What Materials Are Used in Self-Lubricating Bronze Bushings? | Shuangnuo

プレス金型の摩耗したブッシュを交換するメンテナンス エンジニアは、通常、最初に 1 つの質問をします。 このブッシュは実際には何でできているのでしょうか？ それはカジュアルな質問ではありません。その答えによって、交換品が同じ負荷に耐えられるかどうか、外部オイルなしで動作できるかどうか、シャフトが早期に摩耗するかどうかが決まります。自己潤滑性のブロンズブッシュのすべては材料によって決まります。

すべての自己潤滑青銅ブッシュは、ベースの青銅合金、それに埋め込まれた固体潤滑剤、およびその 2 つを組み合わせる製造プロセスという 3 つの材料の決定によって定義されます。これらのいずれかを変更すると、ベアリングの耐荷重、動作温度範囲、摩耗率、コストが変わります。

負荷を支える青銅合金

青銅合金は、ブッシュが変形することなく荷重を支えることができる強度、硬度、熱伝導率を提供します。自己潤滑ブッシュは通常、錫青銅、アルミニウム青銅、または真鍮の 3 つの合金族のいずれかで作られています。

錫青銅

錫青銅、通常は CuSn8 または CuSn10 は、自己潤滑ブッシュの最も一般的なベースです。耐摩耗性、耐食性、適合性のバランスの取れた組み合わせを提供し、シャフトのわずかなずれを許容し、小さな硬い粒子を吸収することができます。 8 ～ 12% の錫を含むグレードは、表面疲労に耐えながら良好な延性を維持します。錫青銅ブッシングは、硬化鋼シャフトに対して確実に動作し、一般機械の中程度から高負荷に対するデフォルトの選択肢です。

アルミニウム青銅

CuAl10Fe3 や CuAl10Fe5Ni5 などのアルミニウム青銅は、錫青銅よりも硬く、強度があります。アルミニウムと鉄を添加すると降伏強度が向上し、合金に摩耗や衝撃荷重に対する優れた耐性が与えられます。建設機械、掘削機のアタッチメント、または重プレスの衝撃荷重をブッシュが吸収する必要がある場合、通常はアルミニウム青銅が正しい出発点となります。これは、より硬い合金に滑らかな対向面を提供する、硬化および研磨されたシャフトで最もよく機能します。

真鍮

真鍮, a copper-zinc alloy, is the most cost-effective of the three families. It machines well, resists atmospheric corrosion, and delivers steady performance under medium and light loads. Brass-bodied bushings with graphite plugs are widely used in mold guide posts, automation equipment, and agricultural machinery where loads are known and controlled. The JDB650固体潤滑黄銅ブッシュ これは典型的な例であり、真鍮の基板と等間隔の固体潤滑剤プラグを組み合わせています。ブッシングのサービスにおいて真鍮が錫青銅とどのように重なり合うかを詳しく見るには、 錫青銅と真鍮の合金グレードの比較 摩耗率とコストのトレードオフについて説明します。

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ブシュの自己潤滑性を高める固体潤滑剤

自己潤滑特性は、青銅のマトリックスに埋め込まれた固体潤滑剤によってもたらされます。シャフトが回転すると、潤滑剤がシャフト表面に薄い膜を形成し、金属間の接触を防ぎます。グラファイト、二硫化モリブデン、PTFE という 3 つの固体潤滑剤が業界を支配しています。

グラファイト

グラファイト is the most widely used solid lubricant in bronze bushings. Its layered crystal structure shears easily and forms a stable transfer film on the shaft surface. Graphite maintains its lubricating action up to roughly 400 degrees Celsius in air and is unaffected by water, solvents, and most chemicals. That makes it the preferred choice for continuous dry running, high-temperature zones, and applications where oil cannot be used. Most JDB-type bushings, including wear plates and thrust washers, rely on graphite plugs for this reason.

二硫化モリブデン (MoS2)

MoS2 はグラファイトよりも摩擦係数が低く、真空および不活性雰囲気中で特に優れた性能を発揮します。空気中では摂氏 350 度近くで酸化しますが、摩擦挙動は湿度の影響を受けにくくなります。メーカーは潤滑プラグに MoS2 とグラファイトを混合することがよくあります。この組み合わせにより、始動時の摩擦が低減され、転写フィルムの耐用年数が延長されます。

PTFE

PTFE は 3 つの中で最も低い摩擦係数 (通常、鋼に対して 0.05 ～ 0.1) を提供し、低速または往復運動でのスティックスリップを排除します。これは、焼結青銅層の上に PTFE 混合物が結合されている SF1 タイプの複合ブッシングに最適な潤滑剤です。トレードオフとして、負荷容量が低くなり、動作温度制限が約 250 ℃になります。 PTFE ベースのベアリングは、最大強度よりもスムーズな動作が重要となる軽荷重から中荷重に最適です。

製造業がマテリアルストーリーをどう変えるか

合金と固体潤滑剤をどのように組み合わせるかは、材料自体と同じくらい重要です。プラグが埋め込まれた鋳造ブッシング、焼結バイメタル、およびラップされたブロンズの 3 つの製造ルートが市場を支配しています。

潤滑プラグが埋め込まれた鋳造青銅

鋳造ブッシュは溶融青銅から始まり、遠心力鋳造、連続鋳造、または永久鋳型鋳造によって流し込まれ、最終寸法まで機械加工されます。固体潤滑剤のプラグが青銅の壁に開けられた穴に圧入されます。鋳造構造は最も厚い壁と最高の構造強度を実現し、このルートは重荷重、衝撃荷重、大径ベアリングに最適です。の JDB600 鋳造ブロンズベアリング はこのように構築されており、要求の厳しい産業用サービス向けに、ブリキまたはアルミニウム青銅のボディとグラファイトベースのプラグを備えています。

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焼結バイメタル

焼結バイメタル ブッシングは、銅合金粉末の層でコーティングされたスチール バッキング ストリップを使用し、高温で焼結して多孔質のブロンズ層を作成します。次に、細孔に油または固体潤滑剤を含浸させます。潤滑剤は個別のプラグ位置のみではなく層全体に分散しているため、焼結ブッシュは表面膜が遮断された場合でも低摩擦を維持します。スチール製の裏当てにより強度が増し、ブッシュを変形させることなくハウジングに圧入することができます。 2 つのどちらかを選択する場合は、次のレビューをご覧ください。 焼結青銅ブッシングと鋳造青銅ブッシングの比較 長期的な摩耗挙動をメートル単位で比較します。

ラップされたブロンズ構造

ラップブシュは、通常はスチールで裏打ちされたシェルに接着された青銅のストリップを円筒形に丸めることによって形成されます。 FB090 シリーズは典型的な例です。ブロンズ層が滑り面を形成し、薄壁によりベアリングのコンパクトさと軽量が保たれ、同時にスチール製の背面が寸法安定性を実現します。この構造は、ギアボックス、ポンプ、リンケージ ピボットなどの大量生産用途に適しています。の FB090 ブロンズラップベアリング これらのコンパクトな設置スペース向けに、プレーン構成とフランジ構成の両方で利用できます。

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材料を動作条件に適合させる

適切なブッシュを選択することは、単一の最適な材料を見つけることではありません。合金、潤滑剤、構造を実際のデューティサイクルに適合させることが重要です。

合金を最終候補に挙げた後、ブッシングが耐えられる圧力と滑り速度の組み合わせを定義する PV 制限を確認します。優れた静荷重容量を備えたブッシュであっても、摺動速度が過度に高い摩擦熱を発生させると破損する可能性があります。私たちのガイド 自己潤滑性の青銅ブッシュの摩擦と摩耗 PV 値がどのように計算され、実際の選択に適用されるかを説明します。

材質を指定する前に確認すること

重要なのは材料の組成だけではありません。 材料のトレーサビリティも同様に重要です 。間違った合金から機械加工されたブッシュは、潤滑剤がどれほど優れた性能を発揮しても、早期に故障します。自己潤滑青銅ブッシュを購入する際は、以下の点をご確認ください。

• 分光化学分析により、記載されたグレードに対する合金組成が確認されます。
• 硬度、降伏強度、伸びをカバーする機械的試験レポート。
• 仕上げ穴およびフランジの公差の寸法検査記録。

既製の棒材を購入するのではなく、独自の合金を鋳造するメーカーは、溶解後の組成を制御できます。 Zhejiang Shuangnuo Bearing Technology は社内で銅合金を鋳造し、あらゆる段階で溶融状態を監視し、溶融前、溶融中、溶融後に分光計で組成を検証します。材料の特性を確認するためにサードパーティのテストが定期的に使用されており、顧客の要求に応じてテストレポートを入手できます。

自己潤滑性の青銅製ブッシングの材料はシステムを形成します。青銅合金が荷重を支え、固体潤滑剤が摩擦を制御し、製造プロセスにより強度と潤滑剤の供給のバランスがとれます。用途を念頭に置いて 3 つすべてを選択すると、適切に指定されたブッシングは、オイルを一滴も垂らすことなく何年も使用できます。合金から始めて、潤滑剤を確認し、プロセスを検証し、指定されたものが納入されたものであるという証拠を主張します。