Specificații bucșe din bronz aluminiu: aliaje, prelucrare și ghid de selecție

Atunci când un arbore încorporează în interiorul unei bucșe cu mult înainte de încheierea perioadei de garanție, defecțiunea este adesea atribuită materialului însuși. Din experiența mea cu piesele din bronz turnat, cauza reală este de obicei o combinație de calitate greșită a aliajului, lubrifiere insuficientă sau un proces de turnare care lasă stres rezidual și porozitate. Pentru bucșe din bronz aluminiu, răspunsul practic este de a trata bucșa ca un sistem: definiți mai întâi sarcina și mediul, apoi selectați compoziția, aspectul canelurii și traseul de prelucrare.

Ce face de fapt bronzul aluminiu

Bronzul de aluminiu este un aliaj de cupru în care aluminiul este principalul adaos, de obicei 8-12% din greutate. Se adaugă fier, nichel și mangan pentru a rafina boabele și pentru a crește rezistența. Rezultatul este un material pentru rulmenți care își păstrează capacitatea de încărcare la temperaturi ridicate și rezistă apei de mare, apei salmastre și multor fluide de proces chimic. Spre deosebire de bronzul de staniu, care rezistă la uzură în principal din cauza moliciunii și a particulelor încorporate, bronzul de aluminiu transportă sarcina prin propria sa suprafață tare, întărită prin muncă. De aceea, o bucșă din acest aliaj poate supraviețui într-un ghidaj de laminor sau într-o cutie de viteze marine unde o bucșă din alamă s-ar deforma în câteva săptămâni.

Nu ar trebui să vă gândiți la bronzul de aluminiu ca un înlocuitor pentru fiecare bucșă de bronz. Nu este cea mai ieftină opțiune și favorizează mișcarea lentă, grea și alternativă mai mult decât rotația de mare viteză. Atunci când designul necesită viteză mare la suprafață și lubrifiere continuă a filmului, un bronz cu plumb sau un bronz încorporat în grafit poate fi de fapt mai bun. Dar când arborele este lent, sarcina este mare, iar apa sau aburul continuă să spăleze grăsimea, bronzul de aluminiu este implicit de încredere.

Clasele aliajelor și ce înseamnă acestea

Nu există o singură rețetă de „bronz de aluminiu”. Calitățile de lucru sunt centrate pe 9-10% aluminiu cu o cantitate mică de fier. C95400, de exemplu, este un bronz turnat de aluminiu cu aproximativ 10,5% aluminiu, 4% fier și mai puțin de 1% nichel. O denumire europeană similară este CuAl9Fe4, care apare în propria noastră producție de aliaje de cupru. Conținutul de fier formează particule intermetalice dure care îmbunătățesc rezistența la uzură fără a necesita un tratament termic separat. Dacă mediul este foarte coroziv, bronzul nichel-aluminiu precum C95800 adaugă câteva procente de nichel și mai mult mangan, oferind o rezistență mai bună la cavitație și atacul de impact.

Diferențele contează pentru achiziții. Un cumpărător care specifică doar „bucșă din bronz aluminiu” poate primi un grad scăzut de aluminiu care arată la fel după prelucrare, dar eșuează rapid sub sarcini mari de șoc. Solicitați standardul exact, duritatea măsurată după prelucrare și practica reală de turnare a furnizorului. Tabelul de mai jos arată diferențele mari dintre aliajele comune de bucșe.

Când un desen scrie „CuAl9Fe4”, nu-l lăsați înlocuit cu o bucșă generală de bronz fără aprobare. Diferența de cost este mică în comparație cu timpul de oprire a procesului cauzat de o înlocuire prematură.

Cumpărătorii de prelucrare și turnare trec adesea cu vederea

Cea mai mare variabilă ascunsă în bucșele din bronz aluminiu este modul în care a fost realizat semifabricatul. Turnarea cu nisip este ieftină, dar adesea produce boabe grosiere și contracție internă. Tija turnată continuă este bună pentru bucșe cilindrice simple, dar nu poate produce cu ușurință flanșe mari sau caneluri complexe de ulei. Turnarea centrifugală este ideală pentru bucșele cu pereți grei, cu diametru mare, deoarece matrița de filare împinge gazul și impuritățile către alezaj, unde sunt îndepărtate prin prelucrarea ulterioară. Cele mai bune turnătorii folosesc o combinație de procese cu nisip, centrifuge și continue și acoperă întregul traseu de la topirea cuprului brut până la strunjirea finală.

Acest lucru contează deoarece bronzul de aluminiu are un interval de solidificare îngust. Dacă temperatura de turnare este prea mare sau viteza de răcire este neuniformă, veți obține incluziuni de zgură care apar ca gropi pe orificiul prelucrat. Acele gropi devin declanșatoare de fisuri sub sarcină ciclică. Deci, atunci când evaluați un furnizor, întrebați despre controlul chimiei metalelor, dimensiunea și tipul cuptorului de topire și inspecția pe care o efectuează înainte de a le întoarce. Un furnizor care topește și turnă propriul aliaj poate păstra compoziția într-o fereastră strânsă; un atelier de mașini care cumpără doar semifabricate de la raft are mai puțin control.

Bronz de tablă Bushing with Custom Oil Grooves Această bucșă din bronz de staniu este realizată prin turnare centrifugă și prelucrată cu caneluri de ulei personalizate. Oferă rezistență ridicată, rezistență bună la uzură și rezistență la coroziune, făcându-l potrivit pentru aplicații industriale grele. Vizualizare produs →

Caneluri și lubrifiere

Geometria de lubrifiere poate transforma o bucșă marginală într-una de încredere. Pentru bucșele din bronz de aluminiu lubrifiate cu grăsime, canelura spirală clasică de pe alezaj ajută la distribuirea grăsimii pe toată lungimea zonei de contact. Nu este un decor. Lățimea și adâncimea canelurii trebuie să se potrivească cu vâscozitatea grăsimii și cu viteza arborelui. Prea puțin adânc și grăsimea rămâne în centru; prea adânc și zona de contact scade, crescând presiunea și accelerând uzura.

Pentru echipamentele care funcționează uscat sau în care uleiul este nedorit, o bucșă din bronz aluminiu încorporată în grafit este o opțiune practică. dopurile din grafit acționează ca rezervoare de lubrifiant solid, astfel încât bucșa are nevoie doar de un frotiu inițial minim și poate funcționa la viteze mici luni de zile fără relubrifiere. Orientarea grafitului contează și ea: dopurile mai mari funcționează mai bine în medii murdare sau cu praf, în timp ce dopurile mai mici și mai dense funcționează mai silențios într-un ansamblu bine fixat.

Dacă mașina este supusă spălării cu apă sau aburului, aveți nevoie fie de un design cu caneluri fără grafit, fie de un grad rezistent la coroziune, deoarece apa poate scurge puțin grafit. În acest caz, o canelură spirală cu o unsoare compatibilă cu barieră de apă este adesea mai sigură decât să te bazezi numai pe lubrifiant solid.

Aluminiu Bronz Bushing with Spiral Grease Groove Această bucșă din bronz aluminiu are o canelură de grăsime prelucrată și rezistență ridicată. Conductivitatea sa termică excelentă și rezistența la coroziune îl fac potrivit pentru medii umede și cu temperaturi ridicate. Vizualizare produs →

În cazul în care bucșele din aluminiu și bronz își câștigă păstrarea

Cel mai puternic caz pentru bucșele din bronz aluminiu este în industriile în care sarcina este mare, mișcarea este lentă și mediul nu este prietenos. Echipamentele metalurgice, cum ar fi carcasele rulmenților laminoarelor și rolele transportoare ale cuptorului, sunt un candidat evident. Același lucru este valabil și pentru mașinile navei: arborii cârmei, glandele pupa și macaralele de punte funcționează toate în apă de mare, iar rezistența la coroziune a bronzului aluminiu este un beneficiu direct.

La mașinile grele, aplicația tipică este o articulație pivotantă sau oscilantă unde unghiul de mișcare este mic și forța de reacție este uriașă. Echipamentele miniere, șenilele și presele mari se potrivesc acestui profil. Pentru mașinile de turnare sub presiune, bucșele barelor de legătură și ghidajele căruciorului de injecție sunt încărcate cu impact și căldură; bronzul de aluminiu își menține geometria mult mai bine decât un bronz de staniu standard. Chiar și în echipamentele medicale, unde coroziunea și curățenia contează, bronzul de aluminiu apare în unele componente de antrenare cu sarcină mare și viteză mică. Lista practică de mai jos nu este exhaustivă, dar acoperă cele mai comune utilizări:

• Ghidajele laminoare și bucșe de carcasă
• Bucșe pentru cârmă și arborele elicei marine
• Bucșe de legătură pentru concasor minier și transportoare
• Ghidajele pentru bare pentru mașină de turnare sub presiune
• Plăci de uzură pentru glisare pentru presare grea

Dacă proiectați pentru unul dintre aceste sectoare, punctul de pornire corect este un calcul detaliat al sarcinii. Mulți furnizori locali și echipe de inginerie au experiență în aceste industrii exacte; de exemplu, pagina noastră de aplicații pentru mașini metalurgice prezintă modul în care piesele noastre personalizate sunt utilizate în acel mediu. Merită citit înainte de a specifica aliajul.

Exemple de aplicații pentru mașini metalurgice arata tipul de piese din bronz aluminiu care rezista in functionare continua.

Când bronzul de aluminiu este răspunsul greșit

Niciun material nu câștigă fiecare aplicație. Bronzul de aluminiu are un coeficient de frecare moderat ridicat atunci când este uscat, deci nu este cea mai bună alegere pentru jurnalele de mare viteză care au nevoie de o peliculă de ulei continuă. Pentru un arbore care se rotește la câteva mii de rpm, un bronz cu plumb sau o căptușeală babbitt va produce mai puțină căldură. Bronzul de aluminiu este, de asemenea, mai scump de prelucrat decât alama, așa că pentru piesele cu sarcină mică, unde costul determină designul, o bucșă din alamă poate fi perfect adecvată.

O altă defecțiune comună este încărcarea pe margine cauzată de deformarea arborelui. Bronzul de aluminiu poate suporta o sarcină statică mare, dar are nevoie totuși de o lungime suficientă pentru a răspândi sarcina. O bucșă scurtă, de diametru mic, care rulează pe un arbore îndoit, va eșua indiferent de aliaj. În aceste cazuri, soluția este o suprafață exterioară sferică pe bucșă sau un design cu auto-aliniere, nu un material diferit.

În cele din urmă, verificați duritatea arborelui și finisarea suprafeței. Bronzul de aluminiu lucrează mai greu în timpul rulării, iar dacă arborele este moale sau aspru, suprafața bucșei poate uza jurnalul în loc de invers. Un arbore placat cu crom sau întărit este adesea recomandat pentru o utilizare îndelungată.

Aprovizionare de la un furnizor care controlează întregul lanț

Cea mai practică modalitate de a evita problemele ascunse de calitate este să cumpărați de la o companie care controlează atât turnarea, cât și prelucrarea de precizie. Când aceeași fabrică topește aliajul de cupru, toarnă semifabricatul și apoi întoarce, găurește și șlefuiește alezajul, etapele procesului nu sunt ascunse în spatele programelor de expediere separate. Acest lucru scurtează bucla de feedback de calitate. Dacă o verificare dimensională eșuează, atelierul de mașini poate informa imediat echipa de turnătorie, iar următoarea turnare este ajustată înainte ca alte sute de semifabricate să fie făcute.

În propria noastră fabrică, cuptorul de topire a cuprului și centrifugele sunt în aceeași clădire cu unitățile de strunjire și frezare CNC. Producem multe piese nestandard – de la o bucșă filetată mică până la un manșon de cupru cu diametrul de 2 metri – și putem realiza plăci de glisare lungi de până la 4 metri. Această scară necesită o proiectare atentă și de turnare. Atunci când un client furnizează un desen cu CuAl9Fe4 sau o calitate similară de bronz aluminiu, putem urmări numărul de căldură și analiza chimică asociată pentru fiecare piesă livrată.

Înainte de a efectua o comandă repetată, solicitați furnizorului un exemplu de înregistrări de calitate pe o piesă similară din bronz aluminiu. Doriți să vedeți certificatul de material, raportul dimensional și măsurarea finisajului suprafeței. Dacă nu le pot furniza pe toate trei dintr-un singur proces intern, probabil că aveți de-a face cu un comerciant, nu cu un producător. Pentru o privire mai profundă asupra diferențelor dintre bucșe și rulmenți din bronz aluminiu, puteți citi ghidul nostru tehnic pe acest subiect. Acesta acoperă tabelele de proprietăți și logica de selecție pe care le folosim în munca de zi cu zi.

Ghidul nostru complet pentru bucșe și rulmenți din bronz aluminiu explică mai detaliat tabelele de proprietăți și criteriile de selecție.

Aluminiu Bronz Hobbed Nut for Corrosive Environments Această piuliță din aluminiu și bronz oferă rezistență și duritate ridicate la tracțiune. Rezistența sa excelentă la coroziune îl face ideal pentru aplicații marine și chimice unde durabilitatea este critică. Vizualizare produs →