Yüksek mukavemetli pirinç, grafit bakır manşonlar için ana akım taban malzemesi neden?

Yüksek mukavemetli pirinç (esas olarak ZCUZN25Al6Fe3mn3 veya "yüksek mukavemetli pirinç" veya "alüminyum pirinç" olarak da bilinen benzer dereceler) grafit bakır kolları Optimal güç, sertlik, aşınma direnci, korozyon direnci, maliyet etkinliği ve çok yönlülük dengesi nedeniyle. İşte nedenlerin ayrıntılı bir analizi:

1. Yüksek mukavemet ve sertlik (yük taşıma kapasitesinin anahtarı)
Güçlendirme Mekanizmaları:

• Alüminyum (AL): Matrisin mukavemetini ve sertliğini önemli ölçüde arttıran sert faz (cuznal intermetalik bileşik) oluşturur.
• Demir (FE): Tahıl sınırlarını sabitleyen, tahılları hassaslaştıran ve çıkık hareketini engelleyen, böylece mukavemet, sertliği ve aşınma direncini artıran ince demir açısından zengin parçacıklar oluşturur.
• Manganez (MN): Katı çözelti güçlendirmeyi arttırır ve sıcak çalışma performansını geliştirir.
  
• Efektler:

Yüksek mukavemetli pirinç, sıradan pirinç (örn., H62) ve bazı kurşun bronzlardan önemli ölçüde daha yüksek olan bir basınç mukavemetine (genellikle> 600 MPa) ve Brinell sertliğine (HB> 150) sahiptir.

Bu, daha yüksek yüklere dayanmasını ve matris deformasyonuna bağlı yüksek PV (basınç × hız) koşulları altında aşırı grafit kolon çıkıntısını veya arızayı önlemesini sağlar.

2. Mükemmel aşınma direnci (grafitli sinerjistik)

Matris aşınma direnci: Sert demir açısından zengin faz ve β-faz, matrisi çiziklerden veya çiftçilikten koruyarak aşındırıcı ve yapışkan aşınmaya karşı mükemmel direnç sağlar.
Grafit'in rolü: Gömülü grafit, sürtünme katsayısını ve yapışkan eğilimini azaltarak katı yağlama sağlar.
Sinerjik etki: Sert matris, grafit sütunlarını destekleyerek basınç altında aşırı çöküşü önlerken, grafit matrisin kendisinde aşınmayı azaltır. Bu "sert yumuşak kombinasyon", kendini yağlama yataklarının temel avantajıdır ve yüksek mukavemetli pirinçin sert matrisi bu tasarımın başarısı için çok önemlidir.

3. İyi korozyon direnci (çok yönlülüğün sağlanması)

Alüminyum rolü: Yüzeyde yoğun bir alüminyum oksit (al₂o₃) pasivasyon filmi oluşturur, atmosfer, deniz suyu, zayıf asitler ve zayıf bazlardan korozyona karşı direnci önemli ölçüde artırır.
Karşılaştırmak: Korozyon direnci saf bakır veya teneke bronzdan daha düşük olsa da, sıradan pirinç (örn., H62) 'inkini çok aşar, bu da çoğu endüstriyel ortam (güçlü asitler ve bazlar hariç), otomotiv, inşaat makineleri ve deniz uygulamaları için uygun hale getirir.
Maliyet etkinliği: Pahalı teneke bronzlar (örn., ZCUSN5PB5ZN5) veya nikel bazlı alaşımlarla karşılaştırıldığında, yüksek mukavemetli pirinç korozyon direnci gereksinimlerini karşılarken daha düşük maliyetler sunar.

4. Olağanüstü maliyet etkinliği (temel avantaj)
Düşük hammadde maliyetleri:

Esas olarak bakır (Cu) ve çinkodan (Zn) oluşur, çinko kalay (SN), kurşun (Pb) ve nikel (Ni) gibi alaşım elemanlarından önemli ölçüde daha ucuzdur.
Teneke bronzlar (% 5-10 kalay içeriği ile) ve kurşun bronzlar (yüksek kurşun teneke maliyetlerle) ile karşılaştırıldığında, yüksek mukavemetli pirinç önemli ölçüde daha düşük birim maliyetler sunar.

İyi İşlenebilirlik:

Toz metalurjisi (ana üretim işlemi) için uygundur: Mükemmel toz akışlanabilirliği, sıkıştırılabilirlik ve sinterilebilirlik kolay kalıplama ve kütle üretimini kolaylaştırır.
Ayrıca döküm ve işleme için de uygundur.
Kapsamlı Performans Uyumluluğu: Çoğu çalışma koşulunun güç, aşınma direnci ve korozyon direnci gereksinimlerini en uygun maliyetlerle karşılar.

5. İyi termal iletkenlik (ısı dağılması için çok önemli)

Bakır bazlı alaşımlar doğal olarak mükemmel termal iletkenliğe sahiptir (çelik veya demir bazlı yataklardan çok daha üstün).
Sürtünmeden zamanında ısı dağılması, lokalize aşırı ısınmayı önler, bu da stabil yatak operasyonunun sürdürülmesi için çok önemli olan yağlama arızasına (grafit oksidasyon) veya malzeme yumuşatmaya yol açabilir.

6. Grafit ve proses uyarlanabilirliği ile uyumluluk

Termal Genişleme Eşleşmesi: Yüksek mukavemetli pirinç ve grafit arasındaki termal genleşme katsayılarındaki fark nispeten kontrol edilebilir (alüminyum bazlı veya demir bazlı malzemelere kıyasla), sıcaklık dalgalanmaları sırasında arayüz stresi ve ayrılma risklerini azaltır.

7. Yüksek çok yönlülük (en orta ila ağır yük koşullarını kapsayan)

Yüksek mukavemetli pirinç bazlı grafit bakır manşonlar çok çeşitli senaryolar için uygundur:

Orta ila yüksek yükler: İnşaat makineleri (ekskavatör kol pimi burçlar), tarım makineleri, metalurjik ekipmanlar, enjeksiyon kalıplama makineleri, vb.
Orta ila düşük hızlar: Konveyör silindirleri, menteşeler, direksiyon mekanizmaları.
Aşındırıcı ortamlar: Deniz dümen sistemleri, port makineleri, su arıtma ekipmanı.
Bakımsız/düşük yağ yağlaması: Sık yağlamaların pratik olduğu alanlar (örneğin, hava çalışma platformlarının eklemleri, köprü yatakları).

Diğer bakır bazlı malzemelerle karşılaştırma
Teneke bronz (örneğin, zcusn5pb5zn5):

Avantajları: Daha iyi korozyon direnci ve mükemmel aşınma direnci (özellikle iyi sürtünme azaltma için kurşun ile).
Dezavantajlar: Yüksek maliyet (pahalı teneke nedeniyle), genellikle yüksek mukavemetli pirinçten daha düşük mukavemet ve sertlik (özellikle demir-manganların güçlenmesi olmadan). Daha fazla premium veya korozyona dayanıklı uygulamalarda kullanılır.

Kurşun bronz (örn. ZCUPB10SN10):

Avantajları: Son derece yüksek yükler ve etkiler için uygun olağanüstü gömülebilirlik, uygunluk ve anti-anti-nöbet kapasitesi.
Dezavantajlar: Yüksek maliyet, kurşun ayrımı, çevresel kısıtlamalar ve daha düşük güç ve sertlik. Ağır hizmet tipi motor krank mili yataklarında kullanılır.

Sıradan pirinç (örn., H62):

Avantajları: En düşük maliyet.
Dezavantajlar: Düşük mukavemet ve sertlik, zayıf aşınma direnci ve ortalama korozyon direnci, orta-yüksek yük gereksinimlerini karşılayamıyor.

Çözüm: Yüksek mukavemetli pirinç popülerliğinin temel nedeni
Yüksek mukavemetli pirinç, yüksek mukavemet, yüksek sertlik, iyi aşınma/korozyon direnci, mükemmel termal iletkenlik, üstün toz metalurji işlenebilirliği ve önemli maliyet avantajları arasında mükemmel bir mühendislik dengesi elde eder.

Çoğu endüstriyel uygulamada performans, ömür ve maliyet için temel talepleri karşılayan orta-yüksek yükler, orta hızlar ve ortak aşındırıcı ortamlar altında kendi kendini yağlama rulmanları için en uygun maliyetli ve güvenilir temel malzeme çözümünü sağlar.

Bu nedenle, aşırı çalışma koşulları (örn., Güçlü asitler ve bazlar, ultra yüksek sıcaklıklar, son derece yüksek darbeli yükler) daha pahalı özel alaşımlar, yüksek mukavemetli pirinç bazlı grafit bakır manşonlar, olağanüstü kapsamlı performansları ve maliyet etkinlikleri ile pazarda baskın olmazsa, .