เหตุใดทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงจึงเป็นวัสดุฐานหลักสำหรับแขนทองแดงกราไฟท์?

ทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูง (ส่วนใหญ่ ZCUZN25AL6FE3MN3 หรือเกรดที่คล้ายกันหรือที่เรียกว่า "ทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูง" หรือ "ทองเหลืองอลูมิเนียม") ได้กลายเป็นวัสดุฐานหลักสำหรับ แขนทองแดงกราไฟท์ เนื่องจากความสมดุลที่ดีที่สุดของความแข็งแรงความแข็งความต้านทานการสึกหรอความต้านทานการกัดกร่อนความคุ้มค่าและความคล่องตัว นี่คือการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับเหตุผล:

1. ความแข็งแรงและความแข็งสูง (กุญแจสู่ความสามารถในการรับน้ำหนัก)
กลไกการเสริมสร้างความเข้มแข็ง:

• อลูมิเนียม (อัล): รูปแบบβ-phase แข็ง (สารประกอบ intermetallic cuznal) เพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเมทริกซ์อย่างมีนัยสำคัญ
• เหล็ก (FE): ก่อตัวเป็นอนุภาคที่อุดมด้วยธาตุเหล็กที่มีขอบเขตเกรน, ปรับแต่งธัญพืชและขัดขวางการเคลื่อนไหวของความคลาดเคลื่อนซึ่งจะเป็นการปรับปรุงความแข็งแรงความแข็งและการต้านทานการสึกหรอ
• แมงกานีส (MN): เพิ่มความแข็งแกร่งของโซลูชันที่แข็งแกร่งและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่ร้อนแรง
  
• ผลกระทบ:

ทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงมีความแข็งแรงในการบีบอัด (โดยปกติ> 600 MPa) และ Brinell Hardness (Hb> 150) ซึ่งสูงกว่าทองเหลืองธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ (เช่น H62) และ bronzes ตะกั่ว

สิ่งนี้ช่วยให้สามารถทนต่อการโหลดที่สูงขึ้นและป้องกันการยื่นออกมาของคอลัมน์กราไฟท์มากเกินไปหรือความล้มเหลวภายใต้เงื่อนไข PV สูง (ความดัน×ความเร็ว) เนื่องจากการเสียรูปเมทริกซ์

2. ความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม (เสริมฤทธิ์กันกับกราไฟท์)

ความต้านทานการสึกหรอของเมทริกซ์: เฟสที่อุดมด้วยเหล็กแข็งและเฟสβ-phase ให้ความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อการสึกหรอและการสึกหรอของกาวช่วยปกป้องเมทริกซ์จากรอยขีดข่วนหรือการไถ
บทบาทของกราไฟท์: กราไฟท์ฝังตัวให้การหล่อลื่นที่เป็นของแข็งลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและแนวโน้มกาว
ผลเสริมฤทธิ์กัน: เมทริกซ์แข็งรองรับคอลัมน์กราไฟท์ป้องกันการยุบตัวมากเกินไปภายใต้ความดันในขณะที่กราไฟท์ลดการสึกหรอบนเมทริกซ์เอง "การผสมผสานที่นุ่มนวล" นี้เป็นข้อได้เปรียบหลักของแบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเองและเมทริกซ์แข็งของทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงมีความสำคัญต่อความสำเร็จของการออกแบบนี้

3. ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี (สร้างความมั่นใจในความเก่งกาจ)

บทบาทของอลูมิเนียม: สร้างฟิล์มอลูมิเนียมออกไซด์ที่หนาแน่น (Al₂o₃) บนพื้นผิวช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากบรรยากาศน้ำทะเลกรดอ่อนและฐานที่อ่อนแอ
การเปรียบเทียบ: ในขณะที่ความต้านทานการกัดกร่อนของมันด้อยกว่าทองแดงบริสุทธิ์หรือดีบุกบรอนซ์มันไกลเกินกว่าทองเหลืองธรรมดา (เช่น H62) ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ (ไม่รวมกรดและฐานที่แข็งแกร่ง) ยานยนต์เครื่องจักรก่อสร้างและการใช้งานทางทะเล
ต้นทุน-ประสิทธิผล: เมื่อเทียบกับทองเหลืองดีบุกที่มีราคาแพง (เช่น ZCUSN5PB5ZN5) หรือโลหะผสมที่ใช้นิกเกิลทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงเสนอค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่าในขณะที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดการต้านทานการกัดกร่อน

4. ความคุ้มค่าที่โดดเด่น (ข้อได้เปรียบหลัก)
ต้นทุนวัตถุดิบต่ำ:

ส่วนใหญ่ประกอบด้วยทองแดง (Cu) และสังกะสี (Zn) โดยมีสังกะสีมีราคาถูกกว่าองค์ประกอบการผสมอย่างมีนัยสำคัญเช่น Tin (SN), lead (PB) และนิกเกิล (NI)
เมื่อเทียบกับทองเหลืองดีบุก (ที่มีเนื้อหาดีบุก 5-10%) และทองสัมฤทธิ์ตะกั่ว (ด้วยต้นทุนดีบุกตะกั่วสูง) ทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงเสนอต้นทุนต่อหน่วยที่ลดลงอย่างมาก

ความสามารถในการประมวลผลที่ดี:

เหมาะสำหรับผงโลหะวิทยา (กระบวนการผลิตกระแสหลัก): ความสามารถในการไหลของผงที่ยอดเยี่ยมการบีบอัดและความสามารถในการเผาง่ายทำให้การขึ้นรูปง่ายและการผลิตมวล
ยังเหมาะสำหรับการหล่อและการตัดเฉือน
การปฏิบัติตามประสิทธิภาพที่ครอบคลุม: ตรงตามความแข็งแรงความต้านทานการสึกหรอและข้อกำหนดการต้านทานการกัดกร่อนของสภาพการทำงานส่วนใหญ่ด้วยค่าใช้จ่ายที่เหมาะสมที่สุด

5. ค่าการนำความร้อนที่ดี (สำคัญสำหรับการกระจายความร้อน)

โลหะผสมที่ใช้ทองแดงโดยเนื้อแท้มีการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม (เหนือกว่าแบริ่งเหล็กหรือเหล็ก)
การกระจายความร้อนในเวลาที่เหมาะสมจากแรงเสียดทานช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวในการหล่อลื่น (การออกซิเดชั่นของกราไฟท์) หรือการอ่อนตัวของวัสดุซึ่งสำคัญสำหรับการรักษาการทำงานของแบริ่งที่มั่นคง

6. ความเข้ากันได้กับการปรับตัวของกราไฟท์และกระบวนการ

การจับคู่การขยายตัวทางความร้อน: ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่างทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงและกราไฟท์นั้นค่อนข้างสามารถควบคุมได้ (เมื่อเทียบกับวัสดุอลูมิเนียมหรือวัสดุที่ใช้เหล็ก) ลดความเครียดส่วนต่อประสานและความเสี่ยงในการแยกออกจากอุณหภูมิ

7. ความคล่องตัวสูง (ครอบคลุมสภาวะโหลดปานกลางถึงหนักส่วนใหญ่)

ปลอกทองทองแดงกราไฟท์ที่มีความแข็งแรงสูงเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่หลากหลาย:

โหลดปานกลางถึงสูง: เครื่องจักรการก่อสร้าง (บูชหมุดแขนรถขุด), เครื่องจักรการเกษตร, อุปกรณ์โลหะ, เครื่องฉีดขึ้นรูป ฯลฯ
ความเร็วปานกลางถึงต่ำ: ลูกกลิ้งลำเลียง, บานพับ, กลไกการบังคับเลี้ยว
สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน: ระบบหางเสือทางทะเล, เครื่องจักรพอร์ต, อุปกรณ์บำบัดน้ำ
การหล่อลื่น/น้ำมันหล่อลื่นต่ำ: พื้นที่ที่มีการจาระบีบ่อยครั้งไม่สามารถทำได้ (เช่นข้อต่อของแพลตฟอร์มการทำงานทางอากาศแบริ่งสะพาน)

เปรียบเทียบกับวัสดุที่ใช้ทองแดงอื่น ๆ
ดีบุกบรอนซ์ (เช่น ZCUSN5PB5ZN5):

ข้อดี: ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้นและความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม (โดยเฉพาะกับตะกั่วเพื่อการลดแรงเสียดทานที่ดี)
ข้อเสีย: ค่าใช้จ่ายสูง (เนื่องจากกระป๋องที่มีราคาแพง) โดยทั่วไปความแข็งแรงและความแข็งต่ำกว่าทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูง ใช้ในแอพพลิเคชั่นที่ทนต่อพรีเมี่ยมหรือการกัดกร่อน

ตะกั่วบรอนซ์ (เช่น ZCUPB10SN10):

ข้อดี: ความสามารถในการฝังที่ยอดเยี่ยมความสอดคล้องและความสามารถในการต่อต้านการยึดเกาะเหมาะสำหรับการโหลดและผลกระทบที่สูงมาก
ข้อเสีย: ค่าใช้จ่ายสูงการแยกตะกั่วข้อ จำกัด ด้านสิ่งแวดล้อมและความแข็งแรงและความแข็งที่ลดลง ใช้ในแบริ่งเพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์หนัก ฯลฯ

ทองเหลืองธรรมดา (เช่น H62):

ข้อดี: ต้นทุนต่ำสุด
ข้อเสีย: ความแข็งแรงและความแข็งต่ำความต้านทานการสึกหรอที่ไม่ดีและความต้านทานการกัดกร่อนโดยเฉลี่ยไม่สามารถตอบสนองความต้องการโหลดปานกลางถึงสูงได้

บทสรุป: เหตุผลพื้นฐานสำหรับความนิยมของทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูง
ทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงบรรลุความสมดุลทางวิศวกรรมที่สมบูรณ์แบบในหมู่ความแข็งแรงสูงความแข็งสูงความต้านทานการสึกหรอ/การกัดกร่อนที่ดีการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยมความสามารถในการประมวลผลโลหะผงที่เหนือกว่าและข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่สำคัญ

มันให้โซลูชันวัสดุพื้นฐานที่คุ้มค่าและเชื่อถือได้มากที่สุดสำหรับแบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเองภายใต้โหลดปานกลางถึงสูงความเร็วปานกลางและสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนทั่วไปตอบสนองความต้องการหลักสำหรับประสิทธิภาพอายุการใช้งานและค่าใช้จ่ายในการใช้งานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่

ดังนั้นหากไม่มีเงื่อนไขการทำงานที่รุนแรง (เช่นกรดที่แข็งแกร่งและฐานอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษโหลดแรงกระแทกสูงมาก) จำเป็นต้องมีโลหะผสมพิเศษที่มีราคาแพงกว่า, แขนทองแดงกราไฟท์ที่มีความแข็งแรงสูง