Miért van a nagy szilárdságú sárgaréz a grafit réz hüvelyek mainstream alapanyag?

A nagy szilárdságú sárgaréz (főleg Zcuzn25Al6fe3mn3 vagy hasonló fokozatú, más néven "nagy szilárdságú sárgaréz" vagy "alumínium sárgaréz") lett a mainstream alapanyag. grafit rézhüvelyek Az erősség, a keménység, a kopásállóság, a korrózióállóság, a költséghatékonyság és a sokoldalúság optimális egyensúlya miatt. Itt található az okok részletes elemzése:

1. Nagy szilárdság és keménység (kulcsa a terheléshordozó kapacitáshoz)
Erősítő mechanizmusok:

• Alumínium (AL): Kemény β-fázist képez (cuznal intermetall vegyület), jelentősen javítva a mátrix erősségét és keménységét.
• Vas (Fe): Finom vasban gazdag részecskéket képez, amelyek rögzítik a gabonahatárokat, finomítják a szemcséket és akadályozzák a diszlokáció mozgását, ezáltal javítva az erőt, a keménységet és a kopás ellenállást.
• Mangán (MN): Fokozza a szilárd megoldás erősítését és javítja a forró munkateljesítményt.
  
• Hatások:

A nagy szilárdságú sárgaréz nyomószilárdsággal (általában> 600 MPa) és Brinell keménységgel (HB> 150) büszkélkedhet, amelyek lényegesen magasabbak, mint a szokásos sárgaréz (például H62) és néhány ólom bronzé.

Ez lehetővé teszi, hogy ellenálljon a magasabb terheléseknek, és megakadályozza a túlzott grafit oszlop kiemelkedését vagy meghibásodását nagy PV (nyomás × sebesség) körülmények között a mátrix deformációja miatt.

2. Kiváló kopásállóság (szinergetikus grafittel)

Mátrix kopásállóság: A kemény vasban gazdag fázis- és β-fázis kiváló ellenállást biztosít a csiszoló- és ragasztó kopással szemben, megvédve a mátrixot a karcolásoktól vagy a szántástól.
Graphite szerepe: A beágyazott grafit szilárd kenést biztosít, csökkentve a súrlódási együtthatót és a ragasztási tendenciát.
Szinergetikus hatás: A kemény mátrix támogatja a grafit oszlopokat, megakadályozva a nyomás alatti túlzott összeomlást, míg a grafit csökkenti a mátrix kopását. Ez a "kemény-puha kombináció" az öngyilkos csapágyak alapvető előnye, és a nagy szilárdságú sárgaréz kemény mátrixa döntő jelentőségű ennek a formatervezésnek a sikeréhez.

3. Jó korrózióállóság (a sokoldalúság biztosítása)

Alumínium szerepe: Sűrű alumínium -oxid (Al₂o₃) passzivációs fóliát képez a felszínen, jelentősen javítva a légköri, tengervíz, a gyenge savak és a gyenge bázisok korróziójával szembeni ellenállást.
Összehasonlítás: Noha a korrózióállóság alacsonyabb, mint a tiszta réz vagy az ón -bronz, messze meghaladja a szokásos sárgaréz (például H62 )éét, így alkalmassá teszi a legtöbb ipari környezetre (az erős savak és bázisok kivételével), autóipari, építőipari gépek és tengeri alkalmazások számára.
Költséghatékonyság: A drága ón bronzokhoz (például ZCUSN5PB5ZN5) vagy nikkel-alapú ötvözetekhez képest a nagy szilárdságú sárgaréz alacsonyabb költségeket kínál, miközben megfelel a korrózióállósági követelményeknek.

4. Kiváló költséghatékonyság (alapvető előny)
Alacsony nyersanyagköltségek:

Elsősorban rézből (Cu) és cinkből (Zn) áll, a cink lényegesen olcsóbb, mint az ötvöző elemek, mint például az ón (SN), az ólom (PB) és a nikkel (NI).
Összehasonlítva az ón-bronzokkal (5-10% óntartalommal) és az ólom bronzokkal (magas ólom-ónköltségekkel), a nagy szilárdságú sárgaréz lényegesen alacsonyabb egységköltségeket kínál.

Jó feldolgozhatóság:

Alkalmas porfémkohászathoz (a mainstream gyártási folyamat): Kiváló poráramlás, összenyomhatóság és szinterhetőség megkönnyíti a könnyű formázást és a tömegtermelést.
Casting és megmunkáláshoz is alkalmas.
Átfogó teljesítmény -megfelelés: A legtöbb működési körülmény erősségének, kopásának és korrózióállósági követelményeinek felel meg az optimális költségek mellett.

5. Jó hővezetőképesség (a hőeloszlás szempontjából kulcsfontosságú)

A réz-alapú ötvözetek természetéből adódóan kiváló hővezető képességgel rendelkeznek (jóval jobb az acél vagy vas alapú csapágyak).
A súrlódástól való időben történő eloszlás megakadályozza a lokalizált túlmelegedést, ami kenési meghibásodást (grafit -oxidáció) vagy anyaglágyítást eredményezhet, amely kulcsfontosságú a stabil csapágy működésének fenntartásához.

6. Kompatibilitás a grafit és a folyamat alkalmazkodóképességével

Termikus tágulási illesztés: A nagy szilárdságú sárgaréz és a grafit hőtágulási együtthatóinak különbsége viszonylag szabályozható (az alumínium vagy vas alapú anyagokhoz képest), csökkentve az interfész feszültségét és a leválasztási kockázatot a hőmérsékleti ingadozások során.

7. Nagy sokoldalúság (a legkedvezőbb vagy nehéz terhelési körülményeket lefedi)

A nagy szilárdságú sárgaréz alapú grafit rézhüvelyek a forgatókönyvek széles skálájához alkalmasak:

Közepes-magas terhelések: Építőipari gépek (kotrógép csap perselyei), mezőgazdasági gépek, kohászati ​​berendezések, fröccsöntő gépek stb.
Közepes-alacsony sebesség: Szállítószalaggörgők, zsanérok, kormányzati mechanizmusok.
Javító környezetek: Tengeri kormánylapáti rendszerek, kikötői gépek, vízkezelő berendezések.
Karbantartásmentes/alacsony olajkenés: Azok a területek, ahol a gyakori zsírozás nem praktikus (például légi munkaplatformok, hídcsapágyak illesztései).

Összehasonlítás más réz alapú anyagokkal
Ón bronz (például Zcusn5pb5Zn5):

Előnyök: Jobb korrózióállóság és kiváló kopási ellenállás (különösen a jó súrlódás csökkentése érdekében).
Hátrányok: Magas költségek (a drága ón miatt), általában alacsonyabb szilárdság és keménység, mint a nagy szilárdságú sárgaréz (különösen a vas-manganiai erősítés nélkül). Prémium vagy korrózióálló alkalmazásokban használják.

Ólom bronz (például ZCUPB10SN10):

Előnyök: Kivételes beágyazhatóság, konformálhatóság és a fogsággátló képesség, amely rendkívül magas terhelésekhez és hatásokhoz alkalmas.
Hátrányok: Magas költségek, ólom szegregáció, környezeti korlátozások és alacsonyabb erő és keménység. Használják a nagy teherbírású motoros főtengely csapágyakban stb.

Rendes sárgaréz (például H62):

Előnyök: A legalacsonyabb költség.
Hátrányok: Alacsony szilárdság és keménység, rossz kopásállóság és átlagos korrózióállóság, nem képes megfelelni a közepes-magas terhelési követelményeknek.

Következtetés: A nagy szilárdságú sárgaréz népszerűségének alapvető oka
A nagy szilárdságú sárgaréz a nagy szilárdság, a nagy keménység, a jó kopás/korrózióállóság, a kiváló hővezetőképesség, a kiváló por kohászat-feldolgozhatósága és jelentős költségelőnyök között eléri a nagy szilárdság, a jó keménység, a jó kopás/korrózióállóság és a jelentős költségek között.

Ez biztosítja a legköltséghatékonyabb és legmegbízhatóbb alapanyag-megoldást az önmegtakarító csapágyakhoz közepes-magas terhelések, mérsékelt sebesség és közös korrozív környezet mellett, amely megfelel a teljesítmény, az élettartam és a költségek alapvető igényeinek a legtöbb ipari alkalmazásban.

Ezért, hacsak a szélsőséges működési körülmények (például erős savak és bázisok, ultra-magas hőmérsékletek, rendkívül nagy hatásterhelések) drágább speciális ötvözetekre, nagy szilárdságú sárgaréz alapú grafit rézhüvelyekkel dominálnak a piacon.