Technik, ktorý každých šesť týždňov vymieňa tukom mazané puzdro z pevného bronzu, môže často predĺžiť interval na viac ako rok prechodom na puzdro zo spekaného bronzu impregnovaného olejom, zatiaľ čo tá istá spekaná časť čoskoro zlyhá pri nepretržitom vysokom zaťažení a vysokej rýchlosti, ktorá si vyžaduje hustú stenu a vonkajší prívod oleja z pevného bronzu. Pórovitosť je to, čo ich oddeľuje.
Čo oddeľuje spekané a pevné bronzové puzdrá
Spekané bronzové puzdrá sa vyrábajú zhutňovaním bronzového prášku a jeho spekaním do poréznej štruktúry, v ktorej je uložený olej, zatiaľ čo pevné bronzové puzdrá sú opracované z úplne hustej liatej alebo extrudovanej tyče a spoliehajú sa na mazivo dodávané zvonka vývrtu. Tento jeden rozdiel riadi každé ďalšie porovnanie v tomto článku.
Spekaná cesta: prášok, lis a pec
Bronzový prášok sa lisuje v matrici do takmer konečného tvaru a zahrieva sa v peci, aby sa častice spojili, pričom zostane kontrolovaná 15 až 25 percent siete prepojených pórov, ktoré sú vákuovo impregnované olejom. Proces má takmer čistý tvar, vďaka čomu sú spekané puzdrá efektívne pre štandardné metrické veľkosti a veľký objem. Ak sa pod poréznou vrstvou vyžaduje pevnejší oceľový plášť, spoločnosť Zhejiang Shuangnuo Bearing Technology Co., Ltd. dodáva takýto dizajn ako olej zadržiavacie bimetalové ložisko so sintrovanou medenou vrstvou na oceľovej podložke .
Pevné bronzové puzdrá začínajú ako odstredivé alebo kontinuálne liate tyče a sú dokončené sústružením, vŕtaním a preťahovaním. Neexistuje žiadna zámerná pórovitosť, takže stena je úplne hustá, nesie vyššie namáhanie a umožňuje veľké priemery, prírubové telesá, drážky pre perá, olejové drážky a neštandardné zliatiny, ako je hliníkový bronz alebo vysokoolovnatý cínový bronz.
Spekané bronzové puzdro je lisovaný a spekaný pórovitý bronzový komponent, ktorý uchováva olej v 15 až 25 percentách prepojených pórov a uvoľňuje ho tepelnou expanziou počas prevádzky. Pevné bronzové puzdro je plne obrobená súčiastka, ktorá závisí od maziva alebo oleja dodávaného zvonka vrtu alebo od zátok s pevným mazivom zabudovaných do steny.
Štrukturálne rozdiely, ktoré rozhodujú o výkone
Pórovitosť je jedinou vlastnosťou, ktorá rozdeľuje tieto dve rodiny puzdier, pretože vytvára samostatné zásobníky oleja za cenu pevnosti v tlaku, rázovej húževnatosti a maximálnej prevádzkovej teploty.
Štrukturálne a prevádzkové porovnanie puzdier zo spekaného bronzu a plného bronzu.
Nehnuteľnosť
Puzdro zo spekaného bronzu
Pevné bronzové puzdro
Pórovitosť
15 až 25 percent, vzájomne prepojené
V podstate nula
Skladovanie oleja
Vnútorné póry, vákuovo impregnované
Žiadne; je potrebné vonkajšie mazivo alebo olej
Typický limit PV pri nízkej rýchlosti (MPa-m/s)
1,8 impregnované olejom
5.6 s opracovanými olejovými drážkami
Relatívna statická nosnosť
Približne 50 percent pevnej látky rovnakej veľkosti
Základná čiara (najvyššia)
Maximálny praktický priemer
Obmedzené lisovacou a spekacou pecou
Obmedzené iba odlievaním a obrábaním
Tolerancia otvoru
IT6 až IT7 po dimenzovaní
Obrábané IT5 až IT7
20-percentné porézne spekané bronzové puzdro nesie zhruba polovičnú statickú záťaž v porovnaní s rovnako veľkým pevným bronzovým puzdrom, napriek tomu môže bežať tisíce hodín bez vonkajšieho maziva.
Nosnosť, limity PV a životnosť
Pre nepretržité vysoké zaťaženie je bezpečnejším materiálom pevný bronz; pre mierne zaťaženie s bezúdržbovou prevádzkou je pracovným riešením spekaný bronz. Technická skratka je PV limit, súčin ložiskového tlaku a posuvnej rýchlosti.
Typické olejom impregnované sintrované puzdro má menovitý výkon blízko 1,8 MPa-m/s v nepretržitej nízkorýchlostnej prevádzke, zatiaľ čo drážkované plné puzdro s núteným prívodom oleja dosahuje približne 5,6 MPa-m/s; praktické dôsledky sú zahrnuté v našom Bronzové puzdro FV limity a stratégia upgradu sprievodca.
15 – 25 % Prepojená pórovitosť v spekanom bronze; takmer nula v pevnom bronze
2x Vyššia statická zaťažiteľnosť masívneho bronzu pri rovnakých rozmeroch
1.8 Typický PV limit (MPa-m/s) pre olejom impregnované spekané puzdro
5.6 Typický limit PV (MPa-m/s) pre drážkované plné puzdro s prívodom oleja
Typické konštrukčné hodnoty v MPa-m/s pre puzdrá na kalených hriadeľoch pri povrchových rýchlostiach pod 0,5 m/s. Skutočné limity závisia od teploty, chladenia a povrchovej úpravy hriadeľa.
Životnosť opotrebovania sa riadi rovnakým vzorom. Plne namazaný plný bronz si drží geometriu vývrtu dlhšie pri rýchlosti, takže spekaný bronz je zriedka špecifikovaný pre kontinuálne sa otáčajúce hriadele nad 0,5 m/s, pokiaľ nie je zaťaženie ľahké. Pri oscilácii, stop-štart alebo pri slabom mazaní spekaný bronz často lepšie prežije, pretože nezávisí od maznice, ktorá dosiahne korunu otvoru. Tvrdosť hriadeľa nad HRC 45 a povrchová úprava jemnejšia ako Ra 0,8 sa odporúčajú pre obe; hlbší pohľad životnosť puzdra zo sintrovaného verzus liateho bronzu sa objaví v našej analýze údržby.
Trenie, tvorba filmu a správanie pri behu
Spekaný bronz vytvára svoj vlastný olejový film bez externého prívodu, zatiaľ čo pevný bronz potrebuje drážky a zdroj maziva, ale po namazaní znáša oveľa drsnejší nepretržitý chod.
Spekaný mechanizmus je tepelný: ako hriadeľ ohrieva vývrt, olej v póroch expanduje na povrch a vytvára hraničný film; keď ložisko vychladne, olej sa nasaje späť. Zásoba je obmedzená a prípadne potrebuje opätovnú impregnáciu. Pevný bronz nemôže uchovávať olej, takže trenie závisí od geometrie drážky, viskozity a tlaku prívodu; keď sú správne, beží chladnejšie a pri rýchlosti drží vôľu oveľa dlhšie.
Tam, kde je vonkajší olej neprijateľný, ale prevádzka je príliš náročná na hladkú poréznu stenu, použite liate bronzové puzdro s pevnými mazacími zátkami, ako napr. Samomazné ložisko z liateho bronzu JDB600 , dodáva hustú štruktúru pevného bronzu so zabudovaným prívodom suchého maziva.
Prevádzka je oscilačná, stop-štart alebo prerušovaná
Zaťaženie je mierne a povrchová rýchlosť zostáva nízka
Štandardné metrické veľkosti a objemy výroby nad 1000 kusov
Vyberte pevný bronz, keď
Rýchlosť hriadeľa a PV sú vysoké a nepretržité
Statické alebo nárazové zaťaženie sa blíži k hraniciam spekaného materiálu
K dispozícii je prívod chladenia a mazania
Sú potrebné veľké otvory, príruby, drážky pre pero alebo neštandardné zliatiny
Náklady, tolerancie a výrobné obmedzenia
Spekaný bronz vyhráva pri veľkom objeme a štandardných veľkostiach; masívny bronz víťazí tam, kde je hnacou silou flexibilita obrábania, veľké otvory alebo neštandardné zliatiny.
Spekanie má náklady na nástroje, ktoré sa amortizujú podľa objemu, po čom nasledujú nízke náklady na materiál na kus a obrábanie. Pevná cesta využíva liatu tyč a platí za každý otočený čip, ale nepotrebuje matricu, takže je lacnejšia na jednorazové opravy a prototypy. Veľkosť lisu a pece tiež obmedzuje spekané časti na kompaktné priemery, zvyčajne pod 150 mm, zatiaľ čo pevný bronz môže dosiahnuť niekoľko stoviek milimetrov.
Sintrované puzdro je spravidla ekonomické od 500 do 1000 kusov; nižšie je opracovaný masívny bronz zvyčajne lacnejší na puzdro.
Tolerancie sa líšia z rovnakého dôvodu. Spekané puzdrá sú dimenzované alebo razené po spekaní a bežne držia otvory IT6 až IT7; opracovaný pevný bronz drží IT5 až IT7 s plnou kontrolou sústrednosti, pravouhlosti príruby a povrchovej úpravy, čo je presne to, tolerancia bezolejového bronzového puzdra a návod na inštaláciu vysvetľuje z praktického hľadiska.
Výberový proces v štyroch krokoch
Definujte zaťaženie, rýchlosť, prístup k mazaniu a objem výroby; správna rodina puzdier je potom zrejmá.
Vypočítajte hodnotu PV v prevádzkovom bode a porovnajte ju s referenčnými hodnotami 1,8 a 5,6 MPa-m/s vyššie. Ak hodnota prekročí hranicu spekania pri požadovanej životnosti, prejdite na pevný bronz.
Skontrolujte prístup k mazaniu. Ak je ložisko uzavreté, bez dozoru alebo znečistené, vnútorná olejová rezerva spekaného bronzu je rozhodujúcou výhodou.
Nastavte rozmery otvoru, toleranciu, príruby a množstvo. Štandardné metrické veľkosti nad 500 kusov uprednostňujú spekané; veľké otvory, neštandardné zliatiny a krátke chody uprednostňujú opracovaný pevný bronz.
Zloženie materiálu a mechanické údaje si overte u výrobcu. Zhejiang Shuangnuo Bearing Technology Co., Ltd. poskytuje spektrochemické analýzy a správy o mechanických skúškach pre spekané aj liate bronzové výrobky.
Pre kompaktné vysoko zaťažené zostavy bez prístupu údržby, an Spekané ložisko na báze bronzu SF1B z rodiny SF-1 je praktickou strednou možnosťou, pretože jej prekrytie z polymérovej zmesi zvyšuje nosnosť a zároveň udržuje vŕtanie bezúdržbové.
Krátke odpovede na otázky, ktoré inžinieri kladú najčastejšie pri porovnávaní týchto dvoch materiálov puzdier.
Je spekaný bronz pevnejší ako plný bronz?
Nie. Pórovitosť, ktorá umožňuje spekanému bronzu uchovávať olej, tiež znižuje jeho pevnosť v tlaku a v ťahu. Typické puzdro zo spekaného bronzu nesie zhruba polovičné statické zaťaženie ako puzdro z masívneho bronzu rovnakej veľkosti, takže pevný bronz je špecifikovaný vždy, keď medza klzu dominuje dizajnu.
Ktoré puzdro vydrží dlhšie, spekané alebo z masívneho bronzu?
Závisí to od mazania. Bez vonkajšieho maziva spekaný bronz zvyčajne vydrží suchý pevný bronz, pretože jeho póry uvoľňujú olej presne tam, kde trenie zahrieva vŕtanie. Pri rovnakom mazaní pevný bronz dlhšie odoláva opotrebovaniu pri vysokej rýchlosti a vysokej PV, pretože jeho hustá stena si zachováva vôľu a lepšie odvádza teplo.
Môže spekané bronzové puzdro bežať bez oleja?
Na tisíce hodín áno, ale nie navždy. Olej uložený v póroch sa spotrebúva odparovaním, oxidáciou a migráciou a puzdro musí byť nakoniec znovu impregnované alebo vymenené. Prerušovaná a oscilujúca prevádzka túto dobu predlžuje; nepretržitá vysokorýchlostná služba ho výrazne skracuje.
Aké tolerancie sú k dispozícii pre bronzové puzdrá?
Spekané bronzové puzdrá sú dimenzované po spekaní a typicky majú tolerancie otvoru IT6 až IT7. Masívne bronzové puzdrá sú opracované a môžu byť držané na IT5 až IT7 s kontrolou kruhovosti, sústrednosti, pravouhlosti príruby a povrchovej úpravy. Obidve cesty sú prispôsobené prírubovým, utesneným alebo neštandardným zliatinovým variáciám.