Kupariseoksesta valmistettu kulutusta kestävä levy: tyypit, ominaisuudet ja kuinka valita oikea

Kupariseoksesta valmistettu kulutusta kestävä levy on yksi niistä osista, jotka jäävät huomaamatta, kunnes se epäonnistuu – ja kun se tapahtuu, seuraukset värähtelevät läpi koko koneen tai rakenteen, jota se tukee. Kuparipohjaisiin kulutuslevyihin on luotettu raskaassa liukuvassa, suuressa kuormituksessa ja korroosiolle alttiissa sovelluksissa yli vuosisadan ajan, koska ne tarjoavat jotain, mitä teräskulutuslevyt eivät voi: yhdistelmän kantavuutta, luonnostaan ​​pientä kitkaa teräspintoihin nähden, korroosionkestävyyttä ja itsevoitelevissa versioissa kykyä toimia ilman jatkuvaa ulkoista öljyä tai rasvaa. Tämä opas kattaa tärkeimmät kulutuslevysovelluksissa käytetyt kupariseosperheet, niiden mekaaniset ja tribologiset ominaisuudet, kiinteiden voiteluainelistojen roolin, tietyt teollisuudenalat ja sovellukset, joissa niitä käytetään, ja mitä tulee määrittää niitä hankittaessa.

Miksi kupariseoksia käytetään kulutuslevyissä

Kupariseosten tribologinen tapaus liukuvassa kulutuksessa alkaa kitkasta. Pronssiseosten kitkakertoimet terästä vastaan ​​ovat 0,08-0,14 voideltuissa olosuhteissa verrattuna 0,32:een alumiinilla teräksellä ja 1,00 teräksellä teräksellä. Kuivissa tai rajavoiteluolosuhteissa pronssilejeeringit saavuttavat edelleen vain 0,12–0,30 kitkakertoimen, mikä ylläpitää merkittävän takertumisenestokyvyn, vaikka voitelu keskeytyy. Tämä käyttäytyminen johtuu kuparipohjaisten metalliseosten fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista liukuvassa rajapinnassa: ne ovat pehmeämpiä kuin teräksiset vastapinnat, minkä ansiosta ne mukautuvat pinnan epäsäännöllisyyksiin ja upottavat pieniä epäpuhtaushiukkasia sen sijaan, että ne antaisivat näiden hiukkasten naarmuttaa molempia pintoja. Tämä mukautuvuus tarkoittaa myös sitä, että kupariseoksesta valmistettu kulutuslevy kuluu vähitellen ja ennustettavasti – ei katastrofaalisesti.

Kitkan lisäksi kuparilejeeringit tarjoavat kolmesta kymmeneen kertaa korkeamman lämmönjohtavuuden kuin teräs, mikä tarkoittaa, että liukuvassa rajapinnassa syntyvä kitkalämpö haihtuu nopeasti levyrunkoon sen sijaan, että se keskittyisi kosketusalueelle nopeuttamaan lämpökulumista, kalvon hajoamista tai takertumista. Kuparilejeeringit kestävät myös naarmuuntumista – liukuvien metallipintojen liimahitsausta – paljon paremmin kuin teräs-teräs-kosketus, erityisesti alumiinipronssit ja korkealujuiset messingit, jotka muodostavat stabiileja pintaoksidikalvoja, jotka toimivat ohuina, kovina uhrauskerroksina, jotka suojaavat alla olevaa bulkkimateriaalia.

Käytännön lopputuloksena on kulutuslevymateriaali, joka mahdollistaa pidemmät huoltovälit, ennakoitavammat vaihtoaikataulut, pienemmän vaihtotiheyden kuin karkaistut kulutuslevyt samoissa liukumissa sovelluksissa ja kyky toimia ympäristöissä, joissa luotettavaa ulkoista voitelua ei voida ylläpitää – olosuhteet, joissa teräskulutuslevyt takertuvat ja rikkoutuvat nopeasti.

Kulutuskestävissä levyissä käytetyt kupariseosperheet

Kulutuslevysovelluksissa käytetään useita erillisiä kupariseosperheitä, joista jokaisella on erilainen lujuus, kitka, korroosionkestävyys ja työstettävyys. Erojen ymmärtäminen ohjaa oikean metalliseoksen valintaa tietyissä käyttöolosuhteissa.

Alumiinipronssi (CuAl)

Alumiinipronssi on lujin kupariseosperhe, joka on yleisesti saatavilla kulutuslevymuodossa, ja sen vetolujuudet vaihtelevat 550 MPa:sta standardivalulaaduille aina 900 MPa:iin tai enemmän muokatuille tai lämpökäsitellyille metalliseoksille. Alumiinipitoisuus (tyypillisesti 8–12 painoprosenttia) edistää vakaan, tiiviin alumiinioksidipintakalvon muodostumista, joka tarjoaa sekä korroosiosuojan että kulutuskestävyyden. C95400 (CuAl10Fe5 / GB: QAl10-3-1.5) on tavallinen teollinen alumiinipronssi kulutuslevyseos – siinä yhdistyvät hyvä lujuus, erinomainen korroosionkestävyys ja vahva kulutuskestävyys. C95500 ja C63000 (CuAl10Fe5Ni5) lisäävät nikkeliä lujuuden ja korroosionkestävyyden lisäämiseksi, mikä tekee niistä vakiovalinnan meri-, offshore- ja kemiallisten prosessien kulutuslevyihin, joissa on samanaikaisesti sekä mekaanista kuormitusta että aggressiivisia aineita.

Alumiinipronssiset kulutuslevyt ovat suositeltu valinta, kun suuret puristuskuormat (yli 300 MPa kosketuspaine), kohtalaisista suuriin liukunopeudet ja syövyttävät ympäristöt kohtaavat. Tyypillisiä käyttökohteita ovat vaihteiston kulutustyynyt, hydraulisylinterien ohjausrenkaat, sillan laakerilevyt, laivojen potkurin akselin vuoraukset ja pumppujen kulutusrenkaat merivesipalveluissa. Alumiinipronssin yksi rajoitus on sen taipumus aiheuttaa enemmän kulumista teräspinnoille kuin pehmeämmät pronssilejeeringit – jos vastapinnan kuluminen on huolenaihe, seoksen valinnan tulisi tasapainottaa kulutuslevyn käyttöikää ja vastaavan teräskomponentin kustannuksia.

Tinapronssi (CuSn)

Tinapronssilejeeringit (tyypillisesti 8–12 % tinaa) ovat olleet klassinen laakeri- ja kulutuslevymateriaali yli kahden tuhannen vuoden ajan, ja ne ovat vakiona monissa kohtalaisen kuormituksen liukumissa sovelluksissa, koska ne ovat poikkeuksellisen yhdistelmän kulutuskestävyyttä, mukautuvuutta, upotettavuutta ja takertumista estäviä ominaisuuksia. Johtavia teollisia tinapronssi kulutuslevylaatuja ovat C90700 (CuSn12), C91100 (CuSn16) ja C93200 (CuSn7Pb7Zn3 / SAE 660 / GB: ZCuSn5Pb5Zn5). SAE 660 / C93200 on yksi yleisimmin käytetyistä yleiskäyttöisistä laakereista pronssiseoksia maailmanlaajuisesti – sen tina-lyijy-sinkkikoostumus tarjoaa hyvän kantavuuden, erinomaisen öljynpidätyksen huokoisessa valurakenteessa, lyijyfaasista johdettuja takertumista estäviä ominaisuuksia ja laajan korroosionkestävyyden.

Tinapronssiset kulutuslevyt toimivat tehokkaasti jopa 275 MPa:n kosketuspaineen kuormituksella (joissakin laatuluokissa jopa 700 baarin öljykalvokapasiteetissa tappikokoonpanoissa) ja jopa 260 °C:n lämpötiloissa. Ne ovat vakiomateriaali työstökoneiden liukuohjaimille, hydraulisille ja pneumaattisille toimilaitteiden kulutusrenkaille, sillan liikuntasaumojen liukulevyille ja yleiskäyttöisille liukukomponenteille kemian- ja elintarviketeollisuuslaitteissa. Fosforipronssi (fosforilisäys 0,03–0,35 %) parantaa entisestään jousiominaisuuksia, jäykkyyttä ja kulutuskestävyyttä, ja sitä käytetään tarkempiin kulutuslevyihin instrumentaatiossa ja valotekniikassa.

Erittäin luja messinki (mangaanipronssi / CuZnMnAlFe)

Korkealujuuksiset messingit – tunnetaan eri markkinoilla mangaanipronssina, Golik-messinginä tai lujalla messingillä – ovat muunnelmia 60/40 messingistä (Muntz-metalli), joihin on lisätty mangaania, rautaa, alumiinia ja joskus nikkeliä ja lyijyä. Kiinalainen laatu ZCuZn24Al6Fe4Mn3 (noin 62 % kuparia) ja yhdysvaltalaiset/eurooppalaiset vastineet C86300 ja C86200 ovat yleisimmin käytettyjä. Nämä seokset saavuttavat 600–700 MPa:n vetolujuuden, joka on kilpailukykyinen heikomman lujuuden alumiinipronssien kanssa, yhdistettynä hyvään työstettävyyteen, kohtalaiseen korroosionkestävyyteen ja erinomaiseen kulutuskestävyyteen voideltuissa olosuhteissa.

Korkealujuuksisia messinkisiä kulutuslevyjä käytetään voimakkaasti painevalukoneissa (suulakkeen pohjan liukulevyt, ejektorilevyn ohjaimet), ruiskumuottien kulutusnauhoissa, puristusjarrutyökalujen liukulevyissä ja rakennuslaitteiden saranoiden kulumisvaipauksissa. Niiden lujuuden, työstettävyyden ja alumiinipronssiin verrattuna alhaisempien seoskustannusten yhdistelmä tekee niistä kustannustehokkaan valinnan, kun äärimmäistä korroosionkestävyyttä ei vaadita. Suurikuormituspuristustyökalusovelluksiin C86300-messinki, jossa on grafiittitulpat, on yksi yleisimmistä kulutuslevymateriaaleista maailmanlaajuisesti.

Lyijypronssi (CuSnPb)

Lyijypronssilejeeringit käyttävät lyijyä ensisijaisena kitkaa vähentävänä elementtinä. Lyijy ei muodosta seosta kuparin kanssa, vaan se esiintyy erillisinä palloina, jotka ovat jakautuneet kupari-tinamatriisiin. Liukuolosuhteissa lyijy tahraa kosketuspinnan poikki muodostaen ohuen, itsestään uusiutuvan voitelevan kalvon, joka estää tarttumista jopa marginaalisissa voiteluolosuhteissa. Lyijypronssiset kulutuslevyt ovat pehmeitä, erittäin mukautuvia ja sietävät akselivirheitä ja likaisia ​​voiteluaineita paremmin kuin kovemmat seoslevyt. C93200 (jo mainittu edellä) on hybridiseos; korkeampia lyijylaatuja, kuten C93700 (CuSn10Pb10) ja C94300, käytetään silloin, kun tarttumiskestävyys huonosti voideltuissa olosuhteissa on ensisijainen vaatimus tinapronssiin verrattuna pienentyneen kantavuuden kustannuksella. Lyijypronssiset kulutuslevyt ovat vakiona autojen moottoreiden laakereissa, teollisuusmoottorien päälaakereissa ja yleisissä liukuohjainsovelluksissa, joissa käyttöolosuhteet ovat kohtalaiset ja kiinnittymisenestovarmuus on etusijalla.

Kuparilejeeringin kulutuslevylaadut – ominaisuudet yhdellä silmäyksellä

Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tärkeimpien kupariseosten kulutuslevylaatujen tärkeimmistä mekaanisista ja tribologisista ominaisuuksista nopean materiaalin valinnan tukemiseksi.

Itsevoitelevat kupariseoksesta valmistetut kulutuslevyt, joissa on kiinteää voiteluainetta

Vakiokupariseoksesta valmistettu kulutuslevy käyttää ulkoista voiteluainetta – liukuliitäntään toimitettua öljyä tai rasvaa – ylläpitämään vähäkitkaista kalvoa, joka estää suoran metallikontaktin ja säätelee kulumisnopeutta. Kun ulkoista voitelua ei voida ylläpitää luotettavasti – käyttöympäristön, pääsyrajoitusten, äärimmäisten lämpötilojen tai saastumisongelmien vuoksi – itsevoitelevat kupariseoksesta valmistetut kulutuslevyt, joissa on kiinteät voiteluaineet, ratkaisevat ongelman komponenttitasolla.

Grafiittiin upotetut kuparilejeeringit kulutuslevyt

Yleisimmin käytetty itsevoiteleva kuparinen kulutuslevy yhdistää lujan kupariseoksen pohjan (yleensä alumiinipronssi C95400, korkealujuus messinki C86300 tai tinapronssi C90700) sylinterimäisiin tulppien tai tankojen kiinteään grafiittiin, jotka on puristettu tai valettu liukuvan pinnan koneistetuihin reikiin. Grafiitti peittää noin 20–30 % liukuvasta pinta-alasta ja jakautuu tasaisesti kosketusalueelle. Käytön aikana levyn liukuessa vastapintaa vasten grafiitti siirtyy jatkuvasti tulpista sekä kulutuslevyn pintaan että liitäntäpintaan muodostaen kiinteän voiteluainekalvon, joka säilyy ulkoisista voitelujärjestelmistä riippumatta.

Grafiittiin upotettujen kupariseoksesta valmistettujen kulutuslevyjen toiminta-alue kattaa laajan alueen: kantavuus jopa 250 MPa staattiseen kosketuspaineeseen, kuivakitkakertoimet 0,10–0,16 (verrattuna voitelemattoman kiinteän kuparilevyn arvoon 0,20–0,35) ja käyttölämpötilat -20°C:sta 20°C:een. huolto jopa 300–400°C, jossa useimmat öljypohjaiset voiteluaineet hajoavat. Tämä lämpötila-alue tekee grafiitista upotetuista pronssisista kulutuslevyistä vakioratkaisun lasinvalmistuslaitteissa, uunin ovien liukukokoonpanoissa, kuumataontapuristusohjaimissa ja terästehtaan apulaitteissa, joissa ympäristön lämpötilat sulkevat pois öljyn voitelun kokonaan.

MoS₂-uurteiset kuparilejeeringit kulutuslevyt

Molybdeenidisulfidi (MoS₂) on kerrostettu kiteinen kiinteä voiteluaine, jonka kitkakerroin on 0,03–0,06 kohtuullisissa lämpötiloissa – alhaisempi kuin grafiitti – ja joka toimii erinomaisesti kuivissa tai tyhjiöympäristöissä, joissa grafiitin voitelukyky heikkenee (grafiitti vaatii jonkin verran kosteutta saavuttaakseen pienimmän kitkan). MoS₂-tulppia tai -pinnoitteita käytetään kupariseoksessa olevissa kulutuslevyissä ilmailu- ja avaruusmekanismeissa, tyhjiölaitteistoissa ja tarkkuusinstrumenteissa, joissa tarvitaan erittäin pientä kitkaa ilman voiteluaineen saastumisen riskiä. MoS₂-tehokkuuden lämpötilakatto on noin 350 °C ilmassa (korkeampi inertissä ilmakehässä tai tyhjiössä), kapeampi kuin grafiitin yläraja, mutta täysin riittävä useimpiin uunin ulkopuolisiin liukuihin.

Kupariseoksesta valmistetut rasvauralliset kulutuslevyt

Rasvaura-kulutuslevyt ovat keskitason ratkaisu ulkoisesti voideltujen ja täysin itsevoitelevien levyjen välillä. Liukupinta on koneistettu urakuviolla – suorilla yhdensuuntaisilla kanavilla, ristikkäisillä kuvioilla tai kierteillä – jotka toimivat asennuksen aikana pakatun rasvan säiliöinä. Rasvaa vapautuu asteittain levyn toimiessa, mikä takaa voitelun pitkiä huoltovälejä ilman jatkuvaa ulkoista syöttöä. Tämä lähestymistapa on vakiona rakennuskoneiden kääntöliitoksissa, kaivinkoneen puomin tapeissa, nosturin kääntörengasliukuissa ja sillan laakerilevyissä, joissa säännöllinen uudelleenrasvaus on mahdollista, mutta jatkuvat automatisoidut voitelujärjestelmät eivät ole käytännöllisiä.

Kupariseoksesta valmistettujen kulutusta kestävien levyjen teolliset sovellukset

Kuormituskyvyn, kitkanesto-ominaisuuksien, korroosionkestävyyden ja lämmönjohtavuuden yhdistelmä tekee kupariseoksesta valmistettuja kulutusta kestäviä levyjä korvaamaton monissa teollisissa sovelluksissa. Jokainen sovellus korostaa näiden ominaisuuksien erilaista osajoukkoa.

• Painevalu- ja ruiskuvalutyökalut: Korkealujuuksiset messinki- ja alumiinipronssikulutuslevyt (ohjainlevyt, ejektorilevyjen kulutusliuskat, muottiliuskat) ovat vakiona ruiskuvalu- ja painevalutyökaluissa. Ne tarjoavat kovuuden vastustaakseen syklisen muottisulkuliikkeen aiheuttamaa hankausta, riittävän pehmeyttä suojaamaan kovempia työkaluteräspintoja ja itsevoitelevia muunnelmia, jotka poistavat tarpeen käyttää muotinirrotusaineita, jotka voivat saastuttaa valuosan.
• Sillan laajennuslaakerit: Pronssisia liukulaakerilevyjä, tyypillisesti grafiitilla upotettua alumiinipronssia tai tinapronssia, käytetään siltojen liikuntasaumojen ja kattilan laakereiden liukupinnoissa. Levyt ottavat huomioon siltakannen lämpölaajenemisen ja supistumisen laakerin istukan poikki siirtäen satojen - tuhansien kilonewtonien pystykuormia liukuen vaakasuunnassa millimetreistä kymmeniin senttimetreihin päivässä. Vähintään 50 vuoden käyttöiän vaatimukset tekevät itsevoitelevista versioista vakiovalinnan uusissa siltaroissa.
• Hydraulisylinterit ja toimilaitteet: Pronssiset kulutusrenkaat ja ohjauslevyt hydraulisylintereissä estävät mäntää koskettamasta sylinterin reikää sivuttaiskuormituksen aikana, mikä suojaa sylinterin tiivistettä ja porauksen pintaa. Tinapronssi C93200 ja fosforipronssi ovat vakiona hydraulisissa kulutusrenkaissa teollisuussovelluksissa; alumiinipronssia käytetään offshore- ja raskaassa siviilihydrauliikassa, jossa suurempi kuormitus yhdistetään meriveden tai saastuneiden nesteiden altistumiseen.
• Raskaat puristus- ja taontalaitteet: Liukuohjaimet, mäntälaakerilevyt ja liukukiskot mekaanisissa ja hydraulisissa puristimissa kestävät suuria kosketuspaineita ja iskukuormitusta jokaisen puristusiskun aikana. Grafiittiin upotetut alumiinipronssiset kulutuslevyt ovat vakiona taontapuristusliukuohjaimissa, joissa raskaan kuorman, kohtuullisen nopeuden ja kuumien työkappaleiden korkean ympäristön lämpötilan yhdistelmä sulkee pois öljyvoitelun välittömältä työskentelyalueelta.
• Laiva- ja offshore-laitteet: Alumiinipronssia ja nikkeli-alumiinipronssia kuluvia levyjä käytetään potkurin akselin peräputken vuorauksissa, peräsimen tapeissa, ketjun pysäyttimen kulutuspinnoissa ja kansilaitteiden liukukomponenteissa. Näiden metalliseosten erinomainen kestävyys meriveden korroosiota, kavitaatioeroosiota ja biofoulingia vastaan ​​tekee niistä suosituimman materiaalin merenkulkualalla kaikkialla, missä tapahtuu liukukosketusta suolaisen veden ympäristöissä.
• Terästehtaan apulaitteet: Jatkuvan valukoneen ohjausrullat, valssaamon kotelon kulutuspinnat ja poistopöydän sivuohjaimien kulutuslevyt toimivat ympäristössä, jossa on lämpöä, kalkkikontaminaatiota, altistumista vedelle ja raskaalle mekaaniselle kuormitukselle, joka haastaa kaiken kuluvan materiaalin. Grafiittiin upotetut alumiinipronssilevyt käsittelevät tätä ympäristöä tehokkaasti, koska vesi ei heikennä grafiittivoitelua ja alumiinipronssipohjainen seos kestää syövyttävää myllyn vesikemiaa.
• Rakennuskoneet: Rasvauraiset, lujat messingiset kulutuslevyt ja holkit ovat vakiona kaivinkoneiden, nostureiden ja puskutraktoreiden nivelliitoksissa – rakennuskoneiden suuren kosketusjännityksen, hitaan värähtelyn ja saastuneen ympäristön olosuhteet ovat juuri se palveluprofiili, jota varten mangaanipronssikulutuskomponentit alun perin kehitettiin.

Valmistuslomakkeet ja vakiomitat

Kupariseoksesta valmistettuja kulutusta kestäviä levyjä on saatavana useissa valmistusmuodoissa, joista jokainen soveltuu eri kokoluokille, toleransseille ja tuotantotaloudelle.

Jatkuvat valetut levyt ja tangot

Jatkuva valu tuottaa kupariseoksesta valmistettua levyä ja tankomassaa jähmettämällä sulaa metalliseosta vesijäähdytteisessä grafiittimuotissa ja vetäen jähmettyvää valukappaletta jatkuvasti ulos tangon, tangon tai suorakaiteen muotoisena osana. Jatkuva valuprosessi tuottaa hienon, tasaisen raerakenteen, jolla on suurempi tiheys ja tasaisemmat mekaaniset ominaisuudet kuin staattinen hiekkavalu, mikä tekee siitä suositellun tuotantomenetelmän laakerilaatuiselle tinapronssille ja alumiinipronssiselle kulutuslevylle. Jatkuvavalettuja pronssilevyjä on saatavana paksuuksina noin 6 mm - 100 mm, leveyksinä 500 mm asti ja pituuksina 3 000 mm tai enemmän, riippuen seoksesta ja valmistajasta. Tätä muotoa käytetään suoraan koneistukseen lopullisiin kulutuslevymittoihin.

Keskipakovaletut renkaat ja sylinterit

Keskipakovalu kaataa sulan metalliseoksen pyörivään sylinterimäiseen muottiin, jossa keskipakovoima jakaa nestemäisen metallin ulospäin muotin seinämää vasten. Tämä tuottaa onttoja sylintereitä, joilla on poikkeuksellinen mikrorakennetiheys (keskipakovoima karkottaa kaasua ja epäpuhtauksia porauksen pintaan), jolloin keskipakovalettu kupariseos on suositeltava raaka-aine halkaisijaltaan suurille kulutusrenkaille, laakerin kuorille ja sylinterimäisille kulumisholkeille, jotka myöhemmin leikataan tai koneistetaan tasaiseksi kulutuslevyksi.

Hiekkavalu- ja sijoitusvalulevyt

Hiekkavalua ja sijoitusvalua käytetään kulutuslevyille, joilla on monimutkaiset geometriat – integroidut laipat, ulkonemat tai sisäiset ominaisuudet – joita ei ole taloudellista työstää kiinteästä materiaalista. Valettujen kulutuslevyjen mekaaniset ominaisuudet ovat tyypillisesti hieman huonommat kuin jatkuvavalettujen vastineiden karkeamman raerakenteen ja mahdollisen valuhuokoisuuden vuoksi, mutta ne mahdollistavat monimutkaisten komponenttien lähes verkkomuodon tuotannon pienemmällä materiaalihukalla kuin koneistus kiinteästä materiaalista. Hiekkavalettu alumiinipronssi (C95400 / ASTM B271 tai B505) on vakiona suurille sillan laakerilevyille ja raskaille teollisille liukukomponenteille.

Sintratut ja jauhemetallurgialevyt

Sintratut kupariseoksesta valmistetut kulutuslevyt valmistetaan tiivistämällä ja sintraamalla sekoitettuja kupari-, tina- ja voiteluainejauheita ja kalibroimalla sitten sintrattu muoto lopullisiin mittoihin. Luontaisesti huokoinen sintrattu rakenne toimii öljysäiliönä – kun levy lämpenee käytön aikana, lämpölaajeneminen pumppaa öljyä pintaan; Kun se jäähtyy, öljy imeytyy takaisin sisään. Tämä itsestään öljyttyvä toiminta tekee sintratuista kupariseoslevyistä vakiona hitaissa, kevyesti kuormitetuissa sovelluksissa, kuten kodinkoneiden laakereissa, kevyiden koneiden ohjaimissa ja instrumenttien nivelissä, joissa jatkuva tai manuaalinen voitelu ei ole käytännöllistä.

Oikean kuparilejeeringin kulutuslevyn valitseminen: Tärkeimmät päätöksentekokriteerit

Oikean kupariseoksesta valmistetun kulutusta kestävän levyn valitseminen tiettyyn käyttötarkoitukseen edellyttää käyttöolosuhteiden systemaattista läpikäyntiä ja niiden sovittamista seos- ja kokoonpanovaihtoehtoihin.

• Kosketuspaine ja kuormitustyyppi: Laske keskimääräinen ja huippukosketuspaine kulutuslevyn rajapinnassa (kuorma jaettuna kosketuspinta-alalla). Staattisille tai hitaasti värähteleville alle 200 MPa:n kuormille riittää SAE 660 / C93200 tinapronssi tai standardi C86300 korkealujuusmessinki. Suurempia kosketuspaineita tai dynaamisia iskukuormia varten päivitä alumiinipronssiin C95400 tai C95500. Yli 300 MPa:n kosketuspaineen kuormitukset edellyttävät alumiinipronssia tai nikkeli-alumiinipronssia vähimmäiserittelynä.
• Voitelun saatavuus: Jos jatkuva tai luotettava säännöllinen ulkoinen voitelu voidaan ylläpitää, kiinteä pronssi rasvaurilla on taloudellista. Jos voitelu on ajoittaista, epäluotettavaa tai puuttuu (korkea lämpötila, saastuminen, pääsyrajoitukset), määritä grafiitilla upotetut itsevoitelevat kulutuslevyt. Tyhjiö- tai kosteusvapaissa ympäristöissä, joissa grafiitti menettää tehonsa, harkitse MoS₂-upottelua.
• Käyttölämpötila: Tinapronssi ja lyijypronssi kulutuslevyt on rajoitettu noin 260°C käyttölämpötilaan. Alumiinipronssi säilyttää hyödylliset ominaisuudet 400 °C:ssa ja ylikin. Yli 400°C lämpötiloissa (uuniympäristöt, lasilaitteet) grafiitilla upotettu alumiinipronssi on vakiona; erittäin korkeissa lämpötiloissa harkitse sintrattuja kupari-grafiittikomposiitteja.
• Korroosioympäristö: Merivettä, meriä tai kloridia sisältäviin prosessiympäristöihin tarvitaan alumiinipronssi (C95400 tai C95500) tai nikkeli-alumiinipronssi. Tinapronssi toimii hyvin makeassa vedessä ja monissa kemiallisissa ympäristöissä. Korkealujuuksinen messinki toimii riittävästi lievästi syövyttävissä olosuhteissa, mutta sitä ei tule määrittää suoraan meriveteen upotuskäyttöön tai ammoniakkia sisältäviin ympäristöihin, joissa messingin jännityskorroosiohalkeilu (kausihalkeilu) on dokumentoitu vikatila.
• Vastapinnan materiaali ja kovuus: Teräsvastapintojen osalta varmista, että teräs on kovempaa kuin kupariseoslevy – alumiinipronssisille kulutuslevyille suositellaan vähintään 30 HRC-teräksen vastapinnan kovuutta, jotta kupariseos kuluu ensisijaisesti. Pehmeämmät kupariseokset (tinapronssi, lyijypronssi) sietävät paremmin pehmeämpiä tai karheampia vastapintoja, koska niiden mukautuvuus mukautuu pintavirheisiin.
• Vakio- tai mukautetut mitat: Vakiokupariseoksesta valmistettuja kulutuslevyjä on saatavana 5–10 mm paksuusvälein ja vakioleveyksinä. Jos sovellus vaatii poikkeavia mittoja, varmista toimittajalta, onko jatkuvaa valua tai kiinteästä koneistettua tuotetta saatavilla vaaditussa läpimenoajassa. Jos kyseessä on monimutkainen geometria, arvioi, onko valu taloudellisempaa kuin täysi koneistus kiinteästä tankosta.

Asennus, sisäänajo ja huolto

Jopa parhaiten määritelty kupariseoksesta valmistettu kulutusta kestävä levy toimii huonommin tai epäonnistuu ennenaikaisesti, jos se asennetaan väärin, ajetaan sisään väärin tai huolletaan ottamatta huomioon kuparilejeeringin liukukoskettimen erityisvaatimuksia.

Varmista asennuksen aikana, että kulutuslevyn istuinpinta on tasainen, puhdas ja ettei siinä ole purseita tai korkeita kohtia, jotka aiheuttaisivat heilumista tai epätasaista kosketuspainetta. Epätasainen tuki keskittää kuorman levyn pienille alueille, mikä nostaa paikallista kosketuspainetta huomattavasti suunnittelun keskiarvon yläpuolelle ja kiihdyttää paikallista kulumista. Kiinnitä levy tiukasti estääksesi naarmuuntumisen tai mikroliikkeen takapinnan rajapinnassa — puristussovitettaessa tai pultattuina sovelluksissa varmista, että kiinnitysjärjestelmä säilyttää riittävän kiristysvoiman koko odotetulla käyttölämpötila-alueella.

Uudet kupariseoksesta valmistetut kulutuslevyt hyötyvät sisäänajojaksosta – toimintajaksosta pienemmillä kuormituksilla ja nopeuksilla, jotta liukupinnat mukautuvat ja muodostavat kiinteän voiteluaineen siirtokalvon (grafiitilla upotetuissa levyissä) tai täyden öljykalvon (öljyvoideltuissa levyissä). Grafiittiin upotetuissa itsevoitelevissa kulutuslevyissä alkuperäinen siirtokalvo muodostuu tyypillisesti muutaman ensimmäisen käyttötunnin aikana; tänä aikana suurempi kitka ja lämpötilat ovat normaaleja. Öljyvoideltuja kupariseoslevyjä varten levitä ohut kalvo yhteensopivaa rasvaa tai öljyä sekä levyn pintaan että vastapintaan ennen ensimmäistä käyttöä, vaikka ulkoinen voitelu toimitettaisiin automaattisesti ajon aikana.

Tarkastusvälit tulee määrittää toimintajakson ja käyttöympäristön perusteella. Mittaa levyn paksuus säännöllisin väliajoin ja vertaa suunniteltuun pienimpään käyttökelpoiseen paksuuteen – pisteeseen, jossa on vaihdettava, ennen kuin grafiittitulpat (jos sellaisia ​​on) tai pohjalevymateriaali on kulunut loppuun. Pidä kirjaa mitatusta paksuudesta ajan myötä; äkillinen kulumisnopeuden kiihtyminen on varhainen osoitus voiteluhäiriöstä, kontaminaatio-ongelmasta tai vastapinnan pinnan heikkenemisestä, joka on tutkittava ennen kuin levy saavuttaa vähimmäispaksuutensa.