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

Un ingeniero de mantenimiento que reemplaza un casquillo desgastado en una matriz de estampado generalmente hace una pregunta primero: ¿De qué está hecho realmente este casquillo? No es una pregunta casual. La respuesta determina si el repuesto resistirá la misma carga, si puede funcionar sin aceite externo y si el eje se desgastará prematuramente. Los materiales son la historia completa de un casquillo de bronce autolubricante.

Cada buje de bronce autolubricante se define por tres decisiones materiales: la aleación de bronce base, el lubricante sólido incorporado en ella y el proceso de fabricación que combina los dos. Cambie cualquiera de estos y cambiará la capacidad de carga del rodamiento, el rango de temperatura de funcionamiento, la tasa de desgaste y el costo.

Las aleaciones de bronce que soportan la carga

Las aleaciones de bronce proporcionan la resistencia, dureza y conductividad térmica que permiten que el casquillo soporte la carga sin deformarse. Los casquillos autolubricantes normalmente se construyen con una de tres familias de aleaciones: bronce al estaño, bronce al aluminio o latón.

Bronce de estaño

El bronce al estaño, típicamente CuSn8 o CuSn10, es la base más común para los casquillos autolubricantes. Ofrece una combinación equilibrada de resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y conformabilidad, lo que significa que puede tolerar pequeñas desalineaciones del eje y absorber pequeñas partículas duras. Los grados con 8 a 12 por ciento de estaño mantienen una buena ductilidad y al mismo tiempo resisten la fatiga superficial. Los bujes de bronce y estaño funcionan de manera confiable contra ejes de acero endurecido y son la opción predeterminada para cargas moderadas a altas en maquinaria en general.

Bronce Aluminio

El bronce de aluminio, como CuAl10Fe3 o CuAl10Fe5Ni5, es más duro y resistente que el bronce de estaño. La adición de aluminio y hierro aumenta el límite elástico y le da a la aleación una excelente resistencia al desgaste abrasivo y a las cargas de impacto. Cuando un casquillo debe absorber cargas de impacto en maquinaria de construcción, accesorios de excavadoras o prensas pesadas, el bronce de aluminio suele ser el punto de partida correcto. Funciona mejor con ejes endurecidos y rectificados, que proporcionan una contrasuperficie suave para la aleación más dura.

Latón

Latón, 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 Buje de latón lubricante sólido JDB650 es un ejemplo típico que combina un sustrato de latón con tapones de lubricante sólido espaciados uniformemente. Para una visión más profunda de cómo el latón se compara con el bronce de estaño en el servicio de bujes, nuestro comparación de grados de aleación entre bronce al estaño y latón explica las compensaciones en tasa de desgaste y costo.

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Lubricantes sólidos que hacen que el buje sea autolubricante

La propiedad autolubricante proviene de lubricantes sólidos incrustados en la matriz de bronce. A medida que el eje gira, el lubricante transfiere una película delgada sobre la superficie del eje, evitando el contacto de metal con metal. Tres lubricantes sólidos dominan la industria: grafito, disulfuro de molibdeno y PTFE.

Grafito

Grafito 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.

Disulfuro de molibdeno (MoS2)

El MoS2 tiene un coeficiente de fricción más bajo que el grafito y se comporta especialmente bien en vacío y atmósferas inertes. Su comportamiento de fricción es menos sensible a la humedad, aunque se oxida cerca de los 350 grados centígrados en el aire. Los fabricantes suelen mezclar MoS2 con grafito en los tapones lubricantes; la combinación reduce la fricción durante el arranque y extiende la vida útil de la película de transferencia.

PTFE

El PTFE ofrece el coeficiente de fricción más bajo de los tres, normalmente de 0,05 a 0,1 contra el acero, y elimina el deslizamiento en movimientos lentos o alternativos. Es el lubricante elegido en casquillos compuestos tipo SF1, donde se une una mezcla de PTFE sobre una capa de bronce sinterizado. Las compensaciones son una menor capacidad de carga y un límite de temperatura de funcionamiento de aproximadamente 250 grados Celsius. Los rodamientos a base de PTFE son más adecuados para cargas ligeras y medianas donde el movimiento suave es más importante que la máxima resistencia.

Cómo la fabricación cambia la historia de los materiales

La forma en que se combinan la aleación y el lubricante sólido es tan importante como los propios materiales. Tres rutas de fabricación dominan el mercado: casquillos fundidos con tapones integrados, bimetal sinterizado y bronce envuelto.

Bronce fundido con tapones de lubricante integrados

Los casquillos fundidos comienzan con bronce fundido, se vierte mediante fundición centrífuga, continua o en molde permanente y luego se mecanizan hasta alcanzar las dimensiones finales. Se introducen tapones de lubricante sólido en los agujeros perforados en la pared de bronce. La estructura fundida ofrece la pared más gruesa y la mayor resistencia estructural, lo que hace que esta ruta sea ideal para cargas pesadas, cargas de impacto y soportes de gran diámetro. el Transporte de bronce fundido JDB600 Se construye de esta manera, con cuerpo de bronce de estaño o aluminio y tapones en base grafito para servicio industrial exigente.

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Bimetálico sinterizado

Los bujes bimetálicos sinterizados utilizan una tira de respaldo de acero recubierta con una capa de polvo de aleación de cobre, sinterizada a alta temperatura para crear una capa de bronce porosa. A continuación, los poros se impregnan con aceite o lubricantes sólidos. Debido a que el lubricante se distribuye por toda la capa y no solo en posiciones discretas del tapón, los casquillos sinterizados mantienen una baja fricción incluso si se interrumpe la película superficial. El respaldo de acero añade resistencia y permite que el casquillo se ajuste a presión en una carcasa sin deformarse. Si elige entre los dos, nuestra revisión de bujes sinterizados versus bujes de bronce fundido compara su comportamiento de desgaste a largo plazo en tamaños métricos.

Construcción de bronce envuelto

Los casquillos envueltos se forman enrollando una tira de bronce, generalmente unida a una carcasa con respaldo de acero, hasta formar un cilindro. La serie FB090 es un ejemplo clásico: la capa de bronce forma la superficie deslizante y la pared delgada mantiene el rodamiento compacto y liviano, mientras que la parte posterior de acero proporciona estabilidad dimensional. Esta construcción se adapta a aplicaciones de gran volumen, como cajas de engranajes, bombas y pivotes de varillaje. el Cojinete envuelto en bronce FB090 está disponible en configuraciones planas y con bridas para estos espacios de instalación compactos.

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Adaptación de materiales a las condiciones de funcionamiento

Elegir el casquillo correcto no se trata de encontrar el mejor material; se trata de hacer coincidir la aleación, el lubricante y la construcción con el ciclo de trabajo real.

Después de seleccionar una aleación, verifique el límite de PV, que define la combinación de presión y velocidad de deslizamiento que el buje puede soportar. Un casquillo con una excelente capacidad de carga estática aún puede fallar si la velocidad de deslizamiento genera demasiado calor por fricción. nuestra guía para fricción y desgaste del buje de bronce autolubricante explica cómo se calculan y aplican los valores PV en la selección práctica.

Qué verificar antes de especificar un material

La composición del material no es lo único que importa: la trazabilidad del material es igualmente importante . Un buje mecanizado con una aleación incorrecta fallará prematuramente sin importar qué tan bien funcione el lubricante. Al comprar bujes de bronce autolubricantes, confirme lo siguiente:

• Análisis espectroquímico que confirma la composición de la aleación frente al grado indicado.
• Informes de pruebas mecánicas que cubren dureza, límite elástico y alargamiento.
• Registros de inspección dimensional para las tolerancias del orificio terminado y de las bridas.

Un fabricante que funde sus propias aleaciones, en lugar de comprar barras ya preparadas, puede controlar la composición desde la masa fundida en adelante. Zhejiang Shuangnuo Bearing Technology funde sus aleaciones de cobre internamente, monitorea la masa fundida en cada etapa y verifica la composición con espectrómetros antes, durante y después de la fusión. Regularmente se utilizan pruebas de terceros para confirmar las propiedades del material y los informes de prueba están disponibles para los clientes que lo soliciten.

Los materiales de un buje de bronce autolubricante forman un sistema: la aleación de bronce soporta la carga, el lubricante sólido controla la fricción y el proceso de fabricación equilibra la resistencia con el suministro de lubricante. Seleccione los tres teniendo en cuenta la aplicación y un buje correctamente especificado puede funcionar durante años sin una gota de aceite. Comience con la aleación, confirme el lubricante, verifique el proceso e insista en la evidencia de que lo especificado es lo que se entregó.