Aluminum Bronze Sliding Bearings: Mga Katangian, Disenyo, at Gabay sa Pagpili

Nakipag-ugnayan ang isang steel mill sa Jiashan Tocree Machinery tungkol sa isang bearing na patuloy na nabigo sa isang billet transfer arm. Ang orihinal na bushing ay isang leaded na tansong lata, na minasa ng isang beses sa pagpupulong, pagkatapos ay iniwang nakahantad sa mill scale, cooling water, at init. Nagsuot ito ng lampas sa magagamit na clearance sa loob ng halos anim na linggo. Ang kapalit ay isang cast aluminum bronze bushing na may muling idinisenyong grease groove, at ang unang inspeksyon pagkatapos ng anim na buwan ay nagpakita lamang ng magaan, unipormeng pagsusuot. Ang resulta ay hindi swerte; ito ay kung ano ang mangyayari kapag ang tindig haluang metal ay pinili laban sa tunay na tungkulin sa halip na mula sa isang catalog.

Ang aluminum bronze sliding bearings ay ang tamang detalye kapag ang isang plain bearing ay dapat magdala ng mabibigat na karga, sumipsip ng shock o tuluy-tuloy na oscillation, tiisin ang alikabok at tubig, at mabuhay nang may limitadong pagpapadulas. Ang mga ito ay mas malakas kaysa sa karamihan ng iba pang mga tansong haluang metal, lumalaban sa tubig-dagat at pang-industriya na kaagnasan, at tumatakbo laban sa tumigas na bakal nang hindi nakakapanghina. Ang trade-off ay gastos: ang aluminum bronze ay mas mahal kaysa sa isang standard na leaded o tin bronze. Samakatuwid, dapat itong gamitin ng mga inhinyero kung saan binibigyang-katwiran ng mga kundisyon ang premium, at pagkatapos ay idisenyo nang tama ang tindig kapag napili ang materyal.

Ano ang dahilan kung bakit ang aluminum bronze ay isang malakas na sliding bearing material

Ang aluminyo na tanso ay isang pamilya ng mga haluang tanso kung saan ang aluminyo ang pangunahing elemento ng haluang metal, kadalasan sa pagitan ng 8% at 14%, na may idinagdag na bakal, nikel, o manganese upang pinuhin ang istraktura. Kasama sa mga karaniwang sliding-bearing grade ang CuAl9Fe4 at CuAl10Fe5Ni4. Ang mga bahagi ay unang inihagis, pagkatapos ay ginawang makina sa mga bushing, thrust washer, slide plate, wear pad, at iba pang mga anyo ng tindig.

Ipinapaliwanag ng apat na katangian ang pagganap nito sa mga sliding bearings:

• Mataas na lakas. Ang mga cast aluminum bronze ay karaniwang umaabot sa tensile strength na 450–700 MPa, malapit sa medium-carbon steel. Ang isang tindig ay maaaring magdala ng mas mataas na presyon sa ibabaw bago ang materyal na magbubunga, na direktang nagpapahaba ng buhay sa mabigat na load joints.
• Galit na pagtutol. Sa panahon ng pag-slide, bahagyang tumigas ang ibabaw at nabubuo ang aluminum oxide film sa rubbed area. Pinipigilan ng pelikulang iyon ang metal-to-metal welding, ang pangunahing sanhi ng pag-aalsa at pag-agaw sa pagitan ng mga tansong haluang metal at bakal.
• paglaban sa kaagnasan. Pinoprotektahan ng parehong layer ng oxide ang haluang metal sa tubig-dagat, pang-industriya na kapaligiran, at maraming kapaligiran ng proseso, kaya ang tindig ay hindi nakadepende sa isang grease film upang manatiling lumalaban sa kaagnasan.
• Pagpapahintulot sa epekto. Ang aluminum bronze ay sumisipsip ng shock at maliit na halaga ng misalignment nang walang crack, na ginagawa itong pagpapatawad sa mga excavator, press, at transfer equipment.

Para sa sliding bearings, ang kumbinasyon ng load capacity at galling resistance ang naghihiwalay sa aluminum bronze mula sa iba pang copper alloy family.

Aluminyo tanso versus tin bronze: kung paano pumili

Magsimula sa konklusyon. Pumili ng aluminum bronze kapag mabigat ang load, kinakaing unti-unti o marumi ang kapaligiran, o hindi sigurado ang lubrication. Pumili ng tin bronze kapag ang bearing ay bahagyang na-load, patuloy na pinadulas ng langis, at protektado mula sa kontaminasyon.

Ang tin bronze ay mas malambot at mas madaling ma-deform, na tumutulong dito na umayon sa shaft misalignment at mag-embed ng maliliit na abrasive particle sa isang malinis na oil system. Ang bronze na aluminyo ay humahawak sa hugis nito at lumalaban sa nakasasakit na pagkasuot, na mahalaga kapag ang oil film ay manipis, ang bearing ay nakalantad sa sukat o alikabok, o ang kargada ay sapat na mataas upang pigain ang lubricant. Para sa mabagal na paggalaw, mabigat na load na mga bearings, ang aluminum bronze ay ang mas ligtas na pagpipilian.

Para sa mas detalyadong paghahambing ng mga pamilya ng haluang metal at mga praktikal na limitasyon, tingnan ang aming kumpletong gabay sa aluminum bronze bushings at bearings .

Clearance, mating hardness, at disenyo ng lubrication

Ang pagpili ng materyal ay kalahati lamang ng gawaing inhinyero. Ang isang aluminum bronze sliding bearing ay nakadepende pa rin sa tatlong numero na tama: running clearance, mating surface hardness, at lubrication geometry.

Ang aluminyo bronze ay pinakamahusay na tumatakbo laban sa isang pinainit na ibabaw na bakal sa hanay na 40–55 HRC, na natapos sa humigit-kumulang 0.4–0.8 µm Ra. Ang isang malambot na baras ay magsuot ng mas mabilis kaysa sa tindig, at ang pagpapalit ng isang mahabang baras ay mas mahal kaysa sa pagpapalit ng isang bushing. Kung ang bahagi ng isinangkot ay hindi maaaring tumigas, asahan ang isang mas maikling pangkalahatang buhay at magplano ng agwat ng inspeksyon ng pagsusuot nang naaayon.

Ang running clearance para sa isang aluminum bronze bushing ay karaniwang nakatakdang bahagyang mas malaki kaysa sa isang mas malambot na tin bronze, dahil ang mas matigas na haluang metal ay hindi gaanong mapagpatawad sa thermal expansion at press-fit distortion. Bilang panimulang punto para sa ground steel shaft, gumamit ng humigit-kumulang 0.1% ng diameter ng shaft para sa tuluy-tuloy na pag-ikot, pagkatapos ay magdagdag ng allowance para sa operating temperature at cyclic load. Ang masyadong mahigpit na pagkakaakma ay isang mas karaniwang sanhi ng pagkabigo kaysa sa clearance na medyo masyadong mapagbigay.

Ang mga oil grooves ay namamahagi ng lubricant nang pantay-pantay sa load zone. Ang mga tuwid na axial groove ay nababagay sa oscillating motion, ang mga circumferential groove ay nababagay sa tuluy-tuloy na pag-ikot, at ang mga cross o spiral pattern ay nababagay sa mga pag-reverse load. Dapat na makinis at deburred ang mga gilid ng uka; ang isang matalim na gilid ay nagkakamot sa lubricant film at ang mga bitag ay nagsusuot ng mga labi. Kapag ang direksyon ng pagkarga ay hindi pare-pareho, ang pinakasimpleng maaasahang solusyon ay kadalasang isang bushing na may machined grease groove sa halip na isang field-cut slot, dahil ang hand-cut geometry ay nag-iiba sa lapad at lalim.

Aluminum Bronze Cylindrical Bushing na may Machined Grease Groove Pinagsasama ng straight sleeve na ito ang ZCuAl10Fe3 aluminum bronze na may precision-machined grease groove, na nag-aalok ng mataas na lakas, thermal conductivity, at impact toughness para sa heavy-load, oscillating o reversing applications. Tingnan ang Produkto →

Ang isang mabilis na pagkalkula ng screening ay ang PV value: pressure na pinarami ng sliding velocity. Pinahihintulutan ng aluminyo na tanso ang mataas na presyon sa mababang bilis, ngunit mabilis na bumababa ang pinapayagang presyon habang tumataas ang bilis ng pag-slide. Ang isang oscillating bearing na gumagalaw lamang ng ilang degree sa bawat stroke ay maaaring tumakbo sa mas mataas na presyon sa ibabaw kaysa sa isang patuloy na umiikot na journal. Gumamit ng mga limitasyon sa PV na ibinibigay ng tagagawa para sa partikular na grado sa halip na mga generic na naka-print na talahanayan, at kumpirmahin ang mga ito sa isang bench test kung kritikal ang aplikasyon.

Kung saan ang aluminum bronze sliding bearings ay nagpapatunay sa kanilang sarili

Tingnan ang tunay na mga kondisyon ng operating, at ang mga application ay direktang sumusunod:

• Makinarya ng metalurhiko. Ang mga roller table, gunting, transfer arm, at caster guide ay mainit, maalikabok, at kadalasang nahuhugasan ng tubig. Ang aming Pangkalahatang-ideya ng mga aplikasyon ng metalurhiko na makinarya naglilista ng mga tipikal na bahagi at kondisyon sa pagtatrabaho.
• Makinarya sa dagat. Dahil sa kaagnasan ng tubig-dagat kasama ang mabigat na timon, stabilizer, winch, at deck gear load, ang aluminum bronze ay isang karaniwang materyal para sa mga immersed at splash-zone bearings.
• Malakas na kagamitan sa konstruksyon at pagmimina. Ang mga pivot point sa mga excavator, crusher, at conveyor ay nahaharap sa mga shock load at abrasive na alikabok na mabilis na nagsusuot ng mas malambot na mga haluang metal.
• Die-casting machine. Ang init, puwersa ng pag-clamping, at limitadong pag-access sa pagpapadulas ay nagtutulak sa mga plain bearings sa kanilang mga limitasyon; Ang aluminum bronze ay nagpapanatili ng lakas sa mataas na temperatura kaysa sa lata na tanso.
• Mga kagamitan sa petrolyo. Ang mga bomba, balbula, at mga bahagi ng rig ay madalas na gumagana nang malayo sa mga maintenance crew at may mga kontaminadong lubricant, kaya ang bearing ay dapat magparaya sa mahabang pagitan sa pagitan ng mga kaganapan sa serbisyo.

Ang mga flat sliding application ay gumagamit ng parehong aluminum bronze material sa anyo ng mga bearing pad at slide plate sa halip na mga round bushing. Kapag ang disenyo ay nangangailangan ng flat geometry gaya ng mga slideway, support pad, o thrust face, ang isang machined copper bearing pad ay naghahatid ng parehong alloy performance sa plate form.

Tin Bronze Copper Bearing Pad para sa Flat Sliding Surfaces Isang flat copper bearing pad precision-manufactured mula sa CuSn12 tin bronze, na nagbibigay ng wear at corrosion resistance para sa slideways, support pads, at thrust faces sa demanding na pang-industriyang kagamitan. Tingnan ang Produkto →

Ang kalidad ng casting at machining ay nagpapasya sa totoong buhay ng serbisyo

Ang isang aluminum bronze bearing na ginawa mula sa tamang haluang metal ay nabigo pa rin nang maaga kung ang casting ay naglalaman ng pag-urong o porosity, o kung ang machining ay nag-iiwan ng punit na ibabaw. Dahil ang materyal na ito ay pinili para sa matinding tungkulin, ang kalidad ng pagmamanupaktura ay karaniwang tinutukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng isang anim na linggong tindig at isang labindalawang buwang tindig.

Ang isang tagagawa na nagbubuhos ng sarili nitong mga tansong haluang metal ay kumokontrol sa kimika mula pa sa simula. Ang Jiashan Tocree ay nagpapatakbo ng sarili nitong melting furnace at centrifugal casting machine, na gumagawa ng humigit-kumulang 2,300 tonelada ng tansong haluang metal bawat taon. Ang casting at precision machining sa ilalim ng isang bubong ay nag-aalis ng panganib ng hindi tugmang mga sertipiko ng materyal, binabawasan ang oras ng lead para sa hindi karaniwang mga hugis, at hinahayaan ang parehong koponan ng engineering na maging responsable para sa parehong hilaw na istraktura at ang huling pagpapaubaya.

Ang kumpanya ay gumagawa ng mga bushing diameter na hanggang 1.5–2 metro at mga slide plate na hanggang 4 na metro ang haba, 400 millimeters ang lapad, at 100 millimeters ang kapal. Para sa malalaking bahagi, isang workshop na kinokontrol ng temperatura at maingat na pagpaplano ng toolpath ay kinakailangan upang magkaroon ng mga geometric tolerance na kung hindi man ay imposibleng magarantiya.

Kahit na para sa mga karaniwang diameters, ang machining discipline ay pareho. Ang isang karaniwang bronze bushing ay isang magandang panimulang punto para sa pagsusuri ng mga bore tolerance, roundness, at surface finish bago gumawa sa isang ganap na custom na bahagi.

Centrifugally Cast Tin Bronze Bushing na may Custom Oil Grooves Ang bronze bushing na ito ay ginawa sa pamamagitan ng centrifugal casting na may opsyonal na inner at outer oil grooves, na naghahatid ng mataas na tensile strength, tigas, at corrosion resistance para sa matibay na pagganap ng bearing. Tingnan ang Produkto →

Mga variant ng self-lubricating para sa mga hindi naa-access na posisyon

Ang ilang mga posisyon ng tindig ay hindi maaaring muling lubricated: selyadong pivot pin, lubog na marine fitting, mga mekanismo ng pag-index, at kagamitan sa loob ng mga guwardiya o malinis na silid. Sa mga kasong iyon, sulit na suriin ang isang solidong self-lubricating na variant na may graphite o PTFE insert. Ang base na materyal at ruta ng paghahagis ay kapareho ng para sa plain aluminum bronze, ngunit ang mga solid lubricant pellets ay idinidiin sa dingding at naglalabas ng pelikula sa panahon ng pag-slide.

Huwag asahan na ang mga limitasyon ng dry-running na PV ay tumutugma sa isang grease-fed aluminum bronze bearing; ang mga numero ay mas mababa, at ang pagpipilian ay dapat na mapatunayan laban sa aktwal na tungkulin. Kung saan imposible ang relubrication, ang kumbinasyon ng isang malakas na copper-alloy shell at naka-embed na solid lubricant ay isang praktikal na fallback.

Ang praktikal na detalye para sa isang aluminum bronze sliding bearing ay hindi isang solong catalog number. Ito ay isang load case, isang alloy grade, isang lubrication plan, at isang manufacturer na maaaring magsagawa ng parehong casting at machining sa kinakailangang tolerance. Gumamit ng aluminum bronze kung saan ang tin bronze ay napatunayang masyadong malambot, kung saan may tubig o kaagnasan, o kung saan ang relubrication ay hindi maaasahan. Idisenyo ang oil groove, patigasin ang ibabaw ng isinangkot, at kumpirmahin ang mga numero ng PV sa pandayan bago ilagay ang order. Tapos nang tama, ang bearing ang magiging huling bahagi ng makina na kailangan mong alalahanin.