Alumínium bronz csúszócsapágyak: Tulajdonságok, tervezés és kiválasztási útmutató

Egy acélgyár felvette a kapcsolatot a Jiashan Tocree Machinery-vel egy csapágy miatt, amely folyamatosan meghibásodott egy tuskótovábbító karon. Az eredeti persely ólmozott ónbronz volt, összeszereléskor egyszer megkente, majd ki van téve a malmi vízkőnek, hűtővíznek és hőnek. Körülbelül hat hét alatt meghaladta a használhatósági határt. A csere egy öntött alumínium bronz persely volt, újratervezett zsírhoronnyal, és a hat hónap utáni első ellenőrzés csak enyhe, egyenletes kopást mutatott. Ez az eredmény nem szerencse; ez történik akkor, ha a csapágy ötvözetét a valós kötelezettség ellenében választják, nem pedig katalógusból.

Az alumínium-bronz csúszócsapágyak a megfelelő specifikációk, amikor a siklócsapágynak nagy terhelést kell viselnie, el kell nyelnie az ütéseket vagy a folyamatos oszcillációt, el kell viselnie a port és a vizet, és túl kell maradnia korlátozott kenéssel. Erősebbek, mint a legtöbb más rézötvözet, ellenállnak a tengervíznek és az ipari korróziónak, és edzett acéllal szemben epedés nélkül futnak. A kompromisszum a költség: az alumíniumbronz drágább, mint a hagyományos ólmozott vagy ónbronz. Ezért a mérnököknek ott kell használniuk, ahol a feltételek indokolják a prémiumot, majd az anyag kiválasztása után helyesen kell megtervezni a csapágyat.

Mitől az alumíniumbronz erős csúszócsapágy anyag

Az alumíniumbronz a rézötvözetek egy családja, amelyben az alumínium a fő ötvözőelem, általában 8-14%, vas, nikkel vagy mangán hozzáadásával a szerkezet finomítására. A gyakori csúszócsapágyas minőségek közé tartozik a CuAl9Fe4 és a CuAl10Fe5Ni4. Az alkatrészeket először öntik, majd perselyekké, nyomóalátétekké, csúszólapokká, kopóbetétekké és egyéb csapágyformákká alakítják.

Négy tulajdonság magyarázza a csúszócsapágyak teljesítményét:

• Nagy szilárdság. Az öntött alumíniumbronzok általában elérik a 450-700 MPa szakítószilárdságot, ami közel áll a közepes széntartalmú acélhoz. A csapágy nagyobb felületi nyomást képes viselni, mielőtt az anyag kienged, ami közvetlenül meghosszabbítja az élettartamot erősen terhelt kötésekben.
• Zökkenőmentes ellenállás. A csúszás során a felület enyhén megkeményedik és a dörzsölt felületen alumínium-oxid film képződik. Ez a fólia megakadályozza a fém-fém hegesztést, ami a rézötvözetek és az acél közötti sápadtság és beszorulás fő oka.
• Korrózióállóság. Ugyanaz az oxidréteg védi az ötvözetet tengervízben, ipari légkörben és számos technológiai környezetben, így a csapágy nem függ a zsírrétegtől ahhoz, hogy korrózióálló maradjon.
• Ütéstűrés. Az alumíniumbronz repedés nélkül elnyeli az ütéseket és a kis mértékű eltolódást, ami elnézővé teszi a kotrógépekben, présekben és szállítóberendezésekben.

A csúszócsapágyak esetében a teherbírás és a kopásállóság kombinációja választja el az alumíniumbronzt a rézötvözet-család többi tagjától.

Alumínium bronz versus ónbronz: hogyan válasszunk

Kezdje a következtetéssel. Válasszon alumínium bronzot, ha a terhelés nagy, a környezet korrozív vagy piszkos, vagy a kenés bizonytalan. Válasszon ónbronzt, ha a csapágy enyhén terhelt, folyamatosan olajozott és szennyeződéstől védett.

Az ónbronz puhább és könnyebben deformálódik, ami segít alkalmazkodni a tengelyeltérésekhez, és beágyazni a kis csiszolószemcséket egy tiszta olajrendszerbe. Az alumíniumbronz megtartja formáját és ellenáll a kopásnak, ami akkor számít, ha az olajréteg vékony, a csapágy vízkőnek vagy pornak van kitéve, vagy a terhelés elég nagy ahhoz, hogy kinyomja a kenőanyagot. Lassan mozgó, nagy terhelésű csapágyak esetén az alumínium bronz a biztonságosabb választás.

Az ötvözetcsaládok és a gyakorlati határértékek részletesebb összehasonlításához lásd a mi teljes útmutató az alumínium bronz perselyekhez és csapágyakhoz .

Hézag, párosítási keménység és kenési kialakítás

Az anyagválasztás csak a fele a mérnöki munkának. Az alumínium-bronz csúszócsapágy továbbra is három szám helyességétől függ: a futási hézagtól, az illeszkedő felület keménységétől és a kenési geometriától.

Az alumíniumbronz a legjobban a 40–55 HRC tartományba eső hőkezelt acélfelületen fut, nagyjából 0,4–0,8 µm Ra vastagságig. A puha tengely gyorsabban kopik, mint a csapágy, és a hosszú tengely cseréje sokkal drágább, mint egy persely cseréje. Ha az illeszkedő rész nem edzhető, akkor rövidebb élettartamra számítson, és ennek megfelelően tervezze meg a kopásvizsgálati intervallumot.

Az alumínium-bronz perselyek futási hézaga általában valamivel nagyobbra van állítva, mint a lágyabb ónbronz esetében, mivel a keményebb ötvözet kevésbé tűri a hőtágulást és a présillesztés-torzulást. Köszörült acéltengely kiindulási pontjaként használja a tengely átmérőjének körülbelül 0,1%-át folyamatos forgáshoz, majd adjon hozzá ráhagyást az üzemi hőmérsékletre és a ciklikus terhelésekre. A túl szoros illeszkedés sokkal gyakoribb oka a meghibásodásnak, mint a kissé túl nagyvonalú hézag.

Az olajhornyok egyenletesen osztják el a kenőanyagot a terhelt zónában. Az egyenes axiális hornyok az oszcilláló mozgáshoz, a körbefutó hornyok a folyamatos forgáshoz, a kereszt- vagy spirális minták pedig a fordított terhelésekhez. A hornyok éleinek simának és sorjázottnak kell lenniük; egy éles szél lekaparja a kenőanyag filmet, és felfogja a kopástörmeléket. Ha a terhelés iránya nem állandó, a legegyszerűbb megbízható megoldás gyakran egy megmunkált zsírhornyú persely, nem pedig szántóföldi vágott horony, mivel a kézi vágás geometriája szélessége és mélysége változó.

Alumínium bronz hengeres persely megmunkált zsírhoronnyal Ez az egyenes hüvely a ZCuAl10Fe3 alumíniumbronzot precíziósan megmunkált zsírhoronnyal kombinálja, ami nagy szilárdságot, hővezető képességet és ütésállóságot kínál nagy terhelésű, oszcilláló vagy irányváltó alkalmazásokhoz. Termék megtekintése →

Egy gyors szűrési számítás a PV érték: a nyomás szorozva a csúszási sebességgel. Az alumíniumbronz elviseli a nagy nyomást alacsony sebességnél, de a megengedett nyomás gyorsan csökken a csúszási sebesség növekedésével. Egy löketenként csak néhány fokkal mozgó oszcilláló csapágy sokkal nagyobb felületi nyomáson tud működni, mint egy folyamatosan forgó csap. Az általános nyomtatott táblázatok helyett használja a gyártó által az adott minőséghez megadott PV határértékeket, és erősítse meg ezeket próbapadi teszttel, ha az alkalmazás kritikus.

Ahol az alumínium bronz csúszócsapágyak bizonyítanak

Tekintse meg a valós működési feltételeket, és az alkalmazások közvetlenül következnek:

• Kohászati gépek. A görgős asztalok, ollók, szállítókarok és görgős vezetők forróak, porosak és gyakran vízmosottak. A miénk kohászati gépek alkalmazásainak áttekintése tipikus alkatrészeket és munkakörülményeket sorol fel.
• Tengerészeti gépek. A tengervíz korróziója, valamint a nehéz kormánylapát, stabilizátor, csörlő és fedélzeti fogaskerekek terhelése miatt az alumíniumbronz a merülő és fröccsenőzónás csapágyak szabványos anyaga.
• Nehéz építőipari és bányászati ​​berendezések. A kotrógépek, törőgépek és szállítószalagok forgáspontjai sokkoló terhelésnek és koptatópornak néznek szembe, amelyek gyorsan elhasználják a lágyabb ötvözeteket.
• Présöntő gépek. A hő, a szorítóerő és a korlátozott hozzáférés a kenéshez a siklócsapágyakat a korlátok közé szorítja; az alumíniumbronz jobban megőrzi szilárdságát magasabb hőmérsékleten, mint az ónbronz.
• Olajipari berendezések. A szivattyúk, szelepek és szerelvényelemek gyakran a karbantartó személyzettől távol és szennyezett kenőanyagokkal működnek, ezért a csapágynak el kell viselnie a karbantartási események közötti hosszú időközöket.

A lapos csúszó alkalmazásoknál a kerek perselyek helyett ugyanazt az alumínium-bronz anyagot használják csapágypárnák és csúszólapok formájában. Ha a kialakítás lapos geometriát kíván meg, például csúszópályákat, támasztóbetéteket vagy nyomófelületeket, a megmunkált réz csapágybetét ugyanazt az ötvözet teljesítményt nyújtja lemez formájában.

Ón bronz réz csapágyalátét lapos csúszófelületekhez CuSn12 ónbronzból precíziósan gyártott lapos réz csapágybetét, amely kopás- és korrózióállóságot biztosít a csúszópályák, támasztólapok és tolófelületek számára az igényes ipari berendezésekben. Termék megtekintése →

Az öntés és a megmunkálás minősége határozza meg a valós élettartamot

A megfelelő ötvözetből készült alumínium-bronz csapágy még korán meghibásodik, ha az öntvény zsugorodást vagy porozitást tartalmaz, vagy ha a megmunkálás során szakadt felület marad. Mivel ezt az anyagot komoly igénybevételre választották, a gyártási minőség általában meghatározza a különbséget a hathetes és a tizenkét hónapos csapágy között.

A saját rézötvözeteit öntő gyártó a kezdetektől fogva ellenőrzi a kémiát. A Jiashan Tocree saját olvasztókemencét és centrifugális öntőgépet üzemeltet, és évente nagyjából 2300 tonna rézötvözetet állít elő. Az egy fedél alatt végzett öntés és precíziós megmunkálás kiküszöböli a nem megfelelő anyagtanúsítványok kockázatát, csökkenti a nem szabványos formák átfutási idejét, és lehetővé teszi, hogy ugyanaz a mérnöki csapat feleljen a nyers szerkezetért és a végső tűrésért.

A cég 1,5–2 méter átmérőjű perselyeket és 4 méter hosszú, 400 milliméter széles és 100 milliméter vastag csúszólemezeket gyárt. A nagy alkatrészeknél hőmérséklet-szabályozott műhely és gondos szerszámpálya-tervezés szükséges a geometriai tűrések megtartásához, amelyeket egyébként lehetetlen lenne garantálni.

Még a gyakori átmérők esetében is ugyanaz a megmunkálási fegyelem. A szabványos bronz persely jó kiindulópont a furattűrések, a kerekség és a felületi minőség értékeléséhez, mielőtt egy teljesen egyedi alkatrészre költözne.

Centrifugálisan öntött ón bronz persely egyedi olajhornyokkal Ezt a bronz perselyt centrifugális öntéssel állítják elő, opcionális belső és külső olajhornyokkal, amelyek nagy szakítószilárdságot, keménységet és korrózióállóságot biztosítanak a tartós csapágyteljesítmény érdekében. Termék megtekintése →

Önkenő változatok nehezen hozzáférhető helyekre

Egyes csapágyhelyzetek egyszerűen nem kenhetők újra: lezárt forgócsapok, víz alatti szerelvények, indexelő mechanizmusok és védőburkolatokon vagy tiszta helyiségekben lévő berendezések. Ilyen esetekben érdemes egy szilárd önkenő, grafit- vagy PTFE-betétes változatot mérlegelni. Az alapanyag és az öntési út megegyezik a sima alumíniumbronzéval, de a szilárd kenőanyag-pellet a falba préselődik, és csúszás közben filmréteget szabadít fel.

Ne várja el, hogy a szárazon futás PV határértékei megegyezzenek a zsírral táplált alumínium bronz csapágyakkal; a számok alacsonyabbak, és a választást a tényleges vámhoz képest kell érvényesíteni. Ahol az utánkenés nem lehetséges, az erős rézötvözet héj és a beágyazott szilárd kenőanyag kombinációja praktikus tartalék.

Az alumínium bronz csúszócsapágy gyakorlati specifikációja nem egyetlen katalógusszám. Ez egy terheléses tok, egy ötvözetminőség, egy kenési terv, és egy olyan gyártó, aki az öntést és a megmunkálást is elvégezheti a szükséges tűréshatárig. Alumíniumbronzot használjon ott, ahol az ónbronz túl puhának bizonyult, ahol víz vagy korrózió van jelen, vagy ahol az utánkenés nem megbízható. Tervezze meg az olajhornyot, keményítse meg az illeszkedő felületet, és erősítse meg a PV-számokat az öntödével a rendelés leadása előtt. Helyesen végezve a csapágy lesz a gép utolsó része, ami miatt aggódnia kell.