A legtöbb mérnök, aki eltér a babbitt fémtől, ugyanazt a két problémát említi: a gyenge teherbírást magas hőmérsékleten és a gyakori újraöntési ciklusokat, amelyek megnövelik a karbantartási költségeket. A magas ón alumínium csapágyak – AlSn20Cu ötvözetrendszerre építve – mindkettőt megoldják. A 20%-os ón-alumíniumötvözet réteg acél hátlaphoz való ragasztásával olyan kifáradási szilárdságot biztosítanak a fehér fémnek, amelyet a hagyományos babbit nem tud 40°C felett.
Mi az a magas ón alumínium csapágy?
A magas ón-alumínium csapágy egy bimetál siklócsapágy, amely két kötött rétegből áll: egy alacsony széntartalmú acél hátlapból, amely szerkezeti szilárdságot biztosít, és egy AlSn20Cu (alumínium-ón-réz) ötvözet felületi rétegéből, amely kezeli a tribológiai munkát - súrlódást, kopást és kenést.
Az ötvözet jelölése az összetételt mutatja: körülbelül 20 tömeg% ón, körülbelül 1% réz, a fennmaradó rész pedig alumínium. Az ón fázis finom részecskékben oszlik el az alumínium-réz mátrixban. Az ón részecskék puhák és képlékenyek – szilárd kenőanyagként működnek, alkalmazkodnak a tengely kisebb egyenetlenségeihez, és beágyazzák a kis szennyező részecskéket, mielőtt bevághatnák a csap felületét. A réz megerősíti az alumíniummátrixot, javítja a fáradtságállóságot és a keménységet hasznos tartományban tartja.
Az acél-ötvözet kötést hengerléssel (nyomásos kötéssel) alakítják ki, kohászatilag integrált felületet hozva létre, ragasztóréteg nélkül. Ezt a konstrukciót a kínai gyártási szabványok JF-20 bimetál csapágyanyagként is ismerik, és megfelel a siklócsapágybélés anyagokra vonatkozó ISO 4383 AlSn20Cu ötvözetjelölésnek.
Az AlSn20Cu csapágyak fő műszaki paraméterei
Az AlSn20Cu teljesítményburkolóját a következő paraméterek határozzák meg. Ezek a számok az anyag hidrodinamikus olajkenés melletti működési határait mutatják, hacsak nincs másképp jelezve.
| Paraméter | Érték |
|---|---|
| Ötvözetréteg anyag | AlSn20Cu (≈20% Sn, ≈1% Cu, egyenleg Al) |
| Maximális dinamikus terhelés (P) | 30 N/mm² |
| Maximális statikus terhelés | 100 N/mm² |
| Maximális üzemi hőmérséklet | 150 °C |
| Maximális csúszási sebesség (V) | 25 m/s |
| Az ötvözetréteg keménysége | HB 30-40 |
| Szakítószilárdság | ≥200 N/mm² |
| Súrlódási tényező (olajkenés) | 0,08–0,17 |
| Fáradtsági osztály (olaj) | 105 osztályú ciklusok |
Az ötvözet felülete megmunkálható úgy, hogy olajhornyokat, olajlyukakat és kenési mélyedéseket építsen be, lehetővé téve, hogy a csapágy megtartsa az olajfilmet az igényes start-stop vagy oszcilláló munkaciklusok során. Nincs szükség galvanizált fedőrétegre , amely leegyszerűsíti a gyártást, és kiküszöböli az átfedés kifáradásának kockázatát a nagy terhelésű zónákban.
Teljesítményelőnyök a hagyományos csapágyanyagokhoz képest
A magas óntartalmú alumínium csapágyakat kifejezetten a babbit ötvözet (fehér fém) és sok esetben az ólom-bronz bimetál helyettesítésére tervezték. Az alábbi összehasonlítás azokat a tengelyeket fedi le, amelyek a leginkább számítanak a kiválasztási döntéseknél.
| Tulajdonság | AlSn20Cu | Babbitt (SnSb) | Ólom-bronz |
|---|---|---|---|
| Max üzemi hőm. | 150 °C | ~100 °C | 180-200 °C |
| Fáradtság ereje | Közepesen magas | Alacsony | Magas |
| Kopásállóság | Jó | Szegény – tisztességes | Jó |
| Korrózióállóság | Kiváló | Fair | Fair |
| Fedvény szükséges? | Nem | Nem | Gyakran igen |
| RoHS megfelelőség | Igen | Csak ólommentes minőségek | Nem (lead content) |
| Költség | Alacsony–Medium | Alacsony | Közepes – Magas |
A babbittal szemben az AlSn20Cu csapágy minden szerkezeti dimenzióban nyer: a kifáradási szilárdság 35-45%-kal nagyobb , hosszabb a kopási élettartama, és az acél hátlap kiküszöböli az ötvözet tartós terhelés alatti ömlesztett kúszásának kockázatát. Az ólom-bronzhoz képest összehasonlítható kopásállóságot kínál az ólomtartalommal kapcsolatos RoHS-aggályok nélkül – ez jelentős szabályozási előny az EU-ba, Észak-Amerikába vagy az elhasználódott járművekről szóló európai irányelvet betartató piacokra exportált gépek esetében.
Egy gyakorlati előny, amely ritkán jelenik meg az adatlapokon: az AlSn20Cu csapágyak közvetlenül a gépről használhatók galvanikus rátét nélkül. Ez csökkenti az ellátási lánc bonyolultságát, és kiküszöböli a meghibásodási módot – a fedőréteg-leválást –, amely bizonyos ólom-bronz kialakításokat érint nagy ciklikus terhelés mellett.
Az igénylő alkalmazásokhoz ólom-bronz bimetál kompozit csapágyak folyamatos olajkenés mellett , a magasabb hőmérsékleti besorolások továbbra is megfelelővé tehetik azt az anyagot. Közepes terhelésű, közepes sebességű alkalmazásokhoz, ahol a korrózióállóság és a környezeti megfelelés a prioritás, az AlSn20Cu a tisztább választás.
Tipikus alkalmazási forgatókönyvek
A közepestől a nagyig terjedő kifáradási szilárdság, a kiváló korrózióállóság és a megbízható olajfilm-visszatartás kombinációja révén a magas óntartalmú alumínium csapágyak jól illeszkednek több gépkategóriához.
- Belső égésű motorok (kis és közepes teljesítményű): Fő csapágyhéjak és hajtórúd csapágyak benzin- és dízelmotorokban, ahol a mérsékelt terhelés és a megbízható indítási kenés számít. Az AlSn20Cu jobban kezeli az égési terhelések ciklikus kifáradását, mint a babbitt 80°C feletti üzemi hőmérsékleten.
- Légkompresszorok: A dugattyús kompresszorok indításkor váltakozó terhelésnek és határkenésnek teszik ki a csapágyakat. Az önkenő ón fázis csökkenti a kopást ezekben a kritikus fázisokban.
- Hűtő- és HVAC kompresszorok: A hűtőközeg atmoszférája kémiailag agresszív. Az AlSn20Cu korrózióállósága felülmúlja az ólomtartalmú ötvözetekét hűtőközeggőz és nedvesség jelenlétében.
- Vasúti vontatómotorok és segédhajtások: A nagy lökésterhelés és a hosszú karbantartási időközök olyan csapágyanyagot részesítenek előnyben, amely valódi fáradtságállósággal rendelkezik – ez a kategória, ahol a babbitt nem éri el.
- Hidraulikus szivattyúk és fogaskerekes szivattyúk: A nagy fordulatszám és az időszakos nyomáscsúcsok jól illeszkednek az AlSn20Cu sebességhatárához és terhelési határához.
- Mezőgazdasági és építőipari gépek: A porlenyelést és a változó kenési minőséget mutató környezetek előnyt jelent az ötvözet beágyazhatósága – az a képessége, hogy felszívja a kis részecskéket a puha ónmátrixba, mielőtt azok károsítanák a tengelycsapokat.
Olyan alkalmazásokhoz, amelyek elsősorban axiális terhelést foglalnak magukban, nem pedig radiális terheléseket, AlSn20Cu nyomóalátét az axiális terhelés kezeléséhez ugyanazt az anyagrendszert követik, és megfelelő konfigurációkban állnak rendelkezésre.
Hogyan válasszuk ki a megfelelő magas ón alumínium csapágyat
Három változó határozza meg a választást: terhelés, sebesség és kenési mód. A helyes megoldás azt jelenti, hogy a csapágy az anyagi burkolatán belül fut; tévedésük felgyorsítja a kopást, függetlenül az ötvözet minőségétől.
Betöltés: Az AlSn20Cu akár 30 N/mm² dinamikus és 100 N/mm² statikus terhelést is képes kezelni. Ha az alkalmazás rendszeresen meghaladja a 30 N/mm² dinamikus terhelést, fontolja meg helyette az ólom-bronz vagy acél-bronz bimetál használatát. Az oszcilláló vagy fordított terhelési körülmények között (általános a hajtórudakban és a kormányrudazatokban) az AlSn20Cu jó fáradtságállósága egyértelmű előnyt jelent.
Sebesség: A 25 m/s maximális csúszási sebesség a legtöbb ipari és autóipari alkalmazást lefedi. Az e küszöbérték felett futó nagy sebességű orsók jellemzően hidrodinamikus kialakítást igényelnek szűkebb hézagokkal és jobban szabályozott kenéssel, mint amit egy hengerelt bimetál persely képes biztosítani.
Kenés: Az AlSn20Cu a legjobban hidrodinamikus olajkenés mellett teljesít. Határ- vagy vegyes kenési feltételekhez alacsony fordulatszámon és nagy terhelésen, a grafitba ágyazott réz hüvely száraz és határkenési körülményekre optimalizálva vagy a karbantartást nem igénylő önkenő hüvely alacsony fordulatszámú, nagy terhelésű terheléshez alkalmasabb lehet.
A falvastagság és a ház illeszkedése is számít. A vékonyabb ötvözetrétegek (0,2–0,5 mm) javítják a fáradási élettartamot azáltal, hogy korán kényszerítik a terhelést az acél hátlapra; a vastagabb rétegek lehetővé teszik a beépítés utáni megmunkálást a pontos furattűrések elérése érdekében. Megrendeléskor adja meg a furattűrési osztályát és azt, hogy olajhornyokra vagy furatokra van-e szükség – ezek megmunkált jellemzők, nem utólagos gondolatok.
Miért válassza a Huazhou High Tin alumínium csapágyakat?
A Zhejiang Huazhou Technology Co., Ltd. 2010 óta szakosodott siklócsapágygyártásra, és napi több mint 500 000 darabot gyárt 30 automatizált gyártósoron. A létesítményben több mint 260 dedikált csapágygép működik, és több tízezer formázóformát tárolnak – ez az infrastruktúra, amely lehetővé teszi a szűk méretkonzisztenciát a gyártási mennyiségben, nem csak mintabeadványok alapján.
A Huazhou AlSn20Cu bimetál csapágyszalagját szabályozott ötvözetrétegvastagságig hengerelték, és a ragasztási szilárdságot gyártási tételenként ellenőrizték. Az olajhornyok, olajlyukak és karimás konfigurációk alapfelszereltségként kaphatók. A minta átfutási ideje 3 munkanap; A gyártási rendelések napi teljesítményre skálázódnak, amelyek mind a prototípus, mind a nagy volumenű beszerzési követelményeket támogatják.
Műszaki specifikációkkal, anyagtanúsítványokkal vagy egyedi méretkövetelményekkel kapcsolatban forduljon közvetlenül a Huazhou mérnöki csapatához a terméklekérdezési űrlapon keresztül.
