На любые вопросы и отзывы клиентов мы ответим терпеливо и тщательно.
Структура материала: Литая алюминиевая латунь CuZn25Al6Fe3Mn3, с графитовой вставкой. ...
Износостойкая пластина из медного сплава — один из тех компонентов, который, как правило, остается незамеченным до тех пор, пока он не выйдет из строя, а когда это произойдет, последствия отразятся на всей машине или конструкции, которую она поддерживает. Изнашиваемым пластинам на медной основе уже более столетия доверяют в тяжелых условиях скольжения, высоких нагрузках и подверженных коррозии, поскольку они предлагают то, чего не могут предложить стальные износостойкие пластины: сочетание несущей способности, низкого трения по стальным встречным поверхностям, коррозионной стойкости, а в самосмазывающихся версиях - способности работать без постоянного использования внешнего масла или смазки. В этом руководстве рассматриваются основные семейства медных сплавов, используемые в износостойких пластинах, их механические и трибологические свойства, роль вставок из твердой смазки, конкретные отрасли и области применения, в которых они используются, а также то, что следует указывать при их выборе.
Трибологический случай использования медных сплавов при износе скольжением начинается с трения. Коэффициенты трения бронзовых сплавов, работающих со сталью, варьируются от 0,08 до 0,14 в условиях смазки — по сравнению с 0,32 для алюминия по стали и 1,00 для стали по стали. В условиях сухой или граничной смазки бронзовые сплавы по-прежнему достигают коэффициента трения всего от 0,12 до 0,30, сохраняя значимые противозадирные характеристики даже при перерыве в смазке. Такое поведение обусловлено физическими и химическими свойствами сплавов на основе меди на границе скольжения: они мягче, чем стальные поверхности, что позволяет им соответствовать неровностям поверхности и внедрять небольшие частицы загрязняющих веществ, а не позволять этим частицам царапать обе поверхности. Эта совместимость также означает, что износ пластины из медного сплава происходит постепенно и предсказуемо, а не катастрофически.
Помимо трения, медные сплавы обладают теплопроводностью в три-десять раз выше, чем сталь, что означает, что тепло трения, выделяемое на границе скольжения, быстро рассеивается в теле пластины, а не концентрируется в зоне контакта, что ускоряет термический износ, разрушение пленки или заедание. Медные сплавы также противостоят истиранию (клеевой сварке скользящих металлических поверхностей) гораздо лучше, чем контакт стали со сталью, особенно алюминиевые бронзы и высокопрочные латуни, которые образуют стабильные поверхностные оксидные пленки, которые действуют как тонкие, твердые жертвенные слои, защищающие объемный материал под ними.
Практическим результатом является материал изнашиваемых пластин, который обеспечивает более длительные интервалы обслуживания, более предсказуемые графики замены, меньшую частоту замены, чем изнашиваемые пластины из закаленной стали в тех же условиях скольжения, а также способность работать в средах, где невозможно обеспечить надежную внешнюю смазку - условиях, при которых стальные изнашиваемые пластины быстро заедают и выходят из строя.
Для изготовления износостойких пластин используются несколько различных семейств медных сплавов, каждое из которых имеет разный баланс прочности, трения, коррозионной стойкости и обрабатываемости. Понимание различий поможет правильно выбрать сплав для конкретных условий эксплуатации.
Алюминиевая бронза — это семейство медных сплавов с самой высокой прочностью, обычно доступное в виде износостойких пластин, с пределом прочности на разрыв от 550 МПа для стандартных литейных марок до 900 МПа или более для деформируемых или термообработанных сплавов. Содержание алюминия (обычно 8–12% по весу) способствует образованию стабильной, плотной поверхностной пленки оксида алюминия, которая обеспечивает как защиту от коррозии, так и износостойкость. C95400 (CuAl10Fe5 / GB: QAl10-3-1.5) — это стандартный промышленный сплав износостойких пластин из алюминиевой бронзы. Он сочетает в себе хорошую прочность, отличную коррозионную стойкость и высокую износостойкость. В C95500 и C63000 (CuAl10Fe5Ni5) добавляют никель для дополнительной прочности и коррозионной стойкости, что делает их стандартным выбором для изнашиваемых пластин для морских, морских и химических процессов, где одновременно присутствуют как механическая нагрузка, так и агрессивные среды.
Износостойкие пластины из алюминиевой бронзы являются предпочтительным выбором там, где совпадают высокие сжимающие нагрузки (контактное давление более 300 МПа), средние и высокие скорости скольжения и агрессивные среды. Типичные области применения включают износные накладки шестерен, направляющие кольца гидроцилиндров, опорные пластины мостов, вкладыши судового гребного вала и щелевые кольца насосов при эксплуатации в морской воде. Единственным ограничением алюминиевой бронзы является ее склонность вызывать больший износ стальных контртел, чем более мягкие бронзовые сплавы. Если износ контрлиц вызывает беспокойство, выбор сплава должен сбалансировать срок службы изнашиваемой пластины и стоимость сопрягаемого стального компонента.
Сплавы оловянной бронзы (обычно с содержанием олова 8–12%) были классическим материалом для подшипников и изнашиваемых пластин на протяжении более двух тысяч лет, и они остаются стандартом во многих приложениях скольжения при умеренных нагрузках из-за их исключительного сочетания износостойкости, приспособляемости, встраиваемости и противозадирных свойств. Ведущие марки износостойких пластин из промышленной оловянной бронзы включают C90700 (CuSn12), C91100 (CuSn16) и C93200 (CuSn7Pb7Zn3 / SAE 660 / GB: ZCuSn5Pb5Zn5). SAE 660 / C93200 является одним из наиболее широко используемых в мире подшипниковых бронзовых сплавов общего назначения — его состав олово-свинец-цинк обеспечивает хорошую несущую способность, отличное удержание масла в пористой литой структуре, противозадирные свойства, обусловленные свинцовой фазой, и широкую коррозионную стойкость.
Износостойкие пластины из оловянной бронзы эффективно работают при нагрузках до контактного давления 275 МПа (в некоторых марках емкость масляной пленки до 700 бар в конфигурациях с шейкой) и температуре до 260°С. Они являются стандартным материалом для направляющих скольжения станков, компенсационных колец гидравлических и пневматических приводов, скользящих пластин мостовых компенсаторов и скользящих компонентов общего назначения в оборудовании химической и пищевой промышленности. Фосфористая бронза (с добавкой фосфора 0,03–0,35%) дополнительно повышает пружинные свойства, жесткость и износостойкость и применяется для изготовления высокоточных изнашиваемых пластин в приборостроении и светотехнике.
Высокопрочные латуни, известные на разных рынках как марганцевая бронза, латунь Голика или высокопрочная латунь, представляют собой модификации латунной основы 60/40 (металл Мунца) с добавками марганца, железа, алюминия, а иногда и никеля и свинца. Наиболее широко используются китайский сорт ZCuZn24Al6Fe4Mn3 (около 62% меди) и американские/европейские эквиваленты C86300 и C86200. Эти сплавы достигают прочности на разрыв 600–700 МПа, что конкурирует с менее прочными алюминиевыми бронзами, в сочетании с хорошей обрабатываемостью, умеренной коррозионной стойкостью и превосходной износостойкостью в условиях смазки.
Высокопрочные латунные износостойкие пластины широко используются в машинах для литья под давлением (скользящие пластины основания матрицы, направляющие пластины выталкивателя), износные накладки для литьевых форм, износные накладки скольжения листогибочного пресса и износные вкладыши шарниров строительного оборудования. Их сочетание прочности, обрабатываемости и более низкой стоимости сплава по сравнению с алюминиевой бронзой делает их экономически эффективным выбором, когда не требуется чрезвычайная коррозионная стойкость. Высокопрочная латунь C86300 с графитовыми заглушками для пресс-инструментов с высокими нагрузками является одним из наиболее распространенных в мире материалов для износостойких пластин штампов.
В сплавах свинцовой бронзы свинец используется в качестве основного элемента, снижающего трение. Свинец не образует сплава с медью — вместо этого он существует в виде отдельных глобул, распределенных по всей матрице медь-олово. В условиях скольжения свинец размазывается по контактной поверхности, образуя тонкую самообновляющуюся смазывающую пленку, которая предотвращает заедание даже в условиях предельной смазки. Износостойкие пластины из свинцовой бронзы мягкие, очень эластичные и лучше переносят перекос вала и загрязнение смазочных материалов, чем пластины из более твердого сплава. С93200 (уже отмечалось выше) — гибридный сплав; Марки с более высоким содержанием свинца, такие как C93700 (CuSn10Pb10) и C94300, используются там, где сопротивление задиру в условиях плохой смазки является основным требованием, за счет снижения несущей способности по сравнению с оловянной бронзой. Износостойкие пластины из свинцовой бронзы являются стандартными для подшипников автомобильных двигателей, коренных подшипников промышленных двигателей и направляющих скольжения общего назначения, где условия эксплуатации умеренные, а надежность защиты от заедания является приоритетом.
В таблице ниже приведены основные механические и трибологические свойства основных марок износостойких пластин из медных сплавов, что позволяет быстро выбрать материал.
| Марка сплава | Типичный состав | Предел прочности | Твердость (HB) | Максимальная грузоподъемность | Лучшее для |
|---|---|---|---|---|---|
| C95400 Алюминиевая бронза | Cu-10Al-4Fe | 550–620 МПа | 150–180 | Высокий (контакт 300 МПа) | Тяжелые промышленные, морские, мосты |
| C95500 / C63000 Никель-алюминиевая бронза | Cu-10Al-5Fe-5Ni | 690–800 МПа | 180–210 | Очень высокий | Морская, химическая и экстремальная эксплуатация |
| C90700 Оловянная бронза | Cu-12Сн | 310–380 МПа | 80–100 | Средний | Направляющие станка, щелевые кольца привода |
| C93200 САЭ 660 | Cu-7Sn-7Pb-3Zn | 240–280 МПа | 60–80 | Средний | Универсальные опорные подшипники скольжения |
| C86300 Высокопрочная латунь | Cu-26Zn-3Fe-6Al-3Mn | 620–700 МПа | 170–220 | Высокий | Пластины матрицы, износные планки пресс-формы, пресс-инструмент |
| C93700 Свинцовая бронза | Cu-10Sn-10Pb | 210–260 МПа | 50–70 | Низкий–средний | Противозадирные средства, подшипники двигателя |
Стандартная износостойкая пластина из медного сплава использует внешнюю смазку — масло или консистентную смазку, подаваемую на поверхность скольжения — для поддержания пленки с низким коэффициентом трения, которая предотвращает прямой контакт металла с металлом и контролирует скорость износа. Когда невозможно надежно поддерживать внешнюю смазку — из-за условий эксплуатации, ограничений доступа, экстремальных температур или проблем с загрязнением — самосмазывающиеся износостойкие пластины из медного сплава со вставками из твердой смазки решают проблему на уровне компонентов.
Наиболее широко используемая самосмазывающаяся медная износостойкая пластина сочетает в себе основу из высокопрочного медного сплава (обычно алюминиевая бронза C95400, высокопрочная латунь C86300 или оловянная бронза C90700) с цилиндрическими пробками или стержнями из твердого графита, запрессованными или литыми в обработанные отверстия на поверхности скольжения. Графит покрывает примерно 20–30 % площади поверхности скольжения, равномерно распределяясь по зоне контакта. Во время работы, когда пластина скользит по встречной поверхности, графит непрерывно переносится с плунжеров как на поверхность изнашиваемой пластины, так и на сопрягаемую поверхность, образуя твердую смазочную пленку, которая сохраняется независимо от какой-либо внешней системы смазки.
Рабочий диапазон изнашиваемых пластин из медного сплава с графитом охватывает широкий диапазон: несущая способность до 250 МПа, статическое контактное давление, коэффициенты сухого трения 0,10–0,16 (по сравнению с 0,20–0,35 для несмазанной цельной медной пластины), а также рабочие температуры от криогенных (-200°C) до эксплуатации при повышенных температурах до 300–400°C, где большинство основано на масле. смазочные материалы деградируют. Этот температурный диапазон делает бронзовые износостойкие пластины с графитовым покрытием стандартным решением в оборудовании для производства стекла, узлах заслонок печных дверей, направляющих прессов для горячей ковки и вспомогательном оборудовании сталелитейных заводов, где температура окружающей среды полностью исключает смазку маслом.
Дисульфид молибдена (MoS₂) представляет собой многослойную кристаллическую твердую смазку с коэффициентом трения 0,03–0,06 при умеренных температурах (ниже, чем графит) и превосходными характеристиками в сухой или вакуумной среде, где смазывающая способность графита ухудшается (графиту требуется некоторая влажность для достижения минимального трения). Пробки или покрытия MoS₂ используются в изнашиваемых пластинах из медных сплавов для аэрокосмических механизмов, вакуумного оборудования и прецизионных инструментов, где требуется чрезвычайно низкое трение без какого-либо риска загрязнения смазочного материала. Температурный потолок эффективности MoS₂ составляет примерно 350°C на воздухе (выше в инертной атмосфере или в вакууме), что уже, чем верхний диапазон графита, но вполне подходит для большинства применений, не связанных с скользящим покрытием в печи.
Износостойкие пластины со смазочными канавками представляют собой среднее решение между пластинами с внешней смазкой и полностью самосмазывающимися пластинами. Поверхность скольжения имеет рисунок канавок — прямых параллельных каналов, штриховок или спиральных конфигураций — которые служат резервуарами для смазки, наносимой во время установки. Смазка высвобождается постепенно по мере работы пластины, обеспечивая смазку в течение увеличенных интервалов обслуживания без необходимости постоянной подачи извне. Этот подход является стандартным для шарнирных соединений строительной техники, пальцев стрелы экскаваторов, направляющих поворотного кольца крана и опорных пластин мостов, где существует периодический доступ для повторной смазки, но непрерывные автоматизированные системы смазки непрактичны.
Сочетание несущей способности, антифрикционных свойств, коррозионной стойкости и теплопроводности делает износостойкие пластины из медного сплава незаменим в широком спектре промышленных применений. Каждое приложение подчеркивает различное подмножество этих свойств.
Износостойкие пластины из медного сплава доступны в нескольких формах изготовления, каждая из которых подходит для разных диапазонов размеров, допусков и экономики производства.
Непрерывное литье позволяет производить пластины и прутки из медного сплава путем затвердевания расплавленного сплава в графитовой форме с водяным охлаждением, непрерывно вытягивая затвердевающую отливку в виде стержня, прутка или прямоугольного сечения. Процесс непрерывного литья позволяет получить мелкую, однородную зернистую структуру с более высокой плотностью и более стабильными механическими свойствами, чем статическое литье в песчаные формы, что делает его предпочтительным методом производства износостойких листов из подшипниковой оловянной бронзы и алюминиевой бронзы. Бронзовые пластины непрерывного литья доступны толщиной примерно от 6 мм до 100 мм, шириной до 500 мм и длиной до 3000 мм и более, в зависимости от сплава и производителя. Эта форма используется для прямой механической обработки до получения окончательных размеров изнашиваемой пластины.
Центробежное литье заливает расплавленный сплав во вращающуюся цилиндрическую форму, где центробежная сила распределяет жидкий металл наружу по стенкам формы. В результате получаются полые цилиндры с исключительной микроструктурной плотностью (центробежная сила вытесняет газ и примеси на поверхность отверстия), что делает медный сплав, отлитый центробежным способом, предпочтительным сырьем для колец износа большого диаметра, вкладышей опорных подшипников и цилиндрических изнашиваемых втулок, которые впоследствии разрезаются или подвергаются механической обработке в форме плоской изнашиваемой пластины.
Литье в песчаные формы и литье по выплавляемым моделям используется для изготовления изнашиваемых пластин сложной геометрии — встроенных фланцев, бобышек или внутренних элементов — которые нерентабельно обрабатывать из цельной заготовки. Литые изнашиваемые пластины обычно имеют несколько более низкие механические свойства, чем эквиваленты, полученные непрерывным литьем, из-за более крупнозернистой структуры и потенциальной пористости отливки, но они позволяют производить сложные компоненты почти чистой формы с меньшими отходами материала, чем обработка из твердого тела. Алюминиевая бронза, отлитая в песчаные формы (C95400 по ASTM B271 или B505), является стандартом для изготовления опорных плит больших мостов и тяжелых промышленных скользящих компонентов.
Износостойкие пластины из спеченного медного сплава производятся путем прессования и спекания смешанных порошков меди, олова и смазочных материалов с последующей калибровкой спеченной формы до конечных размеров. Пористая спеченная структура действует как резервуар для масла — когда пластина нагревается во время работы, тепловое расширение выкачивает масло на поверхность; когда оно остывает, масло втягивается обратно. Такое самосмазывающееся поведение делает пластины из спеченного медного сплава стандартом для низкоскоростных, слабонагруженных устройств, таких как подшипники бытовой техники, направляющие легкой техники и шарниры инструментов, где непрерывная или ручная смазка нецелесообразна.
Выбор подходящей износостойкой пластины из медного сплава для конкретного применения предполагает систематическую проработку условий эксплуатации и их сопоставление с вариантами сплава и конфигурации.
Даже самая лучшая износостойкая пластина из медного сплава будет работать хуже или преждевременно выйдет из строя, если она установлена неправильно, неправильно приработана или обслуживается без внимания к конкретным требованиям к скользящему контакту из медного сплава.
Во время установки убедитесь, что посадочная поверхность износостойкой пластины ровная, чистая и не имеет заусенцев или выступов, которые могут вызвать раскачивание или неравномерное контактное давление. Неравномерная опора концентрирует нагрузку на небольших участках пластины, повышая местное контактное давление намного выше расчетного среднего значения и ускоряя локальный износ. Надежно закрепите пластину, чтобы предотвратить истирание или микроподвижность на задней поверхности интерфейса. Для запрессованных или болтовых соединений убедитесь, что система крепления обеспечивает достаточную силу зажима во всем ожидаемом диапазоне рабочих температур.
Новые изнашиваемые пластины из медного сплава выигрывают от периода обкатки — периода работы при пониженных нагрузках и скоростях, позволяющих поверхностям скольжения приспособиться и создать твердую смазочную пленку (в пластинах с графитом) или полную масляную пленку (в пластинах с масляной смазкой). For graphite-embedded self-lubricating wear plates, the initial transfer film typically establishes within the first few hours of operation; during this period, higher friction and temperatures are normal. Для пластин из медного сплава, смазываемых маслом, перед первой эксплуатацией нанесите тонкий слой совместимой смазки или масла как на поверхность пластины, так и на встречную поверхность, даже если внешняя смазка будет подаваться автоматически во время работы.
Inspection intervals should be established based on the duty cycle and operating environment. Измеряйте толщину пластины через регулярные промежутки времени и сравнивайте ее с расчетной минимальной эксплуатационной толщиной — точкой, при которой требуется замена до того, как графитовые пробки (если есть) или материал опорной пластины исчерпаны. Храните записи измеренной толщины с течением времени; Внезапное увеличение скорости износа является ранним индикатором отказа смазки, проблемы загрязнения или ухудшения состояния встречной поверхности, которые следует исследовать до того, как пластина достигнет минимальной толщины.
Структура материала: Литая алюминиевая латунь CuZn25Al6Fe3Mn3, с графитовой вставкой. ...
Турбины из медных сплавов являются незаменимыми компонентами современных механических и энергетич...
Этот продукт представляет собой высококачественную медную гайку, изготовленную из оловянной бронз...
Эта зубчатая гайка на основе меди является высокопроизводительным компонентом. Он изготовлен из в...
Эта медная гайка специальной формы изготовлена из высококачественной алюминиевой бронзы в качес...
На любые вопросы и отзывы клиентов мы ответим терпеливо и тщательно.
Авторское право © 2025 Jiashan Tocree Machinery Co., Ltd. Все права защищены.
