Hliníkové bronzové klzné ložiská: Vlastnosti, dizajn a sprievodca výberom

Oceliareň kontaktovala Jiashan Tocree Machinery kvôli ložisku, ktoré stále zlyhávalo na ramene na prenos predvalkov. Pôvodné puzdro bolo z olovnatého cínového bronzu, raz namazané pri montáži, potom ponechané vystavené okují, chladiacej vode a teplu. Opotrebovalo sa za hranicu použiteľnosti asi za šesť týždňov. Náhradou bolo liate hliníkové bronzové puzdro s prepracovanou mazacou drážkou a prvá kontrola po šiestich mesiacoch ukázala len ľahké rovnomerné opotrebovanie. Tento výsledok nie je šťastie; to sa stane, keď sa ložisková zliatina vyberie podľa skutočnej povinnosti a nie z katalógu.

Hliníkové bronzové klzné ložiská sú tou správnou špecifikáciou, keď klzné ložisko musí niesť veľké zaťaženie, absorbovať nárazy alebo nepretržité oscilácie, tolerovať prach a vodu a prežiť s obmedzeným mazaním. Sú pevnejšie ako väčšina ostatných zliatin medi, odolávajú morskej vode a priemyselnej korózii a bežia proti kalenej oceli bez odierania. Kompromisom sú náklady: hliníkový bronz je drahší ako štandardný olovnatý alebo cínový bronz. Inžinieri by ho preto mali použiť tam, kde podmienky odôvodňujú prémiu, a potom správne navrhnúť ložisko po výbere materiálu.

Čo robí hliníkový bronz silným klzným ložiskovým materiálom

Hliníkový bronz je rodina zliatin medi, v ktorých je hliník hlavným legujúcim prvkom, zvyčajne medzi 8% a 14%, pričom železo, nikel alebo mangán sa pridáva na zjemnenie štruktúry. Bežné triedy klzných ložísk zahŕňajú CuAl9Fe4 a CuAl10Fe5Ni4. Komponenty sa najskôr odlievajú, potom sa opracujú do puzdier, prítlačných podložiek, klzných dosiek, oterových podložiek a iných foriem ložísk.

Štyri vlastnosti vysvetľujú jeho výkon v klzných ložiskách:

• Vysoká pevnosť. Liate hliníkové bronzy bežne dosahujú pevnosti v ťahu 450 – 700 MPa, čo je blízko stredne uhlíkovej ocele. Ložisko môže prenášať vyšší povrchový tlak skôr, ako materiál povolí, čo priamo predlžuje životnosť v silne zaťažených spojoch.
• Odolnosť voči zadretiu. Počas kĺzania povrch mierne stvrdne a na trenej ploche sa vytvorí film oxidu hlinitého. Táto fólia zabraňuje zváraniu kov na kov, čo je hlavná príčina odierania a zadierania medzi zliatinami medi a oceľou.
• Odolnosť proti korózii. Rovnaká vrstva oxidu chráni zliatinu v morskej vode, priemyselných atmosférach a mnohých procesných prostrediach, takže ložisko nezávisí od mazacieho filmu, aby zostalo odolné voči korózii.
• Odolnosť voči nárazom. Hliníkový bronz tlmí nárazy a malé množstvá vychýlenia bez praskania, vďaka čomu je zhovievavý v rýpadlách, lisoch a prepravných zariadeniach.

V prípade klzných ložísk je kombinácia nosnosti a odolnosti proti zadretiu tým, čo odlišuje hliníkový bronz od zvyšku rodiny zliatin medi.

Hliníkový bronz verzus cínový bronz: ako si vybrať

Začnite so záverom. Hliníkový bronz si vyberte, keď je náklad ťažký, prostredie je korozívne alebo špinavé alebo keď je mazanie neisté. Vyberte cínový bronz, keď je ložisko mierne zaťažené, nepretržite mazané olejom a chránené pred znečistením.

Cínový bronz je mäkší a ľahšie sa deformuje, čo mu pomáha prispôsobiť sa nesúosovosti hriadeľa a vložiť malé abrazívne častice do čistého olejového systému. Hliníkový bronz drží svoj tvar a odoláva abrazívnemu opotrebeniu, čo je dôležité, keď je olejový film tenký, ložisko je vystavené usadzovaniu vodného kameňa alebo prachu alebo je zaťaženie dostatočne vysoké na vytlačenie maziva. Pre pomaly sa pohybujúce a silne zaťažené ložiská je bezpečnejšou voľbou hliníkový bronz.

Podrobnejšie porovnanie rodín zliatin a praktických limitov nájdete v našom článku kompletný sprievodca hliníkovými bronzovými puzdrami a ložiskami .

Vôľa, párovacia tvrdosť a dizajn mazania

Výber materiálu je len polovica inžinierskych prác. Hliníkové bronzové klzné ložisko stále závisí od troch správnych čísel: jazdnej vôle, tvrdosti spojovacieho povrchu a geometrie mazania.

Hliníkový bronz najlepšie funguje na povrchu tepelne upravenej ocele v rozsahu 40–55 HRC, s povrchovou úpravou približne 0,4–0,8 µm Ra. Mäkký hriadeľ sa opotrebuje rýchlejšie ako ložisko a výmena dlhého hriadeľa je oveľa drahšia ako výmena puzdra. Ak sa protikus nedá vytvrdiť, počítajte s kratšou celkovou životnosťou a podľa toho naplánujte interval kontroly opotrebovania.

Vôľa chodu pre puzdro z hliníkového bronzu je bežne nastavená o niečo väčšia ako pre mäkší cínový bronz, pretože tvrdšia zliatina je menej odolná voči tepelnej rozťažnosti a deformácii pri lisovaní. Ako východiskový bod pre brúsený oceľový hriadeľ použite približne 0,1 % priemeru hriadeľa na nepretržitú rotáciu, potom pridajte toleranciu pre prevádzkovú teplotu a cyklické zaťaženie. Príliš tesné uloženie je oveľa častejšou príčinou zlyhania ako vôľa, ktorá je príliš veľkorysá.

Olejové drážky rozdeľujú mazivo rovnomerne po zaťaženej zóne. Priame axiálne drážky vyhovujú oscilačnému pohybu, obvodové drážky sú vhodné pre nepretržitú rotáciu a krížové alebo špirálové vzory vyhovujú reverzným zaťaženiam. Okraje drážok musia byť hladké a odhrotované; ostrá hrana zoškrabuje mazací film a zachytávače opotrebúvajú nečistoty. Keď smer zaťaženia nie je konštantný, najjednoduchším spoľahlivým riešením je často puzdro s opracovanou mazacou drážkou namiesto drážky vyrezanej v teréne, pretože geometria ručne rezu sa líši v šírke a hĺbke.

Hliníkové bronzové valcové puzdro s obrobenou mazacou drážkou Táto rovná objímka kombinuje hliníkový bronz ZCuAl10Fe3 s presne opracovanou mazacou drážkou, ktorá ponúka vysokú pevnosť, tepelnú vodivosť a rázovú húževnatosť pre vysoko zaťažené, oscilačné alebo reverzné aplikácie. Zobraziť produkt →

Rýchlym skríningovým výpočtom je hodnota PV: tlak vynásobený rýchlosťou posuvu. Hliníkový bronz toleruje vysoký tlak pri nízkej rýchlosti, ale prípustný tlak rýchlo klesá so zvyšujúcou sa rýchlosťou posuvu. Oscilačné ložisko pohybujúce sa len o niekoľko stupňov na zdvih môže bežať pri oveľa vyššom povrchovom tlaku ako kontinuálne sa otáčajúci čap. Použite PV limity dodávané výrobcom pre konkrétnu triedu a nie všeobecné tlačené tabuľky a potvrďte ich testom na skúšobnej stolici, ak je aplikácia kritická.

Kde sa osvedčia hliníkové bronzové klzné ložiská

Pozrite sa na skutočné prevádzkové podmienky a aplikácie nasledujú priamo:

• Hutnícke stroje. Valčekové stoly, nožnice, prenosové ramená a vodiace lišty sú horúce, prašné a často umývané vodou. náš prehľad aplikácií hutníckych strojov uvádza typické diely a pracovné podmienky.
• Námorné stroje. Korózia morskou vodou a veľké zaťaženie kormidla, stabilizátora, navijaka a palubného prevodu robia z hliníkového bronzu štandardný materiál pre ponorené ložiská a ložiská v zóne rozstreku.
• Ťažká stavebná a banská technika. Otočné body rýpadiel, drvičov a dopravníkov čelia nárazovému zaťaženiu a abrazívnemu prachu, ktorý rýchlo opotrebováva mäkšie zliatiny.
• Stroje na tlakové liatie. Teplo, upínacia sila a obmedzený prístup k mazaniu posúvajú klzné ložiská na ich hranice; hliníkový bronz si zachováva pevnosť pri zvýšenej teplote lepšie ako cínový bronz.
• Ropné zariadenia. Čerpadlá, ventily a komponenty súpravy často pracujú ďaleko od údržbárskych tímov a s kontaminovanými mazivami, takže ložisko musí tolerovať dlhé intervaly medzi servisnými udalosťami.

Ploché posuvné aplikácie používajú rovnaký hliníkový bronzový materiál vo forme ložiskových podložiek a posuvných dosiek namiesto okrúhlych puzdier. Keď konštrukcia vyžaduje plochú geometriu, ako sú klzné vedenia, podporné podložky alebo prítlačné plochy, opracovaná medená ložisková podložka poskytuje rovnaký výkon zliatiny vo forme dosky.

Cínová bronzová medená ložisková podložka pre ploché klzné povrchy Plochá medená ložisková podložka presne vyrobená z cínového bronzu CuSn12, ktorá poskytuje odolnosť proti opotrebovaniu a korózii pre klzné vedenia, podporné podložky a prítlačné plochy v náročných priemyselných zariadeniach. Zobraziť produkt →

O skutočnej životnosti rozhoduje kvalita odlievania a obrábania

Hliníkové bronzové ložisko vyrobené zo správnej zliatiny stále zlyhá skôr, ak odliatok obsahuje zmrštenie alebo pórovitosť, alebo ak opracovanie zanechá roztrhaný povrch. Pretože tento materiál je vybraný pre náročné zaťaženie, kvalita výroby zvyčajne určuje rozdiel medzi šesťtýždňovým ložiskom a dvanásťmesačným ložiskom.

Výrobca, ktorý odlieva vlastné zliatiny medi, kontroluje chémiu od samého začiatku. Jiashan Tocree prevádzkuje vlastnú taviacu pec a stroje na odstredivé liatie, pričom ročne vyprodukuje približne 2 300 ton zliatiny medi. Odlievanie a presné obrábanie pod jednou strechou odstraňuje riziko nesúladu materiálových certifikátov, skracuje dodaciu dobu pre neštandardné tvary a umožňuje rovnakému inžinierskemu tímu, aby bol zodpovedný za surovú štruktúru aj za konečnú toleranciu.

Spoločnosť obrába priemery puzdier do 1,5–2 metrov a posuvné dosky do dĺžky 4 metrov, šírky 400 milimetrov a hrúbky 100 milimetrov. Pre veľké diely je potrebná dielňa s kontrolovanou teplotou a starostlivé plánovanie dráhy nástroja, aby sa dodržali geometrické tolerancie, ktoré by inak nebolo možné zaručiť.

Aj pri bežných priemeroch je disciplína obrábania rovnaká. Štandardné bronzové puzdro je dobrým východiskovým bodom na vyhodnotenie tolerancií diery, kruhovitosti a povrchovej úpravy predtým, ako sa zaviažete k úplnej zákazkovej časti.

Odstredivo liate cínové bronzové puzdro s vlastnými olejovými drážkami Toto bronzové puzdro sa vyrába odstredivým odlievaním s voliteľnými vnútornými a vonkajšími olejovými drážkami, ktoré poskytujú vysokú pevnosť v ťahu, tvrdosť a odolnosť voči korózii pre trvanlivý výkon ložiska. Zobraziť produkt →

Samomazné varianty pre neprístupné polohy

Niektoré polohy ložísk jednoducho nie je možné premazať: utesnené otočné čapy, ponorené námorné armatúry, indexovacie mechanizmy a vybavenie vo vnútri krytov alebo čistých priestorov. V týchto prípadoch stojí za zhodnotenie solídny samomazací variant s grafitovými alebo PTFE vložkami. Základný materiál a cesta odlievania sú rovnaké ako pri obyčajnom hliníkovom bronze, ale pelety tuhého maziva sú vtlačené do steny a pri posúvaní uvoľňujú film.

Neočakávajte, že limity PV pri chode nasucho budú zodpovedať ložisku z hliníkového bronzu naplneného mazivom; čísla sú nižšie a výber by sa mal overiť v porovnaní so skutočným clom. Tam, kde domazávanie nie je možné, je kombinácia pevného plášťa zo zliatiny medi a zabudovaného tuhého maziva praktickou rezervou.

Praktickou špecifikáciou hliníkového bronzového klzného ložiska nie je jediné katalógové číslo. Ide o prípad zaťaženia, triedu zliatiny, plán mazania a výrobcu, ktorý dokáže vykonávať odlievanie aj obrábanie s požadovanou toleranciou. Hliníkový bronz použite tam, kde sa ukázalo, že cínový bronz je príliš mäkký, kde je prítomná voda alebo korózia, alebo kde je premazanie nespoľahlivé. Pred zadaním objednávky navrhnite olejovú drážku, vytvrdte spojovací povrch a potvrďte čísla PV so zlievárňou. Pri správnom vykonaní sa ložisko stane poslednou súčasťou stroja, o ktorú sa musíte starať.