Thép, sứ hay nhựa - đâu là chất liệu tốt nhất cho vòng bi của bạn?

Các thành phần của vòng bi được làm từ nhiều loại chất liệu khác nhau, mỗi loại sở hữu đường nét và ưu điểm riêng biệt. Do đó, cân đo kĩ lưỡng mặt ưu nhược của từng loại vòng bi là một trong những khâu quan trọng nhất của quá trình thiết kế.

Vòng bi thép

Một phần là vì chúng là một công nghệ chế tạo lâu đời, vòng bi thép vẫn là một thành phần được tin dùng để sử dụng trong nhiều mẫu thiết kế. Điển hình là, những cái vòng bi này được gồm có các bộ phận đều được làm từ thép như đạn bi, vòng đai, hay khung chứa.

Vòng bi thép phù hợp với các máy móc khỏe vận hành mạnh mẽ tải trọng lớn và tốc độ cao mỗi phút, một vài có khả năng tải trọng hướng tâm lên tới 30,000 pounds. Một lợi thế khác là vòng bi thép có xu hướng chính xác hơn về các khe hở bên trong, cho sự nghiên cứu, vận hành và tính toán hiệu quả.

Tuy nhiên, vòng bi thép cũng có một vài nhược điểm. Chúng nặng hơn, ồn ào hơn, phụ thuộc vào loại thép và cũng kém về sức bền. Chúng đòi hỏi sự bôi trơn liên tục, tức là sẽ tốn thời gian và tiền bạc cho việc bảo dưỡng. Thép cũng khá dễ ăn mòn trong môi trường ẩm ướt. Hơn nữa, ở những ứng dụng y học, tính từ của nó cũng gây ra khá nhiều vấn đề.

Thêm vào đó, có rất nhiều số lượng nhà sản xuất vòng bi thép thay đổi về giá cả liên tục, từ giá phải chăng đến rất đắt. Điều này cũng có thể được nhìn nhận như là mặt ưu hay nhược điểm, nhưng nói chung, các thuộc tính của vòng bi thép vẫn hiện vẫn đang áp đảo.

Vòng bi sứ

Những loại vòng bi sứ nổi tiếng nhất thường được cân nhắc kết hợp về chất liệu, tức là vòng đai ngoài, vòng đai trong, và khung của vòng bi làm từ thép, trong khi các viên bi lăn làm bằng sứ. Chất liệu sứ giúp cho vòng bi chạy nhanh hơn mà vẫn duy trì nhiệt độ vận hành mát mẻ và đồng thời giảm tiếng ồn và sự rung lắc.

Vòng bi sứ có xu hướng chống ăn mòn hơn, cứng hơn, và nhẹ hơn hầu hết vòng bi thép. Hệ số thấp hơn và tốc độ cao hơn và chúng cũng cách điện, vòng bi sứ có thể được sử dụng trong các ứng dụng về điện năng, điều mà gây tranh cãi trong việc thay thế với vòng bi nhựa.

Vòng bi nhựa

Trong khi vòng bi nhựa là công nghệ mới, chúng có những lợi thế mà không loại vòng bi nào có được. Vòng bi nhựa bao gồm toàn bộ các vòng đai và khung đều làm từ nhựa, là sự lựa chọn sáng giá hơn cả trong ba chất liệu: nhựa, thủy tinh và thép không gỉ. Sự lựa chọn chất liệu thì thường phụ thuộc vào môi trường vòng bi sẽ hoạt động.

Bi lăn nhựa là lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng mà trọng lượng và tiếng ồn được yêu cầu cao hơn cả, trong khi thủy tinh thì không có từ tính so với 316 loại bi lăn thép không gỉ. Bi lăn thủy tinh là một ý tưởng khi cần một lựa chọn phi kim. Và, so sánh với bi lăn thép không gỉ, chúng vẫn có lợi thế lớn về trọng lượng.

Dù bất kì loại hình thể nào, vòng bi nhựa vẫn phù hợp với các ứng dụng từ tốc độ thường đến tốc độ cao và có   các đặc trưng hấp dẫn. Nhờ có sự kiến tạo từ nhựa, vòng bi nhựa có khả năng tự bôi trơn, chống ăn mòn và êm ái trong vận hành hơn cả. Một lợi thế khác là chúng rất nhẹ. Trong khi một vòng bi sứ có khối lượng bằng 1/3 vòng bi thép tương đương, một vòng bi polymer có khối lượng thấp nhất trong 3 loại.

Tuy nhiên, cũng có một vài trường hợp khi mà không nên sử dụng vòng bi nhựa. bao gồm các ứng dụng với tải trọng cao hoặc nhiệt độ duy trì lâu dài quá 300 độ F.

Mọi nhà sản xuất đều đưa ra các phiên bản của vòng bi với các đặc trưng khác nhau. Một nhà sản xuất vòng bi thép, ví dụ, thường đề đưa ra các sản phẩm với số lượng lớn các loại từ thép, bao gồm 300-400 chủng lọai.

Vòng bi nhựa cũng có các chất liệu khác nhau. Ví dụ, riêng loại nhựa xiros từ hãng Igus đã có ba loại chất liệu dẻo nóng khác nhau:

• A500 cho loại chống hóa chất và nhiệt độ cao lên tớ 302 độ F
• B180 cho loại chống chịu trọng tải và nhiệt độ lên tớ 176 độ F
• C160, loại mà cũng được sử dụng trong các ứng dụng phơi nhiễm hóa chất, nhưng nhiệt độ duy trì 176 độ F hoặc thấp hơn.