© 2005 Brush Wellman Inc. ToughMet ® Медь-Никель-Олово Длительный срок службы Низкие эксплуатационные расходы Отличная зашита. - презентация

1 © 2005 Brush Wellman Inc. ToughMet ® Медь-Никель-Олово Длительный срок службы Низкие эксплуатационные расходы Отличная зашита

2 © 2005 Brush Wellman Inc. Что такое ToughMet ? Медноникелеоловянный сплав с Высокой прочностью и твердостью (как титан), Низкий коэффициент трения (как свинцовиста бронза), Высокая износостойкость (как сталь), Не схватывается (как медно-бериллиевый сплав), Высокое сопротивление коррозии (в отличие от стали или бронзы), Отличная обрабатываемость (>3 раз быстрее инструментальной стали) Не содержит свинца (Pb).

3 © 2005 Brush Wellman Inc. Кто использует ToughMet ® ? Caterpillar John Deere Joy Mining Euclid Hitachi Robbins Tunnel Boring Smith Mining Parker Hannifin Boeing Airbus Embraer Schlumberger Kvaerner Halliburton Weatherford

4 © 2005 Brush Wellman Inc. Гле применяется ToughMet ® ? Некоторые примеры Втулочные подшипники: –Рычажные передачи крана/погрузчика –Авиационное шасси –Haulage truck steering –Рулевое управление грузового автомобиля –Гоночные двигатели (F1, NASCAR, drag) Компоненты скольжения –Роторы и ползуны насоса –Направляющие пресса –Поршневые кольца молота Упорные подшипники: –Передачи и приводы внедорожника –Плиты основания гидронасосов –Буры колонковые и для горной породы Другие применения –Детали бурильной колонны для нефтедобычи –Направляющие ролики печи –Точные валы двигателя –Направляющие клапана морского двигателя

5 © 2005 Brush Wellman Inc. Как производится ToughMet ® ? Запатентованный процесс EquaCast –Технология непрерывного мелкозернистого литья –Широкое разнообразие конфигураций и размеров Составляющая собственность спиноидальная закалка –Значительное увеличение прочности и твердости –Микроскопическая фазовая модуляция создает: Низкий коэффициент трения Устойчивость к схватываниюи износу Высокая обрабатываемость

6 © 2005 Brush Wellman Inc. Почему ToughMet ® бывает разным? ToughMet микроструктура – это смесь альфа (fcc) и гамма-фазы (DO3)

7 © 2005 Brush Wellman Inc. ToughMet ® 3 AT

8 © 2005 Brush Wellman Inc. TEM Микрофотография спиноидальной структуры x

9 © 2005 Brush Wellman Inc. Механические свойства

10 © 2005 Brush Wellman Inc. Коэффициент трения как у свинцовистой бронзы Ideal высокий P, низкий V

11 © 2005 Brush Wellman Inc. Самый высокий модуль ударной вязкости среди металлов с низким трением U R = ½ ( y 2 /E) Модуль ударной вязкости это энергия в обьеме едениц может быть абсорбирована материалом без постоянной деформации. Resilience = Elastizität

12 © 2005 Brush Wellman Inc. Малое трение при высокой скорости предел PV самый высокий, чем в свойствах подшипников из стали. ToughMet имеет более высокийпредел PV чем подшибники из бронзы. ToughMet в случае отсутствия смазки в сухом виде располагает фактором безопасности.

13 © 2005 Brush Wellman Inc. EH5000: high P, low V Износостойкость подобно стали

14 © 2005 Brush Wellman Inc. ToughMet ® служит дольше чем сталь и алюминиевая бронза при испытании маятниковых подшипников в больших горнодобывающих грузовиках Cycles (000s) Clearance Increase Due to Wear (inch) Колеблющее движение более 45 deg. Теоретически напряжение подшибников 2000 psi. (в действительности выше.) Сталь треться по стали метал изнашивается. Al Bronze изнаши- вается HRC60 pin. ToughMet работают в 2 раза дольше чем бронза.

15 © 2005 Brush Wellman Inc. Подшипники пальца крейцкопфа Шатунные или кривопошипны е подшипники Направляющие и седла клапана Упорные шайбы Износостойкость подобно стали подшипники дизельных и гоночных моторов

16 © 2005 Brush Wellman Inc. Major Automotive OEM Сравнение материала подшипников пальца крейцкопфа. Материал коленчатого вала TUD литая сталь с шероховатостью поверхности 0.5.

17 © 2005 Brush Wellman Inc. Сопротивление схватываемости подобно медно-бериллиевому сплаву Не схватываются: динамические втулки на 16 позициях с высоким напряжением во всех горных комбайнах для поточной работы. Сопротивление коррозии: все горные комбайны для добычи соли и поташа указаны со 100% втулками из ToughMet ® Joy continuous miners

18 © 2005 Brush Wellman Inc. ToughMet ® не схватывается Схватываемость = сварка двух поверхностей в контакте под высоким давлением. Может иметь результатом налипание или удаление металла. Особенно плохо при холодных пусках. ToughMet не схватывается со сталью, титаном и сам с собою при нагрузках до 75% предела теучести. При испытании пальца или диска повреждение было в форме царапин, не налипания.

19 © 2005 Brush Wellman Inc. Шкворень из наулероженной стали для гусениц гусеничного трактора Нарушение смазки в верхней части пальца Левая сторона после 500 часов работы машины с втулкой из ToughMet ® 3 CX105. Правая сторона после 500 часов работы машины с втулкой из закаленной стали (HRC 50). Pin hardness = HRC60.

20 © 2005 Brush Wellman Inc. More Up-time Мнение инженера по ремонту и техническому обслуживанию крупнейшего угольного производителя: «На наших бурильных машинах фирмы Joy, работающих 20 часов в день, нам нужно смазывать стальные втулки ежедневно. Втулки из материала ToughMet ® нужно смазывать только один раз в неделю.»

21 © 2005 Brush Wellman Inc. Теплопроводность и смазываемость При использовании ToughMet для втулочных подшипников можно: –Уменьшить подъем температуры установки…. на 90% по сравнению со сталью в конструкции из стали… на 40% по сравнению со сталью в конструкции из NiAl bronze by 25% по сравнению со сталью в конструкции из CuBe Alloy 25. Почему? –Более низкий средний коэффициент трения, чем у стали, NiAl бронза и CuBe Alloy 25. –Лучшая теплопроводность, чем у стали или NiAl бронза. Theoretical Calculation Assuming Boundary Lubrication Conditions

22 © 2005 Brush Wellman Inc. Высокое сопротивление коррозии в отличие от стали или бронзы ToughMet ® не корродируется быстро в: –Морской воде –хлоридах –Сульфидах и бромидах (в отличие от стали или бронзы!) ToughMet ® не показывает коррозионного растрескивания под напряжением в: –Морской воде (в отличие от стали или Инконеля) –Хлоридах (в отличие от стали) –Сульфидах

23 © 2005 Brush Wellman Inc. Воздействие в руднике одинаковое время в одинаковых соединениях 1045 Carbon Steel Pin 8620 закаленная стационар- ная втулка ToughMet ® 3 CX105 динамичная втулка

24 © 2005 Brush Wellman Inc. Испытание упорной шайбы Сопротивление коррозии и износу Washer materials running against case hardened steel Lithium grease lubrication "Low lube" simulates some decomposition of grease P = 1,000 psi, V= 400 sfpm (surface feet/minute) ToughMet samples were visibly less oxidized

25 © 2005 Brush Wellman Inc. Окисление упорной шайбы в испытание на износ при малой смазке C93200 Pb Sn bronze ToughMet ® 3 CX105 Oxides = brittle thermal barriers. Less oxidation = less wear

26 © 2005 Brush Wellman Inc. NACE условия испытания на коррозию

27 © 2005 Brush Wellman Inc. Степень коррозии сплава ToughMet в среде NACE У всех других медных сплавов происходит моментальное уменшение веса в этих средах

28 © 2005 Brush Wellman Inc. Износ Износ зависит от системы (а не только от одного материала) Механизмы износа –Адгезивный износ (схватывание+заедание от касательного напряжения) –Абразивный износ (образование царапин от разной твердости) –Шероховатость поверхности (трещины и рванины, вызванные ростом усталости, частицы удаляются механически) –Трибохимические реакции (вид хрупких окислов, удаляются автоматически)

29 © 2005 Brush Wellman Inc. ToughMet ® является лучшим материалом для подшипников в любом сложном профиле, где … Палец или сопрягающая деталь из стали Твердость пальца > HRC 40 Давление на подшипник > 2,000 psi Нагрузка неперпендикулярна к оси втулки Реверсивное движение Повторное смазываение производить трудно или невозможно Возможно загрязнение или коррозия Пример: футеровочные плиты

30 © 2005 Brush Wellman Inc. Сертификации и спецификации UNS обозначения –C96900 = ToughMet ® 3 CX; C72900 = ToughMet ® 3 AT –C96970 = ToughMet ® 2 CX; C72700 = ToughMet ® 2 AT ASTM –B505 (ToughMet ® 3 CX105, CX90) –B505 (ToughMet ® 2 CX90) –ToughMet ® 3 AT90 & AT110 в применении AMS 4596 (ToughMet ® 3 AT110) NACE MRO 175 (ToughMet ® 3 AT110 ISO 9001: 2000 (заводы г. Лорен и Элмор)

31 © 2005 Brush Wellman Inc. ToughMet ® Номенклатура Сплавы –ToughMet ® 3 = Cu, 15% Ni, 8% Sn (главным образом пруток, труба и профили) –ToughMet ® 2 = Cu, 9% Ni, 6% Sn (главным образом лист, small Ø пруток) Марки листа –CX = литой и спиноидально закаленный –AT = деформируемый и спиноидально закаленный –TS = холоднотянутый и спиноидально закаленный –Номер после отпуска стали = минимальный предел текучести 1000 фунт/дюйм кв. Пример: ToughMet ® 3 CX105

32 © 2005 Brush Wellman Inc. ToughMet ® способности Обзор Димаметр прутка –T3: CX до 5", AT до 9" –T2 CX до 12" Трубы –T3 AT до 6.5" наружный диаметр (ограничения для стенки) –T3 AT катаные трубы от 17" – 60" наружный диаметр –T3 CX до 17" наружный диаметр (см изображение) Лист –T2 CX до 12" толщина x 20" ширина –T3 CX до 4" толщина x 20" ширина –3" толщина x 32" возможна ширина