Алюминиевый подшипник с высоким содержанием олова (AlSn20Cu) — свойства, применение и руководство по выбору

Большинство инженеров, отказывающихся от баббитового металла, ссылаются на одни и те же две проблемы: плохую несущую способность при повышенных температурах и частые циклы повторной заливки, которые увеличивают затраты на техническое обслуживание. Подшипники из алюминия с высоким содержанием олова, изготовленные на основе сплава АлСн20Су, решают обе проблемы. Приклеивая слой из 20% олово-алюминиевого сплава к стальной основе, они обеспечивают прилегаемость белого металла к усталостной прочности, с которой традиционный баббит не может сравниться при температуре выше 40°C.

Что такое алюминиевый подшипник с высоким содержанием олова?

Алюминиевый подшипник с высоким содержанием олова представляет собой биметаллический подшипник скольжения, состоящий из двух склеенных слоев: основы из низкоуглеродистой стали, обеспечивающей структурную прочность, и поверхностного слоя из сплава AlSn20Cu (алюминий-олово-медь), который выполняет трибологические работы — трение, износ и смазку.

Обозначение сплава указывает на состав: примерно 20% олова по весу, около 1% меди и остальное алюминий. Фаза олова распределена в виде мелких частиц внутри алюминиево-медной матрицы. Частицы олова мягкие и пластичные — они действуют как твердая смазка, приспосабливаясь к незначительным неровностям вала и внедряя мелкие частицы загрязнений, прежде чем они смогут повредить поверхность шейки. Медь укрепляет алюминиевую матрицу, улучшая усталостную прочность и сохраняя твердость в полезном диапазоне.

Соединение стали со сплавом образуется путем прокатки (сварки давлением), образуя металлургически интегрированный интерфейс без клеевого слоя. Эта конструкция также известна как биметаллический материал подшипника JF-20 в китайских производственных стандартах и ​​соответствует обозначению сплава AlSn20Cu по стандарту ISO 4383 для материалов футеровки подшипников скольжения.

Ключевые технические параметры подшипников AlSn20Cu

Диапазон рабочих характеристик AlSn20Cu определяется следующими параметрами. Эти цифры представляют пределы эксплуатации материала при гидродинамической смазке маслом, если не указано иное.

Поверхность сплава может быть подвергнута механической обработке с включением масляных канавок, масляных отверстий и смазочных углублений, что позволяет подшипнику сохранять масляную пленку в сложных режимах пуска-останова или колебательных циклах. Никакой гальванической накладки не требуется. , что упрощает изготовление и исключает риск усталости накладок в зонах высоких нагрузок.

Преимущества в производительности по сравнению с традиционными материалами подшипников

Подшипники из алюминия с высоким содержанием олова специально разработаны для замены баббитового сплава (белого металла) и, во многих случаях, биметалла из свинцовой бронзы. Приведенное ниже сравнение охватывает оси, которые имеют наибольшее значение при принятии решений о выборе.

По сравнению с баббитом подшипник AlSn20Cu выигрывает по всем конструктивным параметрам: усталостная прочность выше на 35–45% , срок службы увеличивается, а стальная основа исключает риск ползучести сплава при длительной нагрузке. По сравнению со свинцово-бронзовым покрытием он обеспечивает сопоставимую износостойкость без каких-либо проблем с RoHS, связанных с содержанием свинца, что является значительным нормативным преимуществом для машин, экспортируемых в ЕС, Северную Америку или на рынки, обеспечивающие соблюдение Европейской директивы по автомобилям с истекшим сроком эксплуатации.

Одно практическое преимущество, которое редко упоминается в технических характеристиках: подшипники AlSn20Cu можно использовать непосредственно со станка без гальванического покрытия. Это снижает сложность цепочки поставок и устраняет вид отказа — расслоение наложения, — который влияет на некоторые конструкции из свинцовой бронзы при высоких циклических нагрузках.

Для приложений, требующих Биметаллические композитные подшипники из свинцово-бронзового сплава с непрерывной смазкой маслом , более высокие температурные характеристики все же могут сделать этот материал подходящим. Но для приложений со средней нагрузкой и умеренной скоростью, где приоритетом является устойчивость к коррозии и соблюдение экологических требований, AlSn20Cu является более чистым выбором.

Типичные сценарии применения

Сочетание усталостной прочности от средней до высокой, превосходной коррозионной стойкости и надежного удержания масляной пленки делает подшипники из алюминия с высоким содержанием олова идеальным выбором для нескольких категорий машин.

• Двигатели внутреннего сгорания (малой и средней мощности): Вкладыши коренных подшипников и шатунные подшипники в бензиновых и дизельных двигателях, где имеют значение умеренная нагрузка и надежная пусковая смазка. AlSn20Cu лучше, чем баббит, справляется с циклической усталостью от горения при рабочих температурах выше 80°C.
• Воздушные компрессоры: Поршневые компрессоры подвергают подшипники переменным нагрузкам и граничной смазке во время запуска. Самосмазывающаяся оловянная фаза снижает износ на этих критических этапах.
• Компрессоры холодильного и климатического оборудования: Хладагентная атмосфера химически агрессивна. Коррозионная стойкость AlSn20Cu превосходит свинцовосодержащие сплавы в присутствии паров хладагента и влаги.
• Железнодорожные тяговые двигатели и вспомогательные приводы: Высокие ударные нагрузки и длительные интервалы технического обслуживания благоприятствуют использованию материала подшипников с подлинной усталостной стойкостью — категории, в которой баббит не справляется.
• Гидравлические насосы и шестеренные насосы: Высокие скорости вращения в сочетании с периодическими скачками давления хорошо соответствуют пределу скорости и диапазону нагрузок AlSn20Cu.
• Сельскохозяйственная и строительная техника: В средах с попаданием пыли и переменным качеством смазки преимуществом является внедряемость сплава — его способность поглощать мелкие частицы мягкой оловянной матрицей до того, как они повредят шейки вала.

Для применений, связанных преимущественно с осевыми, а не с радиальными нагрузками, Упорные шайбы AlSn20Cu для управления осевой нагрузкой следуют той же системе материалов и доступны в соответствующих конфигурациях.

Как правильно выбрать алюминиевый подшипник с высоким содержанием олова

На решение о выборе влияют три переменные: нагрузка, скорость и режим смазки. Правильное выполнение этих требований означает, что подшипник работает в пределах своей материальной оболочки; неправильное их выполнение ускоряет износ независимо от качества сплава.

Загрузка: AlSn20Cu выдерживает динамические нагрузки до 30 Н/мм² и статические нагрузки до 100 Н/мм². Если в вашем приложении динамическая нагрузка регулярно превышает 30 Н/мм², рассмотрите вместо этого биметаллический сплав из свинцовой бронзы или стальной бронзы. В условиях колебательной или реверсивной нагрузки (часто встречающейся в шатунах и рулевых тягах) хорошая усталостная стойкость AlSn20Cu является явным преимуществом.

Скорость: Максимальная скорость скольжения 25 м/с подходит для большинства промышленных и автомобильных применений. Высокоскоростные шпиндели, работающие выше этого порога, обычно требуют гидродинамических конструкций с более малыми зазорами и более контролируемой смазкой, чем может обеспечить катаная биметаллическая втулка.

Смазка: AlSn20Cu лучше всего работает при гидродинамической смазке маслом. Для граничных условий или условий смешанной смазки при низкой скорости и высокой нагрузке медная втулка с графитовым покрытием, оптимизированная для условий сухой смазки и граничной смазки или не требующая обслуживания самосмазывающаяся втулка для работы в тяжелых условиях на низких скоростях может лучше подойдет.

Толщина стенок и посадка корпуса также имеют значение. Более тонкие слои сплава (0,2–0,5 мм) улучшают усталостную долговечность, ускоряя передачу нагрузки на стальную основу; более толстые слои позволяют проводить обработку после установки для достижения точных допусков отверстий. При заказе укажите класс допуска отверстия и необходимость наличия масляных канавок или отверстий — это детали механической обработки, а не второстепенные мысли.

Почему стоит выбрать алюминиевые подшипники с высоким содержанием олова Huazhou

Компания Zhejiang Huazhou Technology Co., Ltd. специализируется на производстве подшипников скольжения с 2010 года, производя более 500 000 штук в день на 30 автоматизированных производственных линиях. На предприятии установлено более 260 специализированных подшипниковых машин и имеются десятки тысяч формовочных форм — инфраструктура, которая позволяет добиться строгой стабильности размеров при объеме производства, а не только при отправке образцов.

Биметаллическая опорная лента AlSn20Cu компании Huazhou прокатывается до контролируемой толщины слоя сплава, при этом прочность соединения проверяется для каждой производственной партии. Смазочные канавки, смазочные отверстия и фланцевые конфигурации доступны в стандартной комплектации. Время выполнения образца составляет 3 рабочих дня; производственные заказы масштабируются до ежедневной производительности, что соответствует требованиям как к прототипам, так и к закупкам в больших объемах.

Для получения технических характеристик, сертификации материалов или требований к индивидуальным размерам свяжитесь с командой инженеров Хуачжоу напрямую через форму запроса на продукцию.