Come testare la qualità delle boccole in bronzo autolubrificanti: controlli di materiali, tolleranze e usura

Un responsabile tecnico ha recentemente restituito un lotto di boccole in bronzo autolubrificanti perché il diametro interno si è spostato di 0,05 mm dopo le prime 200 ore di funzionamento. Le boccole hanno superato il controllo dimensionale e la superficie appariva pulita. Ma i tappi di grafite erano troppo superficiali e la matrice di bronzo era più morbida del grado certificato. La lezione è semplice: una boccola in bronzo autolubrificante può sembrare corretta e tuttavia fallire se il materiale, il lubrificante e il processo di produzione non vengono verificati.

Questa guida spiega come testare la qualità delle boccole in bronzo autolubrificanti prima che un lotto difettoso raggiunga la catena di montaggio. Utilizzatelo come lista di controllo per l'ispezione in entrata, per la qualificazione dei fornitori o per confrontare i preventivi di diversi produttori di cuscinetti.

Composizione del materiale e microstruttura: inizia dal bronzo stesso

I test di qualità dovrebbero iniziare con la lega, non con il rivestimento o la lucidatura finale. Le boccole in bronzo autolubrificanti sono costituite da famiglie come bronzo allo stagno, bronzo allo stagno al piombo, bronzo all'alluminio e materiali a base di ottone con lubrificanti solidi incorporati. Ciascun grado ha percentuali specifiche di rame, stagno, zinco, piombo, alluminio, ferro, nichel e altri elementi. È utile un certificato del materiale dello stabilimento, ma è necessaria la conferma del lotto effettivo. Il metodo più affidabile è la spettrometria ad emissione ottica o un'altra tecnica di analisi elementare. Nella nostra fonderia testiamo la fusione in forno prima della fusione, durante la fusione e ancora sui pezzi finiti; non viene rilasciato calore finché la composizione non corrisponde al grado selezionato.

Cosa dovrebbe mostrare il rapporto sulla composizione

Il rapporto dovrebbe elencare la designazione della lega, le percentuali di peso misurate e l'intervallo accettabile per ciascun elemento. Prestare attenzione al piombo, che influisce sulla lavorabilità e all'incasso, e allo stagno, che determina durezza e resistenza alla corrosione. Se il contenuto di rame è inferiore all'intervallo specificato, la matrice perderà resistenza. Se i livelli di impurità sono elevati, la boccola potrebbe funzionare male o produrre un attrito maggiore. Poiché gli intervalli accettabili variano in base all'applicazione, vale la pena rivedere le considerazioni sulla selezione in la scelta di cuscinetti autolubrificanti in lega di rame per apparecchiature industriali .

Osserva la microstruttura

La sola composizione non garantisce il suono del metal. Una boccola in bronzo autolubrificante di qualità necessita di una microstruttura controllata: grana fine, fasi distribuite uniformemente, porosità minima e assenza di crepe da ritiro nei pezzi grezzi fusi. Un campione metallografico osservato con un ingrandimento di 50x o 100x può rivelare questi difetti. La vaiolatura sulla superficie finita dopo la lavorazione spesso indica porosità da gas o bava. Questi difetti riducono la durata della boccola e possono danneggiare l'albero di accoppiamento. Se stai specificando un tipo in bronzo fuso, il Cuscinetto in bronzo fuso JDB600 è un riferimento pratico perché ogni voce di prodotto si basa sulla stessa disciplina di fusione utilizzata per i gradi e le configurazioni dei materiali.

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Durezza e integrità del legame: controllare il percorso di carico

La durezza controlla la resistenza della boccola all'usura, al carico sui bordi e alla contaminazione minore. Il metodo di prova dipende dallo spessore della parete. La durezza Brinell è comune per le boccole in bronzo fuso spesso. I test Rockwell o Vickers sono migliori per strati bimetallici sottili e boccole avvolte. Un intervallo di durezza stabile in un lotto è un buon segno; un'ampia variazione indica fusione, raffreddamento o trattamento termico incoerenti.

Anche la durezza dovrebbe essere adattata all'applicazione. Una boccola troppo dura può agire come un abrasivo contro l'albero; uno troppo morbido si usurerà rapidamente quando le particelle abrasive entrano nell'interfaccia. Vale la pena concordare un intervallo di durezza nelle specifiche di acquisto prima dell'inizio della produzione.

Integrità dei legami per boccole bimetalliche e avvolte

Le boccole in bronzo autolubrificanti non sono sempre in bronzo massiccio. Molti sono prodotti bimetallici con un supporto in acciaio e uno strato di bronzo sinterizzato o strutture avvolte in bronzo con una cucitura. In questi progetti, il legame tra il bronzo e il supporto deve sopravvivere allo stress di taglio. Un test di pelatura o pressatura distruttivo su un campione di produzione può rilevare la separazione. I test ad ultrasuoni forniscono un'opzione non distruttiva per lotti più grandi. Per le boccole avvolte, ispezionare la giuntura per individuare eventuali spazi vuoti e verificare che non vi siano crepe sulla superficie interna dopo la formatura. Una separazione o una crepa modificano il percorso del carico e portano rapidamente al guasto della boccola.

Precisione dimensionale e controllo della tolleranza

La qualità dimensionale è la più facile da testare e la più frequentemente mal gestita. I numeri di catalogo non bastano. Misurare il diametro interno, il diametro esterno, lo spessore della parete, la lunghezza, lo spessore della flangia, la concentricità della flangia e l'ortogonalità. Utilizzare un micrometro, un alesametro o una macchina di misura a coordinate. Per l'ispezione di ricevitori di grandi volumi, sono accettabili indicatori passa/non passa, ma non mostrano conicità o ovalizzazione. La tabella seguente elenca i controlli di accettazione che consigliamo di considerare come prova di qualità minima.

Le tolleranze devono essere scelte per le reali condizioni operative. Una boccola a pressione per una pompa idraulica non è la stessa cosa di una boccola di guida a scorrimento in uno stampo. Il gioco corretto dipende dalla velocità dell'albero, dal carico, dalla temperatura e dall'espansione del materiale. Per una panoramica pratica, il Guida alla selezione della tolleranza metrica del cuscinetto in bronzo spiega come allineare la distanza con l'applicazione.

Ispezionare il contenuto e la distribuzione del lubrificante solido

La caratteristica autolubrificante è il cuore di questa famiglia di prodotti. La qualità dipende dal tipo di lubrificante solido, dalla percentuale di superficie ricoperta e dalla profondità delle sacche di lubrificante. I tappi di grafite sono i più comuni, ma in alcuni progetti vengono utilizzati anche bisolfuro di molibdeno e altri additivi.

Controllare visivamente e a basso ingrandimento la disposizione delle spine. Le spine devono essere distanziate uniformemente, esenti da crepe e a filo o leggermente incassate entro l'intervallo specificato. Un tappo troppo superficiale si consuma presto, lasciando una superficie liscia in bronzo. Un tappo troppo profondo riduce la superficie portante e può rompersi sotto pressione. Tappi allentati o grafite macchiata sono segni comuni di scarsa lavorazione. Un prodotto come il Cuscinetto a lubrificazione solida JDB650 utilizza un modello di spina definito in una matrice di ottone; ciò rende semplici i controlli visivi e dimensionali, ma la stessa disciplina di ispezione si applica a qualsiasi boccola della serie JDB o SF.

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Test di usura funzionale e PV: la prova che conta

I dati dei test sono la prova più convincente della qualità delle boccole in bronzo autolubrificanti. Un test tipico fa passare una boccola contro un albero temprato a una pressione e velocità di scorrimento fisse, quindi misura la profondità di usura, l'attrito, la temperatura e il rumore di funzionamento. Il test dovrebbe rappresentare l'applicazione reale. Il limite PV, il prodotto della pressione in megapascal e della velocità superficiale in metri al secondo, è una valutazione utile, ma non è una garanzia. Una boccola può passare con un PV basso e guastarsi con un PV più alto se la temperatura dell'interfaccia aumenta troppo velocemente.

Osserva la curva della temperatura. Se la temperatura supera le raccomandazioni del produttore, la pellicola di trasferimento potrebbe rompersi. Il risultato sarà un maggiore attrito, un'usura più rapida e rigature sull'albero. Per strutture a parete sottile ed esenti da manutenzione, come ad esempio Cuscinetto senza olio SF-1 , questo tipo di test convalida anche il requisito di finitura dell'albero. Richiedi sempre dati sull'usura che corrispondano alla tua finestra operativa.

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Esaminare le prove dei test del fornitore

Il fornitore è parte del sistema qualità. Una fonte affidabile dovrebbe essere in grado di spiegare cosa testano e quando. Nella nostra fabbrica utilizziamo spettrometri per il controllo della composizione, controlliamo le dimensioni delle parti lavorate, ispezioniamo il modello dei tappi di grafite e organizziamo test di terze parti per la composizione del materiale e le proprietà meccaniche. Possiamo fornire i rapporti di prova ai clienti che richiedono la tracciabilità.

Prima di approvare un fornitore, chiedere:

• Un certificato del materiale o un rapporto di spettroscopia per ciascun lotto.
• Un record del test di durezza.
• Dati di controllo dimensionale per parti rappresentative.
• Una descrizione di come vengono controllati il ​​rapporto dell'area del lubrificante e la profondità del tappo.
• Rapporti di test di terze parti per applicazioni critiche.

Utile anche rivedere idee sbagliate comuni sull'acquisto di boccole in bronzo autolubrificanti prima di finalizzare l'ordine.

Una boccola in bronzo autolubrificante è un componente piccolo, ma determina il costo di esercizio e il tempo di attività della macchina. Testa i parametri sbagliati e scoprirai solo difetti estetici. Prova la composizione, la durezza, l'adesione, la tolleranza, la distribuzione del lubrificante e il comportamento all'usura e avrai le prove pratiche necessarie per fidarti della parte.