes céramiques en nitrure de silicium peuvent considérablement améliorer la vitesse limite, la durée de vie et la fiabilité des roulements.
| Item de test | Unité | Gamme d’indices |
| Matériau | – | Si₃N₄ |
| Densité | g/cm³ | 3.2 |
| Dureté Vickers (HV10) | KGF/mm² | 1400-1500 |
| Résistance à la flexion | MPa | ≥700 |
| Résistance à la compression | MPa | ≥2800 |
| Ténacité à la fracture | MPa·m¹/² | ≥6.5 |
| Module d’élasticité | GPa | 310 |
| Ratio de Poisson | – | |
| Coefficient de dilatation thermique (20–800°C) | ×10⁻⁶ /K | 3.2 |
| Conductivité thermique | W/(m·K) | 20 |
| Température maximale de fonctionnement recommandée (air) | °C | 1200 |
| Perméabilité magnétique | – | 0 (non magnétique) |
| Diamètre nominal (mm) | Notes communes | Application |
| 1.588（1/16″） | G3、G5 | Roulements miniatures |
| 2.381（3/32″） | G3、G5 | Paliers d’instrument |
| 3.175（1/8″） | G3、G5 | Broches électriques à grande vitesse |
| 4.762（3/16″） | G5、G10 | Paliers de broche pour machines-outils |
| 6.350（1/4″） | G5、G10 | Paliers moyeux automobiles |
| 7.938（5/16″） | G5、G10 | Paliers de pompe industrielle |
| 9.525（3/8″） | G10、G16 | Roulements de gros moteurs |
| 12.700（1/2″） | G10、G16 | Paliers d’éoliennes |
| 15.875（5/8″） | G16 | Paliers de machines lourdes |
| 19.050（3/4″） | G16 | Paliers d’équipements miniers |
| 25.400（1″） | G16 | Roulements de grande taille à usage spécial |
D’autres tailles impériales ou métriques sont disponibles sur demande.
| Grade | Variation du diamètre de la bille (Vdws) | Erreur sphérique (déviation sphérique) | Rudesse de surface (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 |
Note : Les grades G3 à G5 conviennent aux roulements de précision ultra-haute vitesse ; les grades G10 à G16 conviennent aux roulements industriels polyvalents ; et la grade G20 est utilisée pour des applications de basse précision.
1. Une faible densité (3,20 g/cm³) et une faible force centrifuge réduisent significativement la charge exercée par les éléments roulants sur les anneaux lors d’un fonctionnement à haute vitesse, permettant des vitesses maximales de fonctionnement plus élevées (jusqu’à 1,5 fois celles des roulements à billes en acier).
2. Dureté extrêmement élevée (HV 1400–1500), excellente résistance à l’usure, bonne stabilité dimensionnelle et haute rétention précise après un fonctionnement prolongé.
3. Module d’élasticité élevé (environ 310 GPa), grande rigidité et déformation minimale, ce qui le rend adapté aux broches de précision nécessitant une grande rigidité.
4. Coefficient de friction faible et bonnes propriétés d’auto-lubrifiant, permettant un fonctionnement à court terme avec peu ou pas de lubrification.
5. Coefficient de dilatation thermique faible (aprox. 3,2×10⁻⁶ /K) ; impact minimal de la hausse de la température de fonctionnement sur le jeu des roulements ; excellente stabilité thermique.
6. Résistance à haute température : Peut fonctionner de manière stable pendant de longues périodes à des températures inférieures à 800°C, dépassant largement la limite de l’acier de support (environ 150°C).
7. Résistance à la corrosion : Résistante aux acides, alcalis, eau de mer et divers milieux chimiques ; adaptée aux environnements corrosifs tels que les pompes chimiques et les applications marines.
8. Isolation électrique : résistivité volumique > 10¹⁴ Ω•cm ; empêche efficacement l’électro-érosion (érosion par étincelle) ; adapté à des applications telles que les moteurs à fréquence variable et le transport ferroviaire.
9. Non magnétique : Ne gêne pas les équipements sensibles magnétiquement, ce qui le rend adapté aux instruments médicaux ou de précision tels que les appareils d’IRM et les systèmes de lévitation magnétique.
10. Longue durée de fatigue : Dans les roulements hybrides en céramique, la durée de vie de fatigue de contact des billes céramiques en nitrure de silicium peut être de 3 à 5 fois supérieure à celle des billes en acier.
1. Paliers de broche de machine-outil à grande vitesse (broches électriques, broches de gravure).
2. Paliers pour les composants de moteurs aérospatiaux et les gyroscopes.
3. Paliers de turbocompresseur automobile, roulements de moyeu de roue et roulements de moteur d’entraînement pour véhicules à énergie nouvelle.
4. Paliers d’arbre principal et de lacet de lacet.
5. Paliers pour pompes chimiques, pompes résistantes à la corrosion et pompes à eau de mer.
6. Paliers pour équipements à vide (lubrification sans huile).
7. Paliers pour moteurs de traction ferroviaires (érosion anti-électrique).
8. Paliers pour équipements semi-conducteurs et instruments de précision (non magnétiques, faibles vibrations).
9. Entraînement des roulements pour les fours haute température et les équipements de traitement thermique.
