ตลับลูกปืนเลื่อนอะลูมิเนียมบรอนซ์: คุณสมบัติ การออกแบบ และคู่มือการเลือก

โรงถลุงเหล็กแห่งหนึ่งได้ติดต่อกับ Jiashan Tocree Machinery เกี่ยวกับตลับลูกปืนที่ยังคงทำงานล้มเหลวบนแขนถ่ายโอนเหล็กแท่ง บูชเดิมเป็นทองแดงดีบุกตะกั่ว ทาจาระบีหนึ่งครั้งในการประกอบ จากนั้นปล่อยทิ้งไว้ให้โดนสะเก็ดโรงสี น้ำหล่อเย็น และความร้อน มันสึกหรอเกินกว่าจะกวาดล้างได้ในเวลาประมาณหกสัปดาห์ สิ่งที่เปลี่ยนทดแทนคือบูชอะลูมิเนียมบรอนซ์หล่อพร้อมร่องจาระบีที่ออกแบบใหม่ และการตรวจสอบครั้งแรกหลังจากหกเดือนพบว่ามีการสึกหรอเพียงเล็กน้อยและสม่ำเสมอเท่านั้น ผลลัพธ์นั้นไม่ใช่โชค มันเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อมีการเลือกโลหะผสมของตลับลูกปืนโดยเทียบกับหน้าที่ที่แท้จริงมากกว่าที่จะเลือกจากแค็ตตาล็อก

ตลับลูกปืนเลื่อนอะลูมิเนียมบรอนซ์เป็นคุณสมบัติที่เหมาะสมเมื่อตลับลูกปืนธรรมดาต้องรับน้ำหนักมาก ดูดซับแรงกระแทกหรือการสั่นอย่างต่อเนื่อง ทนต่อฝุ่นและน้ำ และอยู่รอดได้ด้วยการหล่อลื่นที่จำกัด มีความแข็งแกร่งกว่าโลหะผสมทองแดงอื่นๆ ส่วนใหญ่ ทนทานต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลและอุตสาหกรรม และวิ่งบนเหล็กชุบแข็งโดยไม่เกิดการกัดกร่อน การแลกเปลี่ยนคือต้นทุน: อลูมิเนียมบรอนซ์มีราคาแพงกว่าบรอนซ์ตะกั่วหรือดีบุกมาตรฐาน วิศวกรจึงควรใช้ตลับลูกปืนเมื่อเงื่อนไขเหมาะสมกับคุณภาพ จากนั้นจึงออกแบบตลับลูกปืนอย่างถูกต้องเมื่อเลือกวัสดุแล้ว

อะไรทำให้อะลูมิเนียมบรอนซ์เป็นวัสดุตลับลูกปืนเลื่อนที่แข็งแกร่ง

อลูมิเนียมบรอนซ์เป็นตระกูลของโลหะผสมทองแดงซึ่งมีอลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบโลหะผสมหลัก โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 8% ถึง 14% โดยเติมเหล็ก นิกเกิล หรือแมงกานีสเพื่อปรับแต่งโครงสร้าง เกรดตลับลูกปืนเลื่อนทั่วไป ได้แก่ CuAl9Fe4 และ CuAl10Fe5Ni4 ส่วนประกอบจะถูกหล่อก่อน จากนั้นจึงกลึงเป็นบุชชิ่ง แหวนรองกันรุน แผ่นสไลด์ แผ่นกันสึก และรูปแบบแบริ่งอื่นๆ

คุณสมบัติสี่ประการอธิบายประสิทธิภาพของตลับลูกปืนเลื่อน:

• มีความแข็งแรงสูง อลูมิเนียมบรอนซ์หล่อมักมีความต้านทานแรงดึงที่ 450–700 เมกะปาสคาล ซึ่งใกล้เคียงกับเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง ตลับลูกปืนสามารถรับแรงกดบนพื้นผิวได้สูงกว่าก่อนที่วัสดุจะออก ซึ่งช่วยยืดอายุโดยตรงในข้อต่อที่รับน้ำหนักมาก
• ต้านทานการทรยศ ในระหว่างการเลื่อน พื้นผิวจะแข็งตัวเล็กน้อย และเกิดฟิล์มอะลูมิเนียมออกไซด์บนบริเวณที่ถู ฟิล์มดังกล่าวป้องกันการเชื่อมระหว่างโลหะกับโลหะ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการครูดและการยึดเกาะระหว่างโลหะผสมทองแดงกับเหล็ก
• ความต้านทานการกัดกร่อน ชั้นออกไซด์เดียวกันช่วยปกป้องโลหะผสมในน้ำทะเล บรรยากาศอุตสาหกรรม และสภาพแวดล้อมกระบวนการต่างๆ ดังนั้นตลับลูกปืนจึงไม่ต้องใช้ฟิล์มจาระบีเพื่อคงความทนทานต่อการกัดกร่อน
• ความทนทานต่อแรงกระแทก อลูมิเนียมบรอนซ์ดูดซับแรงกระแทกและการเยื้องศูนย์เล็กน้อยโดยไม่แตกร้าว ซึ่งทำให้ใช้งานได้ในรถขุด เครื่องอัด และอุปกรณ์ขนถ่าย

สำหรับตลับลูกปืนเลื่อน การผสมผสานระหว่างความสามารถในการรับน้ำหนักและความต้านทานการครูดคือสิ่งที่แยกอะลูมิเนียมบรอนซ์ออกจากตระกูลทองแดงผสมอื่นๆ

อลูมิเนียมบรอนซ์กับดีบุกบรอนซ์: วิธีเลือก

เริ่มต้นด้วยข้อสรุป เลือกอลูมิเนียมบรอนซ์เมื่อรับภาระหนัก สภาพแวดล้อมมีการกัดกร่อนหรือสกปรก หรือการหล่อลื่นไม่แน่นอน เลือกดีบุกบรอนซ์เมื่อแบริ่งรับน้ำหนักน้อย หล่อลื่นด้วยน้ำมันอย่างต่อเนื่อง และป้องกันการปนเปื้อน

ดีบุกบรอนซ์มีความนุ่มกว่าและเปลี่ยนรูปได้ง่ายกว่า ซึ่งช่วยให้สอดคล้องกับการวางแนวของเพลาที่ไม่ตรงและฝังอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนขนาดเล็กไว้ในระบบน้ำมันที่สะอาด อลูมิเนียมบรอนซ์คงรูปร่างและต้านทานการสึกหรอจากการเสียดสี ซึ่งสำคัญเมื่อฟิล์มน้ำมันบาง ตลับลูกปืนสัมผัสกับตะกรันหรือฝุ่น หรือมีภาระสูงพอที่จะบีบสารหล่อลื่นออกมา สำหรับตลับลูกปืนที่เคลื่อนที่ช้าและรับน้ำหนักมาก อลูมิเนียมบรอนซ์เป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยกว่า

สำหรับการเปรียบเทียบกลุ่มโลหะผสมและขีดจำกัดเชิงปฏิบัติโดยละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูของเรา คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับบูชและแบริ่งอลูมิเนียมบรอนซ์ .

การกวาดล้าง ความแข็งในการผสมพันธุ์ และการออกแบบการหล่อลื่น

การเลือกใช้วัสดุเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของงานวิศวกรรม ตลับลูกปืนเลื่อนอะลูมิเนียมบรอนซ์ยังคงขึ้นอยู่กับตัวเลขสามตัวที่ถูกต้อง: ระยะห่างระหว่างการทำงาน ความแข็งของพื้นผิวการผสมพันธุ์ และรูปทรงการหล่อลื่น

อะลูมิเนียมบรอนซ์ทำงานได้ดีที่สุดบนพื้นผิวเหล็กที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนในช่วง 40–55 HRC ซึ่งสุดท้ายจะมีค่าประมาณ 0.4–0.8 µm Ra เพลาอ่อนจะสึกหรอเร็วกว่าตลับลูกปืน และการเปลี่ยนเพลายาวจะมีราคาแพงกว่าการเปลี่ยนบุชชิ่งมาก หากชิ้นส่วนผสมพันธุ์ไม่สามารถชุบแข็งได้ ให้คาดหวังอายุการใช้งานโดยรวมที่สั้นลง และวางแผนช่วงการตรวจสอบการสึกหรอตามลำดับ

ระยะห่างระหว่างวิ่งสำหรับบูชอลูมิเนียมบรอนซ์มักจะตั้งให้ใหญ่กว่าดีบุกบรอนซ์ที่นิ่มกว่าเล็กน้อย เนื่องจากโลหะผสมที่แข็งกว่าจะชดเชยการขยายตัวจากความร้อนและการบิดเบี้ยวของการกดพอดีได้น้อยกว่า เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับเพลาเหล็กกราวด์ ให้ใช้เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาประมาณ 0.1% สำหรับการหมุนอย่างต่อเนื่อง จากนั้นเพิ่มค่าเผื่ออุณหภูมิในการทำงานและโหลดแบบวน ความพอดีที่แน่นเกินไปเป็นสาเหตุของความล้มเหลวที่พบบ่อยกว่าระยะห่างที่มากเกินไปเล็กน้อย

ร่องน้ำมันกระจายสารหล่อลื่นอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งโซนรับน้ำหนัก ร่องแนวแกนตรงเหมาะกับการเคลื่อนที่แบบสั่น ร่องเส้นรอบวงเหมาะกับการหมุนอย่างต่อเนื่อง และรูปแบบกากบาทหรือเกลียวเหมาะกับแรงถอยหลัง ขอบร่องจะต้องเรียบและลบคม ขอบคมจะขูดฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นออกและกับดักจะสึกหรอเศษขยะ เมื่อทิศทางการรับน้ำหนักไม่คงที่ วิธีการแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดที่เชื่อถือได้มักเป็นบุชชิ่งที่มีร่องจาระบีด้วยเครื่องจักร แทนที่จะเป็นช่องตัดภาคสนาม เนื่องจากรูปทรงการตัดด้วยมือแตกต่างกันไปตามความกว้างและความลึก

บูชทรงกระบอกอลูมิเนียมบรอนซ์พร้อมร่องจาระบีกลึง ปลอกตรงนี้ผสมผสานอะลูมิเนียมบรอนซ์ ZCuAl10Fe3 เข้ากับร่องจาระบีที่กลึงด้วยเครื่องจักรอย่างแม่นยำ ให้ความแข็งแรงสูง การนำความร้อน และความเหนียวทนแรงกระแทกสำหรับงานหนัก การแกว่ง หรือถอยหลัง ดูผลิตภัณฑ์ →

การคำนวณการคัดกรองอย่างรวดเร็วคือค่า PV: ความดันคูณด้วยความเร็วการเลื่อน อะลูมิเนียมบรอนซ์ทนแรงดันสูงที่ความเร็วต่ำ แต่แรงดันที่ยอมรับได้จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อความเร็วในการเลื่อนเพิ่มขึ้น แบริ่งสั่นที่เคลื่อนที่เพียงไม่กี่องศาต่อจังหวะสามารถทำงานที่ความดันพื้นผิวสูงกว่าวารสารที่หมุนอย่างต่อเนื่อง ใช้ขีดจำกัด PV ที่ผู้ผลิตกำหนดไว้สำหรับเกรดเฉพาะแทนที่จะเป็นตารางที่พิมพ์ทั่วไป และยืนยันด้วยการทดสอบแบบเปรียบเทียบหากการใช้งานมีความสำคัญ

ที่ซึ่งตลับลูกปืนเลื่อนอะลูมิเนียมบรอนซ์พิสูจน์ตัวเองแล้ว

ดูสภาพการทำงานจริงและการใช้งานตามตรง:

• เครื่องจักรทางโลหะวิทยา โต๊ะลูกกลิ้ง กรรไกร แขนถ่ายโอน และไกด์ลูกล้อทำงานด้วยความร้อน มีฝุ่นมาก และมักถูกล้างด้วยน้ำ ของเรา ภาพรวมการใช้งานเครื่องจักรโลหะวิทยา แสดงรายการชิ้นส่วนและสภาพการทำงานทั่วไป
• เครื่องจักรทางทะเล การกัดกร่อนของน้ำทะเลบวกกับหางเสือ สารกันโคลง เครื่องกว้าน และเกียร์ดาดฟ้า ทำให้อะลูมิเนียมบรอนซ์เป็นวัสดุมาตรฐานสำหรับแบริ่งแบบแช่น้ำและแบบสาดโซน
• อุปกรณ์ก่อสร้างและเหมืองแร่ขนาดใหญ่ จุดหมุนบนรถขุด เครื่องบด และสายพานลำเลียงต้องเผชิญกับแรงกระแทกและฝุ่นที่มีฤทธิ์กัดกร่อนซึ่งจะทำให้โลหะผสมที่อ่อนตัวลงอย่างรวดเร็ว
• เครื่องหล่อ. ความร้อน แรงจับยึด และการเข้าถึงสารหล่อลื่นอย่างจำกัด ส่งผลให้ตลับลูกปืนธรรมดาถึงขีดจำกัด อลูมิเนียมบรอนซ์ยังคงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงได้ดีกว่าดีบุกบรอนซ์
• อุปกรณ์ปิโตรเลียม ปั๊ม วาล์ว และส่วนประกอบแท่นขุดเจาะมักจะทำงานอยู่ห่างจากทีมงานซ่อมบำรุงและมีสารหล่อลื่นที่ปนเปื้อน ดังนั้นตลับลูกปืนจึงต้องทนต่อช่วงเวลาที่ยาวนานระหว่างเหตุการณ์การบริการ

การใช้งานเลื่อนแบบเรียบใช้วัสดุอลูมิเนียมบรอนซ์แบบเดียวกันในรูปแบบของแผ่นแบริ่งและแผ่นสไลด์แทนที่จะเป็นบุชชิ่งแบบกลม เมื่อการออกแบบต้องใช้รูปทรงเรขาคณิตที่เรียบ เช่น ทางเลื่อน แผ่นรองรับ หรือหน้าดัน แผ่นแบริ่งทองแดงที่กลึงด้วยเครื่องจักรจะให้ประสิทธิภาพของโลหะผสมแบบเดียวกันในรูปแบบแผ่น

แผ่นแบริ่งทองแดงดีบุกทองแดงสำหรับพื้นผิวเลื่อนแบบเรียบ แผ่นแบริ่งทองแดงแบบแบนที่ผลิตอย่างแม่นยำจากทองแดงดีบุก CuSn12 ให้ความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อนสำหรับทางเลื่อน แผ่นรองรับ และหน้ายื่นในอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง ดูผลิตภัณฑ์ →

คุณภาพการหล่อและการตัดเฉือนเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งานที่แท้จริง

ตลับลูกปืนอลูมิเนียมบรอนซ์ที่ทำจากโลหะผสมที่ถูกต้องจะยังคงใช้งานไม่ได้ตั้งแต่เนิ่นๆ หากการหล่อมีการหดตัวหรือมีความพรุน หรือหากการตัดเฉือนทำให้พื้นผิวฉีกขาด เนื่องจากวัสดุนี้ถูกเลือกสำหรับงานหนัก คุณภาพการผลิตจึงมักจะเป็นตัวกำหนดความแตกต่างระหว่างตลับลูกปืนแบบหกสัปดาห์และตลับลูกปืนแบบสิบสองเดือน

ผู้ผลิตที่เทโลหะผสมทองแดงของตัวเองจะควบคุมเคมีตั้งแต่เริ่มต้น Jiashan Tocree ดำเนินธุรกิจเตาหลอมและเครื่องหล่อแบบแรงเหวี่ยงของตัวเอง โดยผลิตโลหะผสมทองแดงประมาณ 2,300 ตันต่อปี การหล่อและการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำภายใต้หลังคาเดียวกันช่วยขจัดความเสี่ยงของใบรับรองวัสดุที่ไม่ตรงกัน ลดเวลาในการผลิตสำหรับรูปทรงที่ไม่ได้มาตรฐาน และปล่อยให้ทีมวิศวกรคนเดียวกันรับผิดชอบทั้งโครงสร้างดิบและพิกัดความเผื่อขั้นสุดท้าย

บริษัทตัดเฉือนบุชชิ่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 1.5–2 เมตร และแผ่นสไลด์ยาวสูงสุด 4 เมตร กว้าง 400 มม. และหนา 100 มม. สำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ ห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมอุณหภูมิและการวางแผนเส้นทางเครื่องมืออย่างระมัดระวังเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาพิกัดความเผื่อทางเรขาคณิต ซึ่งหากไม่เช่นนั้นแล้วจะไม่สามารถรับประกันได้

แม้แต่เส้นผ่านศูนย์กลางทั่วไป ระเบียบวินัยในการตัดเฉือนก็ยังเหมือนเดิม บุชชิ่งสีบรอนซ์มาตรฐานเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับการประเมินค่าความคลาดเคลื่อนของรู ความกลม และผิวสำเร็จก่อนที่จะดำเนินการกับชิ้นส่วนแบบกำหนดเองทั้งหมด

บูชบรอนซ์ดีบุกหล่อแบบแรงเหวี่ยงพร้อมร่องน้ำมันแบบกำหนดเอง บูชบรอนซ์นี้ผลิตขึ้นโดยการหล่อแบบแรงเหวี่ยงพร้อมตัวเลือกร่องน้ำมันด้านในและด้านนอก ให้ความต้านทานแรงดึง ความแข็ง และความต้านทานการกัดกร่อนสูง เพื่อประสิทธิภาพของตลับลูกปืนที่ทนทาน ดูผลิตภัณฑ์ →

รูปแบบการหล่อลื่นในตัวเองสำหรับตำแหน่งที่ไม่สามารถเข้าถึงได้

ตำแหน่งตลับลูกปืนบางตำแหน่งไม่สามารถหล่อลื่นซ้ำได้: หมุดหมุนแบบปิดผนึก อุปกรณ์ใต้น้ำที่จมอยู่ใต้น้ำ กลไกการกำหนดดัชนี และอุปกรณ์ภายในการ์ดหรือห้องปลอดเชื้อ ในกรณีดังกล่าว ควรประเมินตัวแปรที่มีการหล่อลื่นในตัวเองแบบแข็งที่มีกราไฟต์หรือเม็ดมีด PTFE วัสดุฐานและเส้นทางการหล่อเหมือนกันกับอลูมิเนียมบรอนซ์ธรรมดา แต่เม็ดน้ำมันหล่อลื่นแข็งจะถูกกดเข้ากับผนังและปล่อยฟิล์มระหว่างการเลื่อน

อย่าคาดหวังว่าขีดจำกัด PV ที่ทำงานแบบแห้งจะตรงกับแบริ่งอะลูมิเนียมบรอนซ์ที่ป้อนด้วยจาระบี ตัวเลขจะต่ำกว่า และควรตรวจสอบตัวเลือกเทียบกับหน้าที่จริง ในกรณีที่เป็นไปไม่ได้ที่จะทำการหล่อลื่นซ้ำ การผสมผสานระหว่างเปลือกโลหะผสมทองแดงที่แข็งแกร่งและสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งที่ฝังอยู่ถือเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริง

ข้อมูลจำเพาะในทางปฏิบัติสำหรับตลับลูกปืนเลื่อนอะลูมิเนียมบรอนซ์ไม่ใช่หมายเลขแค็ตตาล็อกเดียว เป็นกล่องโหลด เกรดโลหะผสม แผนการหล่อลื่น และผู้ผลิตที่สามารถดำเนินการทั้งการหล่อและการตัดเฉือนตามพิกัดความเผื่อที่ต้องการ ใช้อลูมิเนียมบรอนซ์ในกรณีที่ดีบุกบรอนซ์อ่อนเกินไป มีน้ำหรือการกัดกร่อน หรือในกรณีที่ไม่สามารถหล่อลื่นซ้ำได้ ออกแบบร่องน้ำมัน ชุบผิวผสมพันธุ์ให้แข็ง และยืนยันหมายเลข PV กับโรงหล่อก่อนทำการสั่งซื้อ เมื่อทำอย่างถูกต้อง ตลับลูกปืนจะกลายเป็นส่วนสุดท้ายของเครื่องจักรที่คุณต้องกังวล