Verschleißfeste Platte aus Kupferlegierung: Legierungen, Auswahlhilfe und Anwendungen

Jeder, der schon einmal in einer Werkshalle war, weiß, dass sich Abnutzung selten bemerkbar macht. Es zeigt sich als eine Maschine, die langsam aufhört, die Toleranz einzuhalten, als eine Führung, die alle paar Monate unterlegt werden muss, oder als Schlitten, der unter Last zu klappern beginnt. Eine verschleißfeste Platte aus Kupferlegierung ist eine der stillen Lösungen für dieses Problem, und es ist die Art von Teil, die Ingenieure mehr zu schätzen wissen, nachdem sie mit einer schlechten Alternative gelebt haben.

Wir sind Jiashan Tocree Machinery, ein Kupferlegierungsgießerei- und Präzisionsbearbeitungsunternehmen mit Sitz in Zhejiang, China. Seit 2007 gießen und bearbeiten wir Verschleißplatten, Gleitstücke und Lagerpolster für Anlagenbauer, die in den Bereichen Metallurgie, Schifffahrt, Bergbau und Druckguss tätig sind. Das meiste, was folgt, stammt aus diesen Projekten und nicht aus einem Produktkatalog.

Was eine verschleißfeste Platte aus Kupferlegierung tatsächlich leistet

A Verschleißfeste Platte aus Kupferlegierung ist eine gegossene und bearbeitete Platte, typischerweise aus Zinnbronze, Aluminiumbronze oder einem härteren Messing, die eine Opfergleitfläche bietet. Es wird an einem Maschinenbett, einer Gleitbahn, einem Pressenstößel oder einem Lagergehäuse verschraubt, verkeilt oder verzahnt, sodass die Platte anstelle des teuren Gussteils darunter verschleißt.

Der Unterschied zu einer Verschleißplatte aus Stahl besteht nicht nur in der Härte. Kupferlegierungen verhalten sich an der Kontaktstelle anders:

• Sie verankern Sand- und Metallsplitter, anstatt sie über die Gegenfläche zu schleifen.
• Sie laufen selbst bei geringer Schmierung mit geringer Reibung auf gehärtetem Stahl.
• Sie widerstehen Korrosion in feuchten, marinen und leicht chemischen Umgebungen.
• Sie erzeugen keine Funken, was in brennbaren oder explosiven Atmosphären von Bedeutung ist.
• Sie leiten die Wärme gut und tragen so dazu bei, Reibungswärme von der Kontaktzone abzuleiten.

Diese Kombination ist der Grund dafür, dass Kupferlegierungsplatten oft eine härtere, aber sprödere Alternative überdauern, insbesondere bei Geräten, die Stoßbelastungen, Staub oder unterbrochener Schmierung ausgesetzt sind.

Welche Kupferlegierung passt zu welcher Aufgabe?

Es gibt keine beste Legierung und wir raten unseren Kunden in der Regel davon ab, sich aus Gewohnheit für eine zu entscheiden. Die folgende Tabelle fasst die Qualitäten zusammen, die wir am häufigsten für Verschleißplatten gießen, und die Situationen, in denen jede einzelne ihren Platz verdient.

Zwei praktische Hinweise. Erstens ist die Härte allein ein schlechtes Auswahlkriterium, da eine sehr harte Platte, die keinen Sand einbetten kann, häufig die Welle oder Schiene beschädigt, gegen die sie läuft. Zweitens: Wenn die Platte auch eine strukturelle Last trägt, ist eine Bimetallkonstruktion mit einer Stahlunterlage häufig wirtschaftlicher als eine dicke massive Bronzeplatte.

Wo Verschleißbleche aus Kupferlegierungen ihren Unterhalt verdienen

Verschleißplatten treten selten isoliert auf. Sie sind normalerweise eine von mehreren Gleitkomponenten in einer Maschine und ihre Leistung hängt vom Verhalten der gesamten Baugruppe ab. Einige der Umgebungen, in denen sie am wichtigsten sind:

• Metallurgische Geräte, bei denen Hitze und Zunder die Lebensdauer gewöhnlicher Stahlführungen verkürzen.
• Druckgussmaschinen, bei denen Platten und Auswerfersysteme eine Ausrichtung benötigen, die Tausende von Zyklen übersteht.
• Schiffs- und Offshore-Maschinen, bei denen Salzwasser Korrosionsbeständigkeit ebenso wichtig macht wie Verschleißfestigkeit.
• Bergbau- und Brechanlagen, bei denen Staub und Stoßbelastungen jede Gleitfläche angreifen.
• Schwere Bau- und Verpackungsmaschinen, bei denen lange Platten und große Führungen üblich sind.
• Hydraulische Pressen und Werkzeugmaschinen, bei denen Ebenheit und Wiederholgenauigkeit über die Teilequalität entscheiden.

Wenn Ihre Anwendung in einer dieser Branchen angesiedelt ist, lohnt es sich, einen Blick auf das Verhalten der gesamten Baugruppe und nicht nur auf die Platte allein zu werfen. Unsere Hinweise zu metallurgischen Maschinenanwendungen decken einige dieser Überlegungen auf Baugruppenebene ab und gelten weit über diesen einen Sektor hinaus.

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Selbstschmierende und Verbundwerkstoffoptionen

Nicht jede Verschleißstelle kann gefettet werden. Entlegene Standorte, abgedichtete Gehäuse, medizinische Geräte und Anwendungen, bei denen eine Ölverunreinigung nicht akzeptabel ist, veranlassen Designer dazu, Platten zu verwenden, die sich selbst schmieren.

Es gibt zwei gängige Routen. Die erste Möglichkeit besteht darin, die Platte aus Bronze zu gießen und in die Gleitfläche Festschmierstoffstopfen, meist Graphit, einzubauen. Der Graphit überträgt einen dünnen Film über die Gegenfläche und hält die Reibung stabil, wenn der Fettfilm verschwunden ist. Bei der zweiten handelt es sich um eine Bimetallplatte, bei der ein Stahlträger die strukturelle Last trägt und eine dünne Kupferlegierungsschicht die Gleitfläche bildet. Dieser Ansatz spart Gewicht und Kosten bei großen Platten.

Beide Designs sollten zu Beginn eines Projekts in Betracht gezogen werden, da sie die Art und Weise verändern, wie die Platte befestigt wird und wie viel Dicke für den Verschleiß übrig bleiben muss.

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So spezifizieren Sie ohne Reue ein Verschleißblech

Die meisten Schwierigkeiten, die wir in der Angebotsphase sehen, sind eher auf fehlende Informationen als auf eine falsche Materialauswahl zurückzuführen. Eine Zeichnung, die die folgenden Fragen beantwortet, erhält normalerweise beim ersten Durchgang ein genaues Angebot.

1. Last und Geschwindigkeit, einschließlich Normallast, Spitzenlast und Gleitgeschwindigkeit, nicht nur Plattenabmessungen.
2. Details zur Gegenfläche, d. h. wogegen die Platte läuft, sowie deren Härte und Oberflächenbeschaffenheit, falls bekannt.
3. Umgebung, einschließlich Temperatur, Feuchtigkeit, Staub, Meerwasser und vorhandene Chemikalien.
4. Schmiersystem, ob die Platte gefettet, geölt oder komplett trocken laufen soll.
5. Verschleißzugabe, damit wir wissen, wie viel Dicke vor dem Austausch verbraucht werden darf.
6. Befestigungen und Toleranzen, einschließlich Schraubenmuster, Senkungen, Keilnuten, Ebenheit und Parallelität.

Bei Platten, die neben anderen Gleitteilen sitzen, ist es auch hilfreich, gleichzeitig die Lagerauflage oder die Gleiterzeichnung zu teilen, da diese Komponenten normalerweise zusammen verschleißen und am besten als Satz aufeinander abgestimmt sind.

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Fertigungsdetails, die über die Lebensdauer entscheiden

Zwei Platten können derselben Zeichnung entsprechen und sich im Betrieb dennoch sehr unterschiedlich verhalten. Die wichtigsten Variablen sind in der Zeichnung selbst normalerweise unsichtbar:

• Gussfestigkeit, da Porosität und Lunker in der Nähe der Gleitfläche Ausgangspunkte für Abplatzungen sind.
• Spannungsentlastung, da Platten, die aus einem ungespannten Gussstück gefertigt wurden, sich nach der Installation bewegen können.
• Ebenheitskontrolle, da eine Platte, die auf ihrem Sitz wackelt, nur einen Teil ihrer Fläche belastet und sich ungleichmäßig abnutzt.
• Bearbeitung der Gleitfläche, wobei die Oberfläche dem Schmiersystem entsprechen muss und nicht einfach so glatt wie möglich sein muss.

Da wir unsere eigenen Kupferlegierungen schmelzen und die Platten in derselben Anlage bearbeiten, können wir diese Schritte von der Schmelze an steuern, anstatt den Guss einer anderen Person zu übernehmen. Unsere Gießerei produziert jährlich rund 2.300 Tonnen Kupfermaterial und unsere Bearbeitungskapazität umfasst Platten mit einer Länge von bis zu 4 Metern, einer Breite von 400 mm und einer Dicke von 100 mm sowie Buchsen mit einem Durchmesser von bis zu 1,5 bis 2 Metern für die großen Geräte, die sie häufig verwenden.

Verschleißfeste Platten aus Kupferlegierung sind keine komplizierten Teile, aber man kann leicht etwas falsch machen, und die Kosten einer falschen Wahl zeigen sich oft Monate später in Form ungeplanter Ausfallzeiten. Wenn Sie zwei Legierungen abwägen oder sich zwischen einer Vollplatte und einer Bimetallplatte entscheiden, gehen wir in unserem Leitfaden zu verschleißfesten Plattentypen aus Kupferlegierungen und deren Auswahl ausführlicher auf die Auswahllogik ein.

Schicken Sie uns eine Zeichnung, eine Belastungszahl und eine Beschreibung der Arbeitsumgebung und wir sagen Ihnen ehrlich, welche Legierung und welche Konstruktion wir verwenden würden. Manchmal ist die Antwort ein Standardteller aus unserem Sortiment; manchmal ist es ein modifiziertes. So oder so kommt die Antwort von Leuten, die das Material selbst gecastet haben.