알루미늄 청동 슬라이딩 베어링: 특성, 설계 및 선택 가이드

한 제철소에서 빌렛 이송 암의 베어링이 계속 고장나는 문제에 대해 Jiashan Tocree Machinery에 문의했습니다. 원래의 부싱은 납을 첨가한 주석 청동으로 조립 시 한 번 윤활 처리한 후 밀 스케일, 냉각수 및 열에 노출시켰습니다. 약 6주 만에 사용 가능한 공간 이상으로 마모되었습니다. 교체품은 재설계된 그리스 홈이 있는 주조 알루미늄 청동 부싱이었으며, 6개월 후 첫 번째 검사에서는 가볍고 균일한 마모만 나타났습니다. 그 결과는 행운이 아닙니다. 이는 카탈로그가 아닌 실제 용도에 맞게 베어링 합금을 선택할 때 발생하는 현상입니다.

알루미늄 청동 슬라이딩 베어링은 일반 베어링이 무거운 하중을 견디고, 충격이나 지속적인 진동을 흡수하고, 먼지와 물을 견디고, 제한된 윤활을 견뎌야 하는 경우 적합한 사양입니다. 이 합금은 대부분의 다른 구리 합금보다 강하고 바닷물과 산업 부식에 강하며 경화된 강철에 대해 마모 없이 작동합니다. 단점은 비용입니다. 알루미늄 청동은 표준 납 또는 주석 청동보다 비쌉니다. 따라서 엔지니어는 조건이 프리미엄을 정당화하는 경우 이를 사용해야 하며, 재료가 선택된 후에는 베어링을 올바르게 설계해야 합니다.

알루미늄 청동을 강력한 슬라이딩 베어링 소재로 만드는 이유

알루미늄 청동은 알루미늄이 주요 합금 원소(일반적으로 8%~14%)이고 구조를 개선하기 위해 철, 니켈 또는 망간이 첨가된 구리 합금 계열입니다. 일반적인 슬라이딩 베어링 등급에는 CuAl9Fe4 및 CuAl10Fe5Ni4가 포함됩니다. 부품은 먼저 주조된 다음 부싱, 스러스트 와셔, 슬라이드 플레이트, 마모 패드 및 기타 베어링 형태로 가공됩니다.

슬라이딩 베어링의 성능을 설명하는 네 가지 특성은 다음과 같습니다.

• 고강도. 주조 알루미늄 청동은 일반적으로 중탄소강에 가까운 450-700 MPa의 인장 강도에 도달합니다. 베어링은 재료가 항복하기 전에 더 높은 표면 압력을 전달할 수 있으며, 이는 무거운 하중을 받는 조인트의 수명을 직접적으로 연장합니다.
• 짜증나는 저항. 슬라이딩하는 동안 표면은 약간 가공 경화되고 마찰된 부분에 알루미늄 산화막이 형성됩니다. 이 필름은 구리 합금과 강철 사이의 마모 및 압착의 주요 원인인 금속 간 용접을 방지합니다.
• 부식 저항. 동일한 산화물 층이 해수, 산업 환경 및 다양한 공정 환경에서 합금을 보호하므로 베어링은 내식성을 유지하기 위해 그리스 필름에 의존하지 않습니다.
• 충격 내성. 알루미늄 청동은 균열 없이 충격과 약간의 정렬 불량을 흡수하므로 굴삭기, 프레스 및 이송 장비에 사용됩니다.

슬라이딩 베어링의 경우 하중 용량과 내마모성의 조합이 알루미늄 청동을 나머지 구리 합금 제품군과 구분하는 요소입니다.

알루미늄 청동 대 주석 청동: 선택 방법

결론부터 시작하세요. 하중이 무거울 때, 환경이 부식되거나 더러울 때, 윤활이 불확실한 경우에는 알루미늄 청동을 선택하십시오. 베어링에 가벼운 하중이 가해지고 지속적으로 오일 윤활이 이루어지며 오염으로부터 보호되는 경우 주석 청동을 선택하십시오.

주석 청동은 더 부드럽고 더 쉽게 변형되므로 샤프트 정렬 불량을 준수하고 깨끗한 오일 시스템에 작은 연마 입자를 포함시키는 데 도움이 됩니다. 알루미늄 청동은 모양을 유지하고 연마 마모에 저항합니다. 이는 유막이 얇거나 베어링이 스케일이나 먼지에 노출되거나 윤활유를 짜낼 만큼 하중이 높을 때 중요합니다. 느리게 움직이고 하중이 큰 베어링의 경우 알루미늄 청동이 더 안전한 선택입니다.

합금군과 실제 한계에 대한 자세한 비교를 보려면 다음을 참조하세요. 알루미늄 청동 부싱 및 베어링에 대한 완벽한 가이드 .

클리어런스, 결합 경도 및 윤활 설계

재료 선택은 엔지니어링 작업의 절반에 불과합니다. 알루미늄 청동 슬라이딩 베어링은 여전히 ​​세 가지 숫자, 즉 주행 간극, 결합 표면 경도 및 윤활 구조의 정확성에 의존합니다.

알루미늄 청동은 40~55 HRC 범위의 열처리 강철 표면에 가장 잘 어울리며 대략 0.4~0.8 µm Ra로 마감 처리됩니다. 부드러운 샤프트는 베어링보다 빨리 마모되며, 긴 샤프트를 교체하는 것은 부싱을 교체하는 것보다 훨씬 더 비쌉니다. 결합 부품을 경화시킬 수 없는 경우 전체 수명이 단축될 것으로 예상하고 이에 따라 마모 검사 간격을 계획하십시오.

알루미늄 청동 부싱의 주행 간격은 일반적으로 연한 주석 청동보다 약간 더 크게 설정됩니다. 그 이유는 더 단단한 합금이 열팽창 및 압입 왜곡을 덜 허용하기 때문입니다. 연삭된 강철 샤프트의 시작점으로 샤프트 직경의 약 0.1%를 연속 회전에 사용하고 작동 온도 및 반복 하중에 대한 여유분을 추가합니다. 너무 꽉 끼는 핏은 약간 넉넉한 간격보다 훨씬 더 일반적인 실패 원인입니다.

오일 그루브는 윤활유를 부하 영역 전체에 고르게 분배합니다. 직선형 축 홈은 진동 운동에 적합하고, 원주형 홈은 연속 회전에 적합하며, 십자형 또는 나선형 패턴은 역방향 하중에 적합합니다. 홈 가장자리는 매끄럽고 디버링 처리되어야 합니다. 날카로운 모서리는 윤활막을 긁어내고 마모 잔해를 가두어 둡니다. 하중 방향이 일정하지 않은 경우 가장 간단하고 신뢰할 수 있는 솔루션은 현장에서 절단한 슬롯보다는 가공된 그리스 홈이 있는 부싱인 경우가 많습니다. 왜냐하면 손으로 절단한 형상의 폭과 깊이가 다양하기 때문입니다.

가공된 그리스 홈이 있는 알루미늄 청동 원통형 부싱 이 직선 슬리브는 ZCuAl10Fe3 알루미늄 청동과 정밀 가공 그리스 홈을 결합하여 고하중, 진동 또는 반전 응용 분야에 적합한 고강도, 열 전도성 및 충격 인성을 제공합니다. 제품보기 →

빠른 선별 계산은 PV 값(압력에 슬라이딩 속도를 곱함)입니다. 알루미늄 청동은 저속에서 높은 압력을 견딜 수 있지만 슬라이딩 속도가 증가하면 허용 압력이 급격히 떨어집니다. 스트로크당 몇 도만 움직이는 진동 베어링은 지속적으로 회전하는 저널보다 훨씬 더 높은 표면 압력에서 작동할 수 있습니다. 일반적인 인쇄된 표가 아닌 특정 등급에 대해 제조업체가 제공한 PV 한계를 사용하고 응용 분야가 중요한 경우 벤치 테스트를 통해 이를 확인합니다.

알루미늄 청동 슬라이딩 베어링이 자신을 증명하는 곳

실제 작동 조건을 살펴보고 응용 프로그램은 다음과 같이 직접 따릅니다.

• 야금 기계. 롤러 테이블, 가위, 이송 암 및 캐스터 가이드는 뜨겁고 먼지가 많으며 종종 물로 세척됩니다. 우리의 야금 기계 응용 개요 일반적인 부품과 작동 조건을 나열합니다.
• 해양 기계. 해수 부식과 무거운 방향타, 안정 장치, 윈치 및 데크 기어 하중으로 인해 알루미늄 청동은 침수 및 스플래시 존 베어링의 표준 재료가 되었습니다.
• 중공업 및 광산 장비. 굴삭기, 파쇄기 및 컨베이어의 피봇 포인트는 충격 하중과 마모성 먼지에 직면하여 부드러운 합금을 빠르게 마모시킵니다.
• 다이캐스팅 기계. 열, 조임력 및 윤활에 대한 제한된 접근으로 인해 플레인 베어링은 한계에 도달하게 됩니다. 알루미늄 청동은 주석 청동보다 고온에서 강도를 더 잘 유지합니다.
• 석유 장비. 펌프, 밸브 및 장비 구성 요소는 유지 관리 직원과 멀리 떨어져 있고 오염된 윤활유로 작동하는 경우가 많으므로 베어링은 서비스 이벤트 사이의 긴 간격을 견뎌야 합니다.

플랫 슬라이딩 응용 분야에서는 원형 부싱이 아닌 베어링 패드 및 슬라이드 플레이트 형태의 동일한 알루미늄 청동 재료를 사용합니다. 설계에 슬라이드 웨이, 지지 패드 또는 스러스트 페이스와 같은 평평한 형상이 필요한 경우 가공된 구리 베어링 패드는 플레이트 형태로 동일한 합금 성능을 제공합니다.

평평한 슬라이딩 표면용 주석 청동 구리 베어링 패드 CuSn12 주석 청동으로 정밀하게 제조된 평면 구리 베어링 패드는 까다로운 산업 장비의 슬라이드웨이, 지지 패드 및 스러스트 페이스에 대한 내마모성 및 내식성을 제공합니다. 제품보기 →

주조 및 가공 품질이 실제 사용 수명을 결정합니다.

올바른 합금으로 제작된 알루미늄 청동 베어링은 주물에 수축이나 다공성이 있거나 기계 가공으로 인해 표면이 찢어진 경우 조기에 파손됩니다. 이 재료는 가혹한 작업용으로 선택되었기 때문에 일반적으로 제조 품질에 따라 6주 베어링과 12개월 베어링의 차이가 결정됩니다.

자체 구리 합금을 붓는 제조업체는 처음부터 화학을 관리합니다. Jiashan Tocree는 자체 용해로와 원심 주조기를 운영하여 연간 약 2,300톤의 구리 합금을 생산합니다. 한 지붕 아래 주조 및 정밀 가공을 통해 재료 인증서가 일치하지 않을 위험을 제거하고, 비표준 형상에 대한 리드 타임을 줄이며, 동일한 엔지니어링 팀이 원시 구조와 최종 공차를 모두 담당할 수 있습니다.

이 회사는 부싱 직경을 최대 1.5~2미터까지 가공하고 슬라이드 플레이트를 최대 길이 4미터, 너비 400밀리미터, 두께 100밀리미터까지 가공합니다. 대형 부품의 경우 보장이 불가능한 기하학적 공차를 유지하려면 온도 제어 작업장과 신중한 도구 경로 계획이 필요합니다.

일반적인 직경의 경우에도 가공 분야는 동일합니다. 표준 청동 부싱은 완전한 맞춤형 부품을 제작하기 전에 보어 공차, 진원도 및 표면 마감을 평가하기 위한 좋은 출발점입니다.

맞춤형 오일 홈이 있는 원심 주조 주석 청동 부싱 이 청동 부싱은 선택적인 내부 및 외부 오일 홈이 있는 원심 주조를 통해 생산되며 내구성 있는 베어링 성능을 위해 높은 인장 강도, 경도 및 내식성을 제공합니다. 제품보기 →

접근하기 어려운 위치를 위한 자가 윤활 변형

밀봉된 피벗 핀, 수중 해양 피팅, 인덱싱 메커니즘, 가드 또는 클린룸 내부 장비 등 일부 베어링 위치에는 재윤활이 불가능합니다. 이러한 경우 흑연 또는 PTFE 인서트가 포함된 견고한 자체 윤활 변형을 평가해 볼 가치가 있습니다. 기본 재료와 주조 경로는 일반 알루미늄 청동과 동일하지만 고체 윤활제 펠릿이 벽에 압착되어 슬라이딩 중에 필름을 방출합니다.

공회전 PV 한계가 그리스 공급 알루미늄 청동 베어링과 일치할 것이라고 기대하지 마십시오. 숫자는 더 낮으며 선택은 실제 의무와 비교하여 검증되어야 합니다. 재윤활이 불가능한 경우에는 강력한 구리 합금 쉘과 내장된 고체 윤활제를 결합하는 것이 실용적인 대안입니다.

알루미늄 청동 슬라이딩 베어링의 실제 사양은 단일 카탈로그 번호가 아닙니다. 요구되는 공차까지 주조와 가공을 모두 수행할 수 있는 로드 케이스, 합금 등급, 윤활 계획 및 제조업체입니다. 주석 청동이 너무 무른 것으로 판명된 곳, 물이나 부식이 있는 곳, 재윤활이 신뢰할 수 없는 곳에서는 알루미늄 청동을 사용하십시오. 오일 그루브를 설계하고 결합면을 경화시킨 후 주문하기 전에 주조소에 PV 번호를 확인하십시오. 올바르게 수행하면 베어링이 기계에서 걱정해야 할 마지막 부분이 됩니다.