I vantaggi dei cuscinetti in ceramica... e il loro grande svantaggio

I veicoli elettrici in circolazione sono sempre più numerosi, con un conseguente aumento della domanda di cuscinetti in ceramica. Si tratta di cuscinetti leggeri, elettricamente isolanti e altamente resistenti all’usura e all’abrasione. Ciò li rende adatti ad ambienti in cui i normali cuscinetti in acciaio risultano meno performanti. Quindi, perché non usare solo cuscinetti in ceramica? In questo articolo risponderemo a questa domanda (tempo di lettura: 2 minuti).

Che cos’è la ceramica?

I materiali ceramici sono presenti in oggetti d’arte e utensili di ogni tipo. Tutti conosciamo le piastrelle, le pentole, i dischi dei freni e le otturazioni dentali. La parola ceramica deriva dal termine greco kéramos, che si traduce con “argilla” o “vaso cotto”. Questo ci fornisce un’informazione sulle origini della ceramica: il suo processo di produzione prevede infatti il riscaldamento.

La ceramica possiede una serie di proprietà che la rendono molto adatta all’uso nei cuscinetti. La maggior parte delle ceramiche sono dure, resistenti all’usura e non conduttive. I primi cuscinetti in ceramica sono stati progettati negli Stati Uniti già negli anni ’60 e ’70. Oggi sono utilizzati in settori come quello aerospaziale, medico e automobilistico. Grazie ai recenti sviluppi nel settore dei veicoli elettrici, questi cuscinetti stanno diventando sempre più popolari.

I materiali ceramici sono presenti in oggetti d’arte e utensili di ogni tipo

Cuscinetti ibridi o interamente in ceramica

I cuscinetti in ceramica sono più leggeri e più resistenti dei normali cuscinetti in acciaio, e ne esistono diversi tipi. I cuscinetti ibridi, come le versioni Schaeffler HC, contengono componenti in ceramica e acciaio. Gli elementi volventi sono sfere o rulli in ceramica, mentre gli anelli interni ed esterni sono in acciaio. Esistono anche cuscinetti realizzati interamente in ceramica, senza parti in acciaio. Spesso sono realizzati in nitruro di silicio (Si₃N₄) o ossido di zirconio (ZrO₂). I cuscinetti ibridi e realizzati interamente in ceramica offrono i seguenti vantaggi:

Isolamento elettrico
Adatti a velocità elevate
Altamente resistenti all’usura e all’abrasione

Cuscinetti ibridi con corpi volventi in ceramica e anelli in acciaio

Elettricamente isolanti e amagnetici

I materiali ceramici non sono conduttivi. Questa qualità è indispensabile per i cuscinetti di generatori, motori di trazione e altri motori elettrici. Il flusso di corrente può causare gravi danni ai cuscinetti normali, ne abbiamo parlato nel nostro articolo sul cedimento prematuro dei cuscinetti. Questo nei cuscinetti ibridi non accade: le sfere in ceramica elettricamente isolanti proteggono gli anelli in acciaio dalla penetrazione della corrente. Inoltre, i cuscinetti interamente realizzati in ceramica sono amagnetici, e pertanto vengono comunemente utilizzati nei dispositivi medici.

I corpi volventi in ceramica impediscono la penetrazione della corrente

Elevata resistenza alla corrosione e alle temperature

I cuscinetti in ceramica e le versioni ibride con anelli in acciaio inox, come i modelli Schaeffler XC, sono più resistenti alla corrosione rispetto ai cuscinetti in acciaio. Ad esempio, sono resistenti all’acqua, ai detergenti e ad alcune sostanze chimiche. Questi cuscinetti possono inoltre sopportare temperature elevate e consentono velocità di rotazione più elevate rispetto a quelli in acciaio delle stesse dimensioni. I cuscinetti ibridi possono sopportare velocità più elevate rispetto ai cuscinetti interamente in ceramica. Gli anelli in acciaio sono infatti meno fragili rispetto alle versioni in ceramica. Questo li rende meno soggetti a cedimenti improvvisi in caso di carico o velocità eccessivi.

“I cuscinetti in ceramica sono più resistenti alla corrosione e alle alte temperature”.

Maggiore durata, minore manutenzione

Le sfere in ceramica hanno una densità inferiore e una durezza molto più elevata rispetto alle sfere in acciaio. Sono molto resistenti all’usura: le piccole particelle che entrano nel cuscinetto vengono semplicemente polverizzate. Inoltre, la loro bassissima resistenza al rotolamento fa sì che venga rilasciato poco calore. In questo modo, i lubrificanti durano più a lungo. I cuscinetti ibridi sono inoltre più resistenti alle condizioni di lubrificazione avverse rispetto ai cuscinetti in acciaio. Quelli interamente realizzati in ceramica possono essere utilizzati anche senza lubrificanti.

“Sono molto resistenti all’usura e i lubrificanti durano più a lungo”.

Quindi d’ora in poi useremo solo cuscinetti in ceramica?

Super resistenti all’usura, in grado di sopportare condizioni estreme…. Quindi d’ora in poi useremo solo cuscinetti in ceramica? Dipende dal loro impiego. I cuscinetti in ceramica e ibridi hanno una capacità di carico inferiore rispetto ai loro omologhi in acciaio. Poiché i corpi volventi in ceramica sono più duri, tendono meno a deformarsi. Il risultato è un’ellisse di contatto più ridotta. Inoltre, i modelli in acciaio hanno una migliore resistenza agli shock termici. Un altro fattore rilevante è che le versioni in ceramica hanno un prezzo elevato, poiché la lavorazione delle materie prime per questi cuscinetti è complessa e consuma molta energia. Di conseguenza, la produzione richiede molto tempo. Prima di fare la vostra scelta, quindi, valutate quali sono le caratteristiche più importanti per la vostra applicazione!

Siete in cerca di cuscinetti in ceramica o altri modelli per applicazioni speciali? Contattate i nostri Account Manager. Saranno felici di aiutarvi.

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