Что лучше бронза или латунь для втулки скольжения

Свойства и классификация бронзовых сплавов.

Для тех кто интересуется свойствами бронз разных марок выкладываю эту статейку. Материал для шатунных втулок я подбирал исходя из описанных ниже данных.

Классификация бронзовых сплавов
Бронзами называются сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элемен-тами являются олово, алюминий, железо и другие элементы (кроме цинка, сплавы с которым относятся к латуням). Маркировка бронз состоит из сочетания «Бр», букв, обозначающих основ-ные легирующие элементы и цифр, указывающих на их содержание.
По химическому составу бронзы классифицируются по названию основного легирующего элемента. При этом бронзы условно делят на два класса: оловянные (с обязательным присут-ствием олова) и безоловянные.
По применению бронзы делят на деформируемые, технологические свойства которых допускают производство проката и поковок, и литейные, используемые для литья. В то же время многие бронзы, из которых производится прокат, используются и для литья.
Химический состав и марки бронзовых сплавов определены в следующих ГОСТах:
Литейные: оловянные в ГОСТ 613-79, безоловянные в ГОСТ 493-79.
Деформируемые: оловянные в ГОСТ 5017-2006, безоловянные в ГОСТ 18175-78
Многообразие бронз отражает приведенная ниже таблица. В ней представлены практически все деформируемые и часть литейных бронз. Бронзы, используемые исключительно как литейные, помечены «звездочкой». В дальнейшем будут рассматриваться преимущественно деформируемые бронзы. Структура бронзовых сплавов кратко рассмотрена в — Структура и свойства сплавов.

Физические свойства бронзовых сплавов

Модуль упругости Е разных марок меняется в широких пределах: от 10000 (БрОФ, БрОЦ) до 14000 (БрКН1-3, БрЦр). Модуль сдвига G меняется в пределах 3900-4500. Эти величины сильно зависят от состояния бронзы (литье, прокат, до и после облагораживания). Для нагартованных лент наблюдается анизотропия по отношению к направлению прокатки.
Обрабатываемость резанием практически всех бронз составляет 20% (по отношению к ЛС63-3). Исключение составляют оловянно-свинцовые бронзы БрОЦС с очень хорошей обраба-тываемостью ( 90% для БрОЦС5-5-5).
Ударная вязкость меняется в широких пределах, в основном она меньше, чем для меди (для сопоставимости результатов все значения приведены для литья в кокиль):

Электропроводность большинства бронзовых сплавов существенно ниже, чем у чистой меди и многих латуней (значения удельного сопротивления приведены в мкОм*м):

Сопротивление серебряной бронзы (медь легированная серебром до 0.25%) такое же как у чистой меди, но такой сплав имеет большую температуру рекристаллизации и малую ползучесть при высоких температурах.
Низкое удельное сопротивление имеют низколегированные бронзовые сплавы БрКд, БрМг, БрЦр, БрХ. Величина электропроводности имеет существенное значение для бронз, используемых для изготовления коллекторных полос, электродов сварочных машин, для пружинящих электрических контактов. Приведенные значения являются ориентировочными, т.к. на величину сопротивления оказывает влияние состояние материала. Особенно сильно оно может измениться под влиянием облагораживания (в сторону уменьшения, это касается БрХ, БрЦр, БрКН, БрБ2 и др.). Например электросопротивление БрБ2 до и после облагораживания составляют 0.1 и 0.07 мкОм*м.
Теплопроводность большинства бронз существенно ниже теплопроводности меди и ниже теплопроводности латуней (значения приведены в кал/cм*с*С):

Высокую теплопроводность имеют низколегированные бронзы. Облагораживание улучшает теплопроводность. Высокая теплопроводность особенно важна для обеспечения отвода тепла в узлах трения и в электродах сварочных машин. Низкая теплопроводность облегчает процесс сварки бронзовых деталей.

Механические свойства бронзового проката

Если из всего разнообразия латуней массово производится прокат только двух марок (ЛС59-1 и Л63), то для массового производства полуфабрикатов из бронзы используется значительно большее количество марок. Бронзовый прокат включает в себя круги, трубы, проволоку, ленты, полосы и плиты.
Бронзовые круги

Бронзовые круги выпускаются прессованными, холоднодноформированными и методом непрерывного литья. Способ производства и диапазон производимых диаметров определяется технологическими свойствами конкретной бронзы. В таблице указано соответствие между марками бронз, диаметром прутка и способом производства.

Общее представление об основных механических свойствах бронзовых кругов дает следующая гистограмма.

Непрерывнолитые круги.
Методом непрерывного литья массово производятся БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4, реже БрОФ10-1 и БрАЖМц10-3-1.5. В изделиях, полученных этим способом, отсутствуют дефекты, характерные для литья в кокиль или песчаную форму. Поэтому по своим свойствам непрерывнолитые полуфабрикаты существенно превосходят отливки в кокиль и близки к прессованным полуфабрикатам.
Круги из БрОЦС5-5-5 и БрОФ10-1 имеют относительно гладкую поверхность, нарушаемую неглубокими вмятинами от тянущего устройства. Круги этих марок производятся только непрерывнолитым способом.
Круги из БрАЖ и БрАЖМц, полученные методом непрерывного литья, могут иметь на поверхности опоясывающие трещины глубиной до 1 мм. По твердости, прочности и пластичности непрерывнолитые круги незначительно уступают прессованным, антифрикционные свойства у них практически одинаковы, а стоимость их существенно ниже. При необходимости качественные круги больших диаметров (свыше 100 мм) и короткой длины можно отливать методом центробежного литья.

Прессованные и холоднодеформированные круги.
Они производятся по ГОСТ 1628-78, а также ГОСТ 6511-60 (БрОЦ4-3), ГОСТ10025-78 (БрОФ6.5-0.15 и БрОФ7-0.2) и ГОСТ 15835-70 (БрБ2) и многочисленным ТУ.

Массово производятся и имеются в свободной продаже прессованные круги из БрАЖ9-4 диаметром 16-160 мм.
Доступны также круги из БрАЖМц10-3-1.5, БрАЖН10-4-4 и БрАЖНМц9-4-4-1, но они значительно дороже. Прессованные круги других марок выпускаются под заказ.

Холоднодеформированные (тянутые) круги выпускаются в разном состоянии поставки диаметром до 40 мм. На гистограмме представлены данные для прутков из БрОЦ4-3. БрКМц3-1, БрОФ7-0.2 (твердое состояние), БрАМц9-2 (полутвердое состояние) и прутков БрБ2 в состояниях «М» и «Т» Следует отметить, что холоднодеформированные круги производятся под заказ и являются большим дефицитом.

Бронзовые трубы и заготовки для втулок
Прессованные трубы общего назначения производятся из БрАЖМц10-3-1.5, БрАЖН10-4-4 (ГОСТ 1208-90). Трубы специального назначения выпускаются из других марок по различным ТУ. Методом непрерывного литья выпускаются трубные заготовки из БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4, БрАЖМц10-3-1.5. Механические свойства труб практически совпадают с таковыми для соответствующих кругов.
Заготовки для втулок отливаются в кокиль или методом центробежного литья. При этом чаще используются марки БрАЖ9-4, БрОЦС5-5-5, БрОФ10-1, БрОЦ10-2.

Особенности свойств различных бронзовых сплавов

Бронзы очень широко используются в качестве антифрикционных материалов. К числу бронз, которые импользуются в качестве антифрикционных материалов относится большинство оловянных (кроме БрОЦ4-3) бронз, а из безоловянных — БрАМц, БрАЖ, БрАЖМц, БрАЖН. Эти бронзы применяются главным образом для изготовления 1) опор подшипников скольжения, 2) колес (венцов) червячных передач и 3) гаек в передачах «винт-гайка».

Анти-фрикционные свойства составляют отдельную группу свойств и не связаны напрямую с их механическими свойствами. Антифрикционные свойства определяются свойствами поверхностного слоя, тогда как механические свойства определяются объемными свойствами материала.
Это неочевидное утверждение можно проиллюстрировать на примере двух бронз — БрС30 и БрАЖ9-4 при их использовании в подшипниках скольжения. БрС30 существенно уступает бронзе БрАЖ9-4 по всем механическим показателям (прочность, твердость, относительное удлиение). Однако, именно она применяется в особо ответственных подшипниках, допускающих высокие скорости и высокие нагрузки ( в т.ч. ударные).

Поэтому при выборе бронзы для использования в узлах трения учитывают прежде всего антифрикционные, а затем — механические свойства. Для этих целей массово используются круги и полые заготовки БрАЖ9-4 и БрАЖМц10-3-1.5 БрОЦС5-5-5, БрОФ10-1. Для направляющих используются катаные полосы из БрАМц9-2 и плиты (литые и отфрезерованные) из БрАЖ9-4 и БрОЦС5-5-5.
Критерии выбора той или иной марки бронзы зависят от вида узла трения и условий его работы. Для наиболее распространенных случаев общие рекомендации могут быть следующими.

Подшипники скольжения.
При скоростях скольжения > 5-6 м/с предпочтительно применять БрОФ10-1. При скоростях 8-12 м/с применяется БрОФ10-1. При скоростях 4-10 м/с применяется БрОЦС5-5-5. При скоростях

Дисперсионное твердение изделий, изготовленных из термоупрочняемых бронз (БрБ2, БрХ, БрХЦр, БрКН) и сплавов (МНМц20-30) существенно повышают показатели прочности и твердости в сравнении с исходным материалом поставки. Наибольший эффект от облагораживания имеют изделия из бериллиевых бронз.

ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИН
Упругие свойства бронзовых сплавов

Для изготовления пружин используются материалы с высоким пределом упругости и минимальным уровнем неупругих явлений (упругий гистерезис, низкий уровень релаксации и др.).
Для изготовления пружин и пружинящих деталей используются ленты, прутки и проволока из БрКМц3-1, БрОФ6.5-0.15, БрОФ7-0.2, БрОЦ4-3, бериллиевых бронз. Высокая пластичность этих бронз даже в твердом состоянии позволяет использовать для навивки пружин не только проволоку, но и прутки диаметром до 10-15 мм.
В зависимости от вида пружины на её материал действуют нормальные (сжатие-растяжение) или касательные напряжения. Жесткость пружины определяется модулем упругости E или модулем сдвига G соответственно. Область допустимых нагрузок тем больше, чем больше соответствующий предел упругости (текучести), но при расчетах допустимые нагрузки и деформации рассчитывают по пределу прочности при растяжении с учетом расчетных коэффициентов.
В таблице представлены свойства лент из БрОФ, БрОЦ, БрКМц (в твердом состоянии) и БрБ2 (после дисперсионного твердения из состояния «Т»).

Для изготовления плоских пружин используется также лента из БрА7. Её параметры (ГОСТ 1048-79) практически совпадают с таковыми для бронзы БрКМц, но БрА7 отличается очень высоким пределом ползучести.
После изготовления пружин из облагораживаемых материалов (бериллиевые бронзы и сплав МНМц20—20) производится их дисперсионное твердение.
Технологический процесс изготовления винтовых цилиндрических пружин из материалов этой группы включает следующие основные операции: закалка, навивка заготовок, разрезка длинных заготовок на отдельные пружины, обработка торцов пружин, дисперсионное твердение. Процесс изготовления плоских пружин включает: резку материала на ленты требуемой ширины, закалку, штамповку пружин, дисперсионное твердение.
В результате такой термообработки повышается твердость, упругость, износостойкость и значительно повышается усталостная прочность материала пружин.

ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ И ПРОВОДНИКОВ ТОКА
Электродные и проводящие сплавы

Среди многочисленных марок бронз выделяется группа сплавов с малым (0.3 – 1%) содержанием легирующих элементов. Они отличаются тем, что обладают практически такой же электро- и теплопроводностью, как и чистая медь, но при этом они имеют большую твердость, предел текучести, износостойкость, предел усталости, и сохраняют работоспособность до более высоких температур за счет повышенной (по сравнению с чистой медью) температуры начала рекристаллизации.
К таким сплавам относятся:
Кадмиевые бронзы (Cd: 0.9-1.2%) — прутки, ленты и коллекторные полосы.
Хромокадмиевые бронзы (Cd: 0.2-0.5%, Cr: 0.35-0.65%) — прутки
Магниевые бронзы (Мg: 0.3-0.8%) — коллекторные полосы и проволока.
Серебряные бронзы (Ag до 0.25%) – прутки, проволока, полосы.
Хромистые бронзы (Cr: 0.5 – 1.0) – прутки, плиты, полосы для коллекторных пластин, проволока.
Циркониевые (Zr: 0.2 – 0.7%) – коллекторные полосы, трубы, полосы
Хромисто-циркониевые бронзы – прутки, плиты

Эти бронзы имеют два основных применения.
1. Использование в производстве силовых подвижных контактов (контактные кольца, коллекторные пластины). Здесь в первую очередь важна высокая износостойкость, а также работоспособность при повышенных температурах.
2. Для изготовления электродов сварочных машин. Электродные сплавы должны иметь высокую температуру размягчения, высокую твердость и предел текучести в области рабочих температур (500 — 700 С).

На рисунке (Б) показано изменение твердости меди, кадмиевой и хромистой бронз с повышением температуры. Видно несомненное преимущество БрХ при высоких температурах. Ещё лучшие результаты имеют БрХЦр, БрБНТ и другие сплавы, но их применение ограничивается высокой ценой и доступностью.
На соседнем рисунке (А) видна принципиальная разница между облагораживаемой хромистой бронзой с одной стороны и обычной бронзой (БрКд) или медью с другой.

Отжиг холоднодеформированных прутков из меди или БрКд уменьшает твердость. При температурах выше температуры рекристаллизации разрушается текстура и металл разупрочняется. В то же время в БрХ при 400оС происходит дисперсионное твердение и его твердость после отжига, наоборот, возрастает. Если бы дисперсионное твердение не происходило, то твердость уменьшалась бы по пунктирной кривой (происходило бы разупрочнение). Это означает, что после изготовления электродов из сплавов типа БрХ, БрХЦр, они должны быть соответствующим образом термообработаны для улучшения их физико-механических свойств.

Источник

Бронзовые втулки и капролоновые втулки скольжения, подшипника задней балки

ВПО ПромМеталл (бронза, латунь, медь)

+7-903-798-09-70

складскую справку скачать можно здесь

Пытаясь заменить игольчатые подшипники задней балки, альтернативным вариантом, обычно рассматривают подшипники скольжения – втулки. Как материал втулки скольжения используют пластик или цветной металл.

Один из некоторых, вариантов пластика, которые пытаются использовать, для втулок задней балки является капролон, наиболее интересен капролон с графитовым наполнением капролоновые втулки задней балки, купить можно на странице по ссылке. Этот материал имеет множество модификаций, которые более или менее, подходят для использования, в качестве подшипников скольжения. Подробнее, статья про материал капролон, которая поможет Вам сориентироваться относительно этого современного и перспективного материала.

Капролоновые втулки и шкивы испольюзуются в различных механизмах, колесах и роликах для тележек, транспортерах, конвейерах. Капролон — полимер, применяемый, как антифрикционный материал, отлично заменяет другие материалы в подшипниках скольжения, и в других узлах с повышенным трением. Этот материал обладает низким коэффициентом трения по металлу и устойчивостью к износу.

Кроме капролона, в некоторых случаях, в качестве материала подшипника скольжения, можно использовать фторопласт. Этот материал обладает низким коэффициентом трения и хорошо обрабатывается на традиционном металлорежущем оборудовании.

Коэффициент трения фторопласта-4 по стали, составляет всего 0,04 – это очень низкий и хороший показатель, однако эта величина будет сохраняться при определенных условиях:

При условии, что скорость скольжения не будет превышать 0,66 м/мин., коэффициент трения составит 0,04. Но достаточно повысить скорость скольжения и коэффициент трения возрастает в 2-3 раза и уже не снижается при снижении скорости скольжения. Это происходит в связи с тем, что при повышении скорости скольжения и недостаточном охлаждении, поверхности нагреваются и получают необратимые изменения. Этому эффекту, так же способствует низкая теплопроводность фторопласта-4. Для того что бы поверхность потеряла свои изначальные свойства, достаточно 100 проходов, при чрезмерной скорости скольжения.

Применению фторопласта-4, в качестве материала для подшипников скольжения, препятствуют «хладотекучесть», низкая твердость и теплопроводность. В качестве материала для подшипников скольжения, применяют модификации фторопласта. Наполняя фторопласт различными порошкообразными наполнителями (дисульфид молибдена, кокс, углеродистое волокно, стекловолокно) в некоторой степени удается снизить проявления неудобных свойств.

Бронзовые втулки так же используют в качестве подшипника скольжения, в том числе, вместо игольчатого подшипника задней балки. Различные марки бронзы в разной степени подходят для изготовления подшипников скольжения.

Специальные марки бронзы, давно и успешно используют для изготовления втулок подшипников скольжения, но в некоторых областях применения, последние 30 лет, успешно используют капролон, вытесняющий бронзу. Соответствующие марки капролона, не смотря на низкие показатели прочности, более привлекательны, т.к. имеют более низкий, чем у бронзы коэффициент трения.

Сравнить характеристики и свойства капролона и бронзы Вы можете в таблице.

Фторопласт

Сравнивая фторопласт, капролон и бронзу, как материал втулки скольжения подшипников рычага задней балки, можно отметить, что фторопластовые и капролоновые втулки, удобнее при монтаже в связи с тем, что менее подвержены перекосам и заклиниванию. Кроме того, в случае проворачивания втулки, внутри рычага, при эксплуатации, капролон и фторопласт нанесет меньше вреда посадочной поверхности рычага.

Бронзовые втулки более долговечны. Так же нужно учитывать, что бронза, как материал, более распространена и доступна. В то же время, покупая у «с рук» капролон или фторопласт, не специалисту будет трудно отличить его от другого пластика.Опасайтесь подделок.

Втулки скольжения в место игольчатых подшипников задней балки
Таблица материалов для изготовления втулок задней балки.
Сравнительные характеристики

страница htm, 13 кБ

Бронзовая или капролоновая втулка задней балки Пежо, Ситроен, Саманд, используется, для того чтоб продлить ресурс. Эту задачу, пытаются решить различными способами. Известно, что даже, качественная ось задней балки не сможет работать долго, если ее поверхность будет изнашивать разрушенный игольчатый подшипник. Именно, подшипники задней балки, получают значительную долю претензий, в целом, адресованных задней балке. Известны случаи, когда подшипник именитого бренда, требовал замены после пробега 50 000 км.

Иногда на место игольчатых подшипников пытаются пристроить, что-нибудь другое. Проблема этой замены в том, что игольчатый подшипник задней балки Пежо, Ситроен, Саманд, специфической конструкции и маленького размера. Специфика конструкции, заключается в том, что этот подшипник не имеет внутренней обоймы и ролики-иголки бегают по поверхности оси задней балки. Ролики очень тонкие и по этому, высота самого подшипника очень маленькая. Таких подшипников по два на каждой стороне. Один подшипник, устанавливается на внешний край оси и полностью закрытый с одного торца, другой устанавливается на оси, ближе к центру автомобиля и имеет сальник. Закрытый торец, внешнего и сальник внутреннего подшипника препятствуют попаданию воды в середину узла.

На место игольчатого подшипника задней балки Пежо, Ситроен, Саманд, трудно найти достойную замену без серьезных изменений всего узла и сохранении качественных характеристик подвески.

Тем не менее, одной из альтернатив игольчатому подшипнику является втулка скольжения, которые могут эксплуатироваться в качестве подшипников скольжения, купить втулки задней балки Пежо, Ситроен, Саманд Вы можете тут, переходя по ссылке. В технике, при определенных условиях, достаточно часто используют конструкции имеющие подшипник скольжения, изготовленный из специальных материалов.

Для того, что бы изготовить такую втулку, надо определиться с двумя основными параметрами: материал втулки и размеры втулки. На первый взгляд, задача не сложная, на второй взгляд – есть, над чем подумать, на третий взгляд – появляются дилеммы.

Наиболее часто используется капролоновая втулка задней балки с графитовым наполнением, которая по сравнению с бронзовыми втулками, имеет более выгодный коэффициент трения, не смотря на малую твердость, которая выделяет бронзу.

Использование втулок в качестве подшипников скольжения, вместо игольчатого подшипника рычага задней балки, имеет свои преимущества и недостатки:

Доброго времени господа как думаете капролан вместо бронзы на втулки в коробку передач токарного станка пойдет. Как будет работать може кто делал?

Использовали черный (с графитом) капролон взамен бронзовых втулок (диам. около 100 мм) на пиноли сверлильного 2Н135 (а ведь был когда-то Бронзовый Век, но, наверно, цены были такие же заоблачные…)

Зазор оставляли 5 соток, месяца через три пиноль стала клинить — напитался капролон маслом и разбух.

Вышабрили наново, с тех пор — без замечаний. Так что использовать можно, но контролировать по первому времени.

У этого безобразия вообще есть какая-то граница, или это бесконечный процесс? Перебрал у себя трапецию дворников, бронзовые втулки заменил на капролоновые и сделал под них новые оси из нержавейки. Втулки после запрессовки прошёл развёрткой, а оси подогнаны так, что ходят во втулках от лёгкого нажима пальцем. При сборке помазал силиконовой смазкой для пластика и резины. Через примерно месяц дворники стали ходить настолько тяжело, что с привода стала слетать тяга, сидящая на шаровом пальце. Всё снял, разобрал. Оказалось, что смазка стала вроде как клей и слепила оси со втулками. Протёр втулки и оси растворителем и собрал обратно насухую — заходило легко. Примерно через пол-года — год опять тяга стала слетать из-за слишком большого усилия вращения осей во втулках. Разобрал и прошёл втулки развёрткой, снялась стружка. Оси опять заходили легко. С тех пор прошло около пол-года и опять стала соскакивать тяга. При слетевшей тяге, то есть когда трапеция дворников свободна от привода, я рукой за сами дворники кое-как их двигаю.

До каких пор капролон будет расти? Бронзовые втулки не хочу делать, думаю лучше из неметалла. Фторопласт слишком мягкий для этих целей, наверное, будет?

Источник

Втулочная тема (продолжение)

Здравствуйте, уважаемые читатели нашего блога.

В первой части этой темы мы рассказали, что такое втулки в акпп, важность этих деталей, принцип работы и принципы износа.

В в этой части — посмотрим — как устроены оригинальный «биметаллические» втулки, и чем они отличаются от «бронзовых».
Постараемся ответить на вопрос — » а что лучше и почему?» а также — «а когда надо менять?«
а также — поменяем и увидим разницу.

Бро́нза — сплав меди, обычно с оловом в качестве основного компонента, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, за исключением цинка (это латунь) и никеля… (wiki)

Конечно, подбирая химический состав компонентов, можно добиваться разных свойств готового материала. В лаборатории!Ё А что на практике? Если коробка работает на старом, грязном масле в котором уже есть много растворенного нагара, продуктов износа фрикционов и т.д. едвали «тонкости состава» уберегут втулку от быстрого износа.

У Бронзовых втулок — есть существенный плюс — далеко не все биметаллические втулки — поставляются в запчасти. Также, в силу технологической сложности изготовления — не все можно получить в принципе. Бронзовые втулки — более технологичны в изготовлении по сравнению с биметаллическими.

Естественно, основной вопрос возникает такой: «что можно назвать критическим износом втулки?» » может ли биметаллическая втулка «протерется» до стального основания?»

Детали на фото — только что вынуты из разбираемой акпп. Втулка имеет износ. Это очень хорошо заметно — внутренняя деталь — «болтается» (не просто имеет люфт, а имеет ЗНАЧИТЕЛЬНЫЙ ЛЮФТ.

Источник

• ← Что лучше бронза или латунь в водопроводе
• Что лучше бронза или серебро гто →