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Billes céramiques

II.3-Page-Billes-ceramique---Photo-1-Ceramique-Si3N4-Al2O3-et-ZrO2
II.3-Page-Billes-ceramique---Photo-2-Billes-Rubis

Le choix de la matière de la bille se fait en fonction des propriétés physiques et mécaniques recherchées. La céramique est une matière de plus en plus utilisée pour les billes en raison de ses caractéristiques exceptionnelles de résistance pouvant ainsi répondre à de nombreuses contraintes. A la fois résistantes, générant peu de friction, légères et permettant de très hautes précisions d'usinage, elles sont utilisées dans l'horlogerie, le médical, mais aussi dans l'automobile, les pompes haute pression, les roulements haute précision et dans de nombreux autres secteurs.

 

Propriétés physiquesSaphirRubisAlumineNitrure de
Silicium HP		Zircone
Y-TZP		Carbure de
Tungstène *		Acier
Inox *		Acier
100Cr6 *
Structure cristallineMonoPolyPolyPolyPolyPolyPoly
Formule chimiqueAl2O3Cr2O3Al2O3Si3N4ZrO2Wc (6T10)  
Pureté %99,99 %99 %1,009090 à 95Wc94+C06  
Masse volumique (Kg/dm3)3,993,903,10 à 3,2061587,85
Dureté (HV)2 3001650,001 6001 100 à 1 5001 550500 à 800762 à 865
Résistance à la compression (MPa)2 1002400,003 000≈ 4 0005 300-2 240
Résistance élastique (MPa)-280,00400--500 à 1 500 
Résistance à la flexion (MPa)390470,001 000700 à 1 1001 900- 
Résilience KIC (MPa.m1/2)14,00610-30-80 
Module de young (module d'élasticité) (GPa)430380,00320200610200205
Coef. d'expansion thermique (10-6 .°K-1)5,35,503,2105,510 à 12 
Conductivité thermique (W/m°K)3629,0040280- 
Capacité thermique (J/Kg°K)755900,00750500201- 
Température max. d'utilisation (°C)1 800 à 2 0001 500 à 1 8001 200 à 15001 000-300 à 600450
Résistance aux acidesTrès bonneTrès bonneTrès bonneBonneLimitéeLimitéeNon résistant

Avantages :

  • Dureté élevée (> 1 300 Vickers)
  • Faible masse volumique : 3 à 6 kg/dm³
  • Résistance à la friction et à l'usure grâce à un faible coefficient de frottement
  • Module d'élasticité élevé (200 à 400 GPa)
  • Résistance chimique et thermique. Isolation électrique.
  • Résistance mécanique élevée (résistance à la flexion : 400 à 1 000°C environ)
  • Faible porosité (< 0,5%), surfaces polies de très haute qualité
  • Précision d'usinage et de polissage. Par exemple, pour une bille en alumine Al2O3 de 14mm, les variations sur le diamètre peuvent être réduites à moins de 0,1 µm et la rugosité moyenne Ra à 0,005 µm

 

Applications :

  • Roulement à billes de haute précision et grande vitesse
  • Prothèse de hanche
  • Valves ou soupapes
  • Appareil de mesure
  • Sphères de références de machines de mesure tridimensionnelle
  • Palpeurs de machines de mesure tridimensionnelle

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