Сплавы для нагрузок до 300 тонн




Скачать 83.78 Kb.
НазваниеСплавы для нагрузок до 300 тонн
Дата публикации06.05.2013
Размер83.78 Kb.
ТипДокументы
shkolnie.ru > Физика > Документы

Сплавы для нагрузок до 300 тонн



Для открытых и подземных горных работ используются транспортные средства крупнейших мировых производителей. Оборудование непрерывной выемки и большегрузные самосвалы работают круглые сутки, зачастую пропуская плановый технический осмотр. Подобная небрежность ведет к тому, что такие важные детали как шкворневые подшипники начинают заедать или ломаться от коррозии и полного износа. Изношенный, сломанный или заевший подшипник может вывести оборудование из строя на несколько дней и серьезно ударить по прибыли горнодобывающего предприятия.

Самым распространенным материалом для подшипников являются бронзовые сплавы. Однако для самосвалов в 180 тонн с полезным грузом в 300 тонн конструкторы всегда использовали высокопрочную сталь и сложные технологии смазки, чтобы облегчить работу подшипников. Ситуация осложняется тем, что условия открытых и подземных горных работ не позволяют строго соблюдать планы технического обслуживания, поэтому подшипники не всегда смазываются через необходимые для хорошей работы интервалы.

Отсутствие смазки подшипников тяжелой горнодобывающей техники ведет к их истиранию, эрозии и коррозии. Бронзовые сплавы на основе меди решат эти проблемы, но поиск сплава с прочностью, достаточной для того, чтобы выдержать предельные динамические нагрузки, может оказаться нелегкой задачей. Среди недавних разработок выделяются спинодальные бронзовые сплавы с отличными трибологическими (с низким коэффициентом трения) свойствами, которые помогают предотвратить истирание. Предел прочности на разрыв у сплавов составляет около 160 kpsi (1100 МПа), что позволяет рассматривать возможность замены стальных подшипников. Плюс ко всему, у этого класса бронзовых сплавов крайне низкая скорость коррозии (зависит от окружающих условий) и теплопроводность в диапазоне от 20 до 40 Btu/фут-час°F (от 39 до 72 Вт/м°K) при которой они хорошо рассеивают тепло.

^ Бронза в подшипниках
Бронзовые сплавы на основе меди уже давно играют важную роль в производстве высококачественных подшипников. Они позволяют выбирать необходимую прочность, тягучесть и жесткость. У них высокие противозадирные качества и устойчивость к трению, неровностям поверхности и грязи. По сравнению с другими сплавами для подшипников они меньше подвержены коррозии и воздействию высоких температур.

При создании подшипников для тяжелого оборудования повышенной проходимости конструкторам необходимо принимать во внимание не только механические свойства металла, но и рабочие нагрузки, жесткость оси, смазку, рабочую температуру и скорость вращения подшипника независимо от его материала.

В идеале материал подшипника должен иметь достаточную прочность на сжатие и ударную вязкость для того, чтобы сопротивляться постоянной деформации от статических и внезапно приложенных динамических нагрузок. Высокая усталостная прочность и предел текучести позволяет подшипникам выдерживать различное напряжение. Хорошая теплопроводность обеспечивает рассеяние теплоты, выделяемой в процессе трения с рабочей поверхности.

По данным ^ Copper Development Assoc.(Нью-Йорк) самые распространенные бронзовые сплавы делятся на следующие категории:

Оловянистые бронзы: олово (Sn) в сплаве используется для того, чтобы сделать его крепче. Цинк (Zn) также повышает прочность сплава даже с большей эффективностью. Однако уже при 4% содержании цинка сплав начинает терять антифрикционные характеристики. Сплавы оловянистой бронзы достаточно тверды и не подходят для осей с грубой или нарушенной регулировкой. Они сложно взаимодействуют с частицами породы и должны использоваться с чистой надежной смазкой.

C90300 (88Cu-10Sn-4Zn) с диапазоном твердости от 300 до 400 Bhn (величина твердости по Бринеллю) прочные и ковкие одновременно. Сплав лучше использовать для тяжелых нагрузок при низких скоростях. Он устойчив к коррозии от морской воды, ударному воздействию и износу. Сплав удобен для станочной обработки и может использоваться для литья. Области применения: подшипники шасси у самолетов, цапфовые и троллейные опоры, втулки поршневого пальца.

C90500 (88Cu-10Sn-2Zn) также используется для подшипников, подверженных тяжелым нагрузкам при низких скоростях. У них высокая устойчивость к ударному воздействию и износу. Области применения: втулки поршневого пальца и рычажной передачи, а также втулки оси коромысел в двигателях внутреннего сгорания.

^ Освинцованная оловянистая бронза:Небольшое количество свинца (Pb) улучшает обрабатываемость материала без ущерба несущим характеристикам. Для снижения стоимости в некоторые освинцованные оловянистые бронзы добавляется цинк.

Бронза C92700 (88Cu-10Sn-2Pb) жесткая и прочная с высокой сопротивляемостью износу и коррозии. Используется для тяжелых нагрузок при медленных скоростях и затрудненных условиях эксплуатации. При хорошей обрабатываемости и возможности литья требует хорошей смазки и твердости оси от 300 до 400 Bhn. Стандартные области применения: подшипники землеройных машин, втулки ЗП и соединительные стойки, цапфовые опоры, механическое сцепление, осевые подшипники.

C83600 (85Cu-5Sn-5Pb-5Zn) имеет высокую теплопроводность, умеренную прочность, подходит для небольших нагрузок при низких/средних скоростях. При хорошей обрабатываемости и возможности литья применяется в следующих областях: упорные подшипники автомобильной передачи, подшипники клапанов низкого давления, подшипники коллекторов землеройного оборудования, автомобильные втулки ушки рессоры, вкладыши подшипников скольжения и баббитовых подшипников.

Оловянистая бронза с повышенным содержанием свинца: этот класс сплавов для подшипников используется чаще всего. Металлы применяются при средних нагрузках и скоростях.

Сплав C93200 (83Cu-7Sn-7Pb-3Zn) обладает отличными антифрикционными качествами, легко обрабатывается и льется, твердый, прочный, износоустойчивый. Области применения: механические передачи сельскохозяйственного оборудования и подшипники кулачкового вала; направляющие втулки для клапанов, поршней и поршневых стоков; подшипники двигателей для мотоциклов; роликоподшипники для конвейера.

Сплав C93400 (70Cu-5Sn-25Pb) обладает отличными антифрикционными качествами, хорошо адаптируется, подходит для легких нагрузок, высоких скоростей с минимальной смазкой. Он не обладает хорошим сопротивлением износу или ударному воздействию и не переносит слишком высокие сжимающие и ударные нагрузки. Стандартные области применения: втулки гидравлических насосов и подшипники штока, карбюраторные подшипники, подшипники с водяной смазкой.

C93700 (80Cu-10Sn-10Pb) обладает высокой прочностью и износостойкостью при тяжелых нагрузках и высоких скоростях (от 500 до 1000 кадр/мин), устойчив к ударам и вибрации. Обладает отличными антифрикционными качествами, идеален для условий, где затруднена смазка оборудования. Сплав устойчив к небольшому содержанию кислоты в шахтной воде. Стандартные области применения: поршневые пальцы для дизельных двигателей; подшипники якоря; подшипники коленвала, оси, соединительного штока и элементов управления воздушного судна.

C93800 (78Cu-7Sn-15Pb) имеет широкую область применения для умеренных нагрузок и высоких скоростей. Устойчив к коррозии в морской воде, воздействию серной кислоты небольшой концентрации, шахтных вод, при этом обладает средней износоустойчивостью. Обладает отличными антифрикционными качествами, подходит для условий, где затруднена смазка оборудования. Области применения: от шкворневых подшипников для землеройного оборудования и барабанных подшипников для кранов до подшипников общего назначения для пассажирских и грузовых автомобилей.

^ Алюминиевая бронза: Исторически алюминиевые (Al) бронзы всегда были самыми прочными из сплавов для подшипников на основе меди. Содержание алюминия придает не только прочность, но и позволяет использовать их для тепловой обработки. При высокой прочности теряется вязкость, поэтому подшипники плохо адаптируются и поглощают абразивные частицы. Несущие поверхности с высокими требованиями к гладкости (1520 дюйм среднекв.) и смазке требуется регулярно проверять, потому что у них нет таких противозадирных свойств, как у освинцованной оловянистой бронзы. Бронзы обладают отличными антифрикционными качествами, подходят для высоких температур.

Сплав C95400 (85Cu-11Al-4Fe) крайне твердый, устойчив к истиранию и сильному ударному воздействию, этим объясняется высокая прочность при повышенных температурах – прочность на сжатие при 500°F равна прочности оловянистой бронзы при температуре окружающей среды. При этом сплав имеет низкие противозадирные характеристики и требует хорошей смазки всей поверхности подшипника для того, чтобы предотвратить задиры при контакте металл-металл. Твердость оси от 550 до 600 Bhn, финишная обработка двух подшипников должна соответствовать 15-20 дюйм среднекв. Сплав используется для подшипников землеройного оборудования, станков и подшипников шейки валка.

^ Марганцовистая бронза: Сплавы C86300 и C86400 являются модификациями буквоотливных мунц-сплавов (60Cu-40Zn) и содержат небольшие примеси марганца, железа и алюминия, плюс свинец для смазывающей способности, повышения противозадирных свойств и поглощению абразивных частиц. Сплавы прочные, устойчивые к коррозии, могут использоваться при тяжелых нагрузках и низких скоростях. Ось должна быть жесткой, смазка надежной. Стандартные области применения: от штоков крупных клапанов, ЗП и подшипников до частей гидравлических цилиндров и импеллеров.

^ Спинодальная бронза
До недавнего времени производители комплексного оборудования могли использовать трехкомпонентную спинодальную бронзу только в тонких пластинах, изготовленных в порошковой металлургии. Однако новые технологии производства EquaCast позволяют делать заготовки тройных сплавов из меди, никеля и олова с примесью ToughMet 2 (Cu-9Ni-6Sn) и Tough-Met 3 (Cu-15Ni-8Sn) диаметром до 63,5 см. Сплавы были разработаны для высококачественных подшипников для аэрокосмического и тяжелого мобильного промышленного оборудования, а также для морских работ и добычи нефти и газа.

Большинство медных сплавов имеют высокую прочность благодаря закалке твердого раствора, холодной обработке, упрочнению дисперсными частицами или из-за комбинации всех способов повышения прочности. В отличие от них сплавы Tough-Met получают высокую механическую прочность при контролируемой тепловой обработке, которая называется спинодальным распадом.

При EquaCast используется процесс непрерывного литья с закрытой головкой с запатентованной крышкой и открытыми отверстиями, размещенными между крышкой формы и жидкостью в большой печи для выравнивания температуры. Цикличное изъятие заготовок на большой скорости позволяют получать сплав со сверхтонкой микроструктурой.

При спинодальном распаде происходит самопроизвольный процесс непрерывной диффузии, когда атомы металлов одинакового размера получают достаточную мобильность в исходной матрице. Отсутствует этап кристаллизации и две химически различные фазы развиваются со сходной структурой кристаллов. Теплообработка при температуре выше области несмешиваемости (при достижении которой однофазные сплавы разделяются на две фазы) позволяет атомам равномерно распространяться и образовывать однофазный твердый раствор.

Затем сплав мгновенно охлаждают при комнатной температуре и повторно нагревают до температуры спинодального распада, чтобы вновь запустить самопроизвольную реакцию. Сплав остается при этой температуре до завершения реакции.

Сплавы, упрочненные методом спинодального распада имеют модулируемую микроструктуру – тонкие слои, которые зачастую называются волнами. Структура видна только через просвечивающий электронный микроскоп. Спинодальные сплавы Cu-Ni-Sn имеют увеличенный втрое предел текучести по сравнению с исходным металлом. Высокая прочность объясняется когерентными напряжениями при равномерном рассеивании обогащенных Sn фаз в медной матрице. При обычном производстве сплавов Cu-Ni-Sn такая равномерность не достижима, сплавы подвержены ликвидации легирующих элементов, что ведет к красноломкости при горячей обработке. Ликвидация влияет и на расширение диапазона окончательных механических свойств в литых или кованых деталях.

Сплавы ToughMet в пять - восемь раз превышают теплопроводность стали и в два раза теплопроводность алюминия, поэтому они хорошо отводят теплоту, возникающую при трении рабочих поверхностей. При этом по сравнению с алюминиевыми бронзами с показателем предела текучести в 52 kpsi (359 MПа) и твердостью 92 HRB, литая деталь из ToughMet 2 CX90 имеет предел текучести в 95 kpsi (655 MПа), твердость 28 HRC и пониженный коэффициент трения.

Литые детали из ToughMet 3 CX105 15Ni-8Sn на основе меди после спинодальной обработки имеют прочность стали (предел текучести 105-kpsi (724 MПа)) и смазывающую способность, сравнимую с освинцованными бронзами. Это дает конструкторам возможность проектировать компактные системы опор, работающие даже при недостатке смазки. В отличие от обыкновенных бронз сплавы высокоустойчивы к загрязняющим веществам, которые могут попасть в подшипник и привести к повреждениям в ряде экстремальных ситуаций.

Похожие:

Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconДоклад по химии Тема: “Сплавы”
...
Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconКонтрактное количество До 5 тонн От 5 до 15 тонн От 15 тонн и больше Разрешенное отклонение
Если не указано по-другому, слово «тонна» (т в сокращенном варианте) означает 1000 килограммов
Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconТема №35 Сплавы
...
Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconПри плавлении металлы обычно смешиваются один с другим, образуя сплавы
Еще в глубокой древности люди заметили, что в большинстве случаев сплавы обладают другими, более полезными для них свойствами, чем...
Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconКонспект урока по химии в 9 классе по теме: «Сплавы»
Цель урока: организовать работу по усвоению знаний учащимися понятий черные и цветные металлы, сплавы
Сплавы для нагрузок до 300 тонн icon1. Производственная мощность литейного цеха на 01 января 2005 г составляла...
С первого мая 2005 г были введены мощности на 2 тыс тонн литья в год, а с первого июля исключено мощностей на тысячу тонн литья в...
Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconМеталлы в чистом виде применяют реже, чем их сплавы. Это объясняется...

Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconThe bath composition for chromium plating on metal and alloys Электролит...
Электролит для осаждения хромовых покрытий на металлы и сплавы (патент РФ №2146309)
Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconШадринский элеватор (первое наименование «Заготзерно») организован...
«старым элеватором») емкостью 18 тыс тонн. В 1980 году к существующим трем корпусам старого элеватора пристроены два корпуса емкостью...
Сплавы для нагрузок до 300 тонн iconМеталлы и их сплавы повсеместно используются для изготовления конструкций...
Металлы и их сплавы повсеместно используются для изготовления конструкций машин, оборудования, инструмента и т д. Несмотря на широкий...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
shkolnie.ru
Главная страница