A bronz sűrűsége

1. Bevezetés

Bronz nem egy anyag egyetlen rögzített sűrűséggel. A modern rézötvözet gyakorlatban, a bronzcsaládba tartozik ónbronzok, ólmozott ónbronzok, magas ólomtartalmú ónbronzok, nikkel-ón bronzok, és alumínium bronzok, és minden csoportnak más az összetétele és ezért más a sűrűsége.

Ezért a „bronz sűrűsége” leginkább a hatótávolság nem pedig egyetlen érték.

2. Mit jelent a sűrűség egy bronzötvözetben

A sűrűség az anyag térfogategységenkénti tömege. Bronzban, ez nem csak egy katalógusszám; az ötvözet kémiájának és mikroszerkezetének közvetlen kifejezése.

A bronzötvözetek rézalapúak, hanem az ón hozzáadása, cink, alumínium, nikkel, mangán, vas, és néha az ólom eltolja a végső sűrűséget a tiszta réztől.

A réznek magának a sűrűsége van 8.89 G/cm³, így egyes bronzok valamivel könnyebbek a réznél, míg mások a rézhez közeliek vagy akár kissé sűrűbbek is, az ötvözetcsaládtól függően.

Ezért számít a bronzsűrűség a mérnöki munkában. A részsúlyt befolyásolja, tehetetlenség, szállítási tömeg, kezelés, és hogyan viselkedik egy alkatrész forgás közben, csúszó, vagy teherhordó szerviz.

Csapágyazásban és tengeri alkalmazásokban, például, a sűrűség nem csupán a „nehézségről” szól; része az alkatrész általános mechanikai és termikus egyensúlyának.

3. Miért változik a bronzsűrűség családonként?

A bronz családnév, egyetlen ötvözet specifikáció sem. A formális bronzöntvény osztályozás a családot réz-ón bronzokra osztja, ólmozott ónbronzok, magas ólomtartalmú ónbronzok, nikkel-ón bronzok, és alumínium bronzok.

Mivel ezek a családok különböző ötvözőrendszereket és különböző arányú ötvözőelemeket használnak, sűrűségük nem egyforma.

Ez a legfontosabb kohászati ​​pont: a sűrűség megváltozik, mert az ötvözés megváltoztatja a térfogategységenkénti tömeg az anyagi rendszerről.

A több cinket vagy alumíniumot tartalmazó bronz nem fog úgy viselkedni, mint egy több ón- vagy ólomtartalmú bronz, és a nikkel-alumínium bronznak nem lesz ugyanolyan sűrűségű profilja, mint egy magas ólomtartalmú ónbronznak.

A C90500 közzétett tulajdonságtáblázatai, C93200, C86300, C95400, és a C95500 ezt a különbséget valós számokban teszik láthatóvá, nem pedig csak elméletben.

4. Közönséges bronzötvözetek reprezentatív sűrűségi értékei

A sűrűségértékek 20°C-on közzétett ötvözet adatlapokból származnak / 68° F.

5. Mit jelent a bronzsűrűség a tervezésben és a gyártásban

A sűrűség tervezési változó, Nem csak egy katalógusszám

Bronz válogatásban, a sűrűség nem pusztán leíró tulajdonság.

Ez egy tervezési változó, amely befolyásolja rész tömeg, tehetetlenség, kezelés, szállítási súly, és dinamikus reakció, különösen akkor, ha az alkatrész nagy, forgó, vagy többszörösen gyorsítva és lassítva.

Éppen ezért a mérnököknek nem szabad csak azt kérdezniük: „Milyen sűrű a bronz?” hanem inkább „Mit tesz ez a sűrűség a kész alkatrészrel a szervizben?”

A bronz ötvözetek családja, amelyeket nagyon különböző munkaciklusokban használnak, így a kiválasztott UNS fokozat sűrűségét mindig a terheléssel együtt kell értelmezni, sebesség, kenés, és a környezet.

Tömeg, Tehetetlenség, és a strukturális viselkedés

A sűrűbb bronz nehezebb alkatrészt eredményez ugyanarra a geometriára. Statikus hardverben, ami irreleváns vagy akár kívánatos is lehet, ha a tömeg hozzájárul a csillapításhoz vagy az érintkezési stabilitáshoz.

Forgó vagy oda-vissza mozgó alkatrészekben, viszont, a tömeg megváltoztatja a rendszer tehetetlenségét, ami befolyásolja az indítási nyomatékot, viselkedés leállítása, rezgésreakció, és az alkatrész gyorsításához szükséges energia.

Ez az egyik oka annak, hogy a bronz sűrűsége számít a fogaskerekekben, bütykök, járókerék, légcsavarok, és egyéb mozgással kapcsolatos alkatrészek.

A sűrűségválasztás ezért a mechanikai tervezés részévé válik, nem csak az anyagspecifikáció.

Miért számít annyira a sűrűség a csapágyaknál?

A bronz a klasszikus csapágyanyag-családok egyike, de az ötvözetet elsősorban azért választják ki terhelési sebesség képesség, kenési rendszer, viselési viselkedés, és a tengellyel való kompatibilitás, nem csak a sűrűség miatt.

Az öntött bronz csapágytervezési kézikönyv hangsúlyozza, hogy a csapágy teljesítménye attól függ, hogy a rendszer teljes filmben működik-e, vegyes film, vagy határkenés,

és hogy a bronz csapágyakat általában nagyon lassú fordulatszámú vagy erősen terhelt körülmények között használják, ahol a kenés minősége kritikus.

Ebben az összefüggésben, a sűrűség befolyásolja a csapágy gyakorlati tömegét és hőtehetetlenségét, de nem pótolja a tengelykeménység fontosabb kérdéseit, kenőanyag ellátás, és kapcsolattartási rend.

Hasznos módja annak, hogy gondolkodjunk erről: egy nehezebb bronz csapágy mechanikailag robusztus és stabil lehet, de ha rossz a kenési rendszer, a sűrűség nem fogja megmenteni a tervezést.

A bronzcsapágyak szakirodalma kifejezetten leírja, hogy a kenési arány, viszkozitás, és a csapágy geometriájának megfelelőnek kell lennie ahhoz, hogy a csapágy megfelelően működjön. A sűrűség számít, de csak azon a nagyobb tribológiai rendszeren belül.

Sűrűség és gyártási hatékonyság

A gyártásban, A bronz sűrűsége jobban befolyásolja, mint a végső alkatrész súlya.

Az is befolyásolja anyagfelhasználás, öntési hozam lövésenként vagy öntésenként, szállítási költség, teher kezelése, és a későbbi megmunkálási terhelés.

A sűrűbb bronzból készült nagy öntvény több tömeget tartalmaz ugyanahhoz a borítékhoz, így az öntödének és a gépműhelynek több fémet kell mozgatnia a folyamat minden lépésében.

Ettől a sűrű bronz önmagában nem lesz jobb vagy rosszabb, de megváltoztatja a termelés gazdaságosságát.

Ez különösen fontos az olyan alkatrészeknél, mint a szeleptestek, propeller hardver, bokrok, és nagy teherbírású gépalkatrészek, ahol az ötvözetet már használják, mert kedvező szilárdsági kombinációt kínál, korrózióállóság, és kopásállóság.

Nikkel alumínium bronzok, például, A leírás szerint kiválóan ellenállnak a kavitációnak és erős a tengervíz teljesítménye, ezért létesítik a tengeri szolgálatban.

Azokban az esetekben, a sűrűségbüntetést gyakran elfogadják, mert a szolgáltatási haszon nagyobb, mint a súlyköltség.

Sűrűség versus porozitás: Kritikus megkülönböztetés

A bronzgyártásban, könnyű összetéveszteni anyagsűrűség -vel rész sűrűsége.

Nem ugyanazok. Az anyagsűrűség magának az ötvözetnek a tulajdonsága; a rész sűrűsége az ötvözettől függ, a folyamat útvonala, és a kész komponensben jelen lévő porozitás.

Ez a megkülönböztetés különösen fontos a porkohászati ​​bronz alkatrészeknél, ahol a szinterezett sűrűség szándékosan kisebb a teljes sűrűségnél, hogy az alkatrész vissza tudja tartani az olajat.

A rézötvözetek szakirodalma megjegyzi, hogy a bronz P/M alkatrészek felszívódnak 10% -hoz 30% az olaj térfogata a szinterezett sűrűségtől függően, pontosan ezért működnek alacsony fordulatszámon az önkenő bronzcsapágyak.

Ez a pont a porkohászaton túl is értékes. Emlékezteti a mérnököket, hogy a sűrűség nem csak a súlytól függ; a belső szerkezetre is vonatkozik, terhelésmegosztás, és funkcionális porozitás.

Más szavakkal, az „alacsonyabb sűrűségű bronz alkatrész” tervezési választás vagy hiba lehet, a folyamat útjától függően. Ennek a különbségnek a megértése elengedhetetlen a minőségellenőrzés szempontjából.

Hogyan kell a mérnököknek helyesen használni a sűrűséget

A helyes munkafolyamat egyszerű, de gyakran figyelmen kívül hagyják.

Első, adja meg a pontos UNS bronz fokozat. Második, ellenőrizze, hogy az érték erre vonatkozik-e teljesen sűrű öntött anyag, kovácsolt készlet, vagy szinterezett P/M anyag.

Harmadik, ellenőrizze, hogy a kialakítás érzékeny-e a tömegre, tehetetlenség, termikus viselkedés, vagy kenőanyag visszatartás.

Csak ezután szabad a sűrűséget a kiválasztási döntés részeként használni. Ez az egyetlen módja annak, hogy elkerüljük a katalógusszám használatát úgy, mintha az egy teljes műszaki válasz lenne.

6. Hogyan használják a mérnökök helyesen a sűrűségadatokat?

A bronzsűrűség használatának helyes módja a pontos ötvözet, nem csak a „bronz” szót.

Egy csapágybronz, mint például a C93200, nagyon eltérő sűrűséggel rendelkezik, mint az alumíniumbronzé, mint például a C95400, és ezek a különbségek lényegesen megváltoztathatják az alkatrész tömegét a gyártási tervben.

A fenti adatlapértékek ezért csak akkor hasznosak, ha egy adott UNS-számhoz és termékformához vannak kötve.

A mérnököknek emlékezniük kell arra is, hogy a sűrűség önmagában nem határozza meg a teljesítményt.

Két hasonló sűrűségű bronz nagyon eltérően viselkedhet a kopás során, korrózió, megmunkálhatóság, vagy terhelhetőség.

Például, A C95500 és a C86300 egyaránt a 7,5–7,8 g/cm³ tartományban van, de különböző, szigorúan igénybe vehető résekben használják őket, mert eltérő a kémiájuk és a mechanikai profiljuk.

7. Kiválasztási logika: A megfelelő bronz kiválasztása sűrűség és funkció alapján

Ha a súlycsökkentés számít, az alumíniumbronzok, mint például a C95400, gyakran vonzóak, mivel a bronz spektrum világosabb végén vannak, miközben erős korróziós és kopási teljesítményt nyújtanak.

Nagy teherbírású csapágyakhoz vagy tengeri vasalatokhoz, a mérnök elfogadhat egy sűrűbb bronzot is, mint például a C93200 vagy a C86300, mert a szolgáltatási előnyök meghaladják a tömeges büntetést.
Ha az alkalmazás súlyos szolgáltatást igénylő tengeri hardver vagy propellerrel kapcsolatos berendezés, a nikkel alumínium bronzok, mint például a C95500, komoly kompromisszumot kínálnak a súly között, erő, és korrózióállóság.

Tehát a kiválasztási szabály egyszerű: ne csak a sűrűség alapján válasszuk a bronzot.

Válassza ki azt az ötvözetet, amelynek sűrűsége, erő, kopásállóság, korrózióállóság, önthetőség, és a megmunkálhatóság együtt megfelel az alkatrész funkciójának.

A bronzsűrűség fontos, de ez csak egy tengely egy többváltozós anyagi döntésben.

8. Bronz sűrűség vs. Versengő anyagok

9. Következtetés

A bronz sűrűségét legjobban a családi ingatlan széles választékkal, nem egyetlen fix értékként.

A reprezentatív bronzötvözetek kb 7.45 G/cm³ alumínium bronzban to 9.25 G/cm³ magas ólomtartalmú ónbronzban, köztük több más közönséges bronz is.

Ez a terjedés azt a tényt tükrözi, hogy a bronz a rézalapú ötvözetek családja, különböző ötvözési rendszerekkel és eltérő szolgáltatási prioritásokkal..

Mérnököknek, a gyakorlati lecke egyértelmű: a bronz sűrűsége befolyásolja a tömeget, tehetetlenség, szállítás, és egyensúlyt, de mindig az erő mellett kell értelmezni, viselési viselkedés, korrózióállóság, és a gyárthatóság.

A „legjobb” bronz nem a legkönnyebb vagy a legnehezebb bronz; ez az a bronz, amelynek sűrűsége illeszkedik a tervlap többi részéhez.

 

GYIK

A bronz nehezebb, mint a réz?

Nem mindig. A réz sűrűsége: 8.89 G/cm³, míg a bronz sűrűsége ötvözetenként igen eltérő. Egyes bronzok könnyebbek, mint a réz, míg mások, mint például a C93200, kissé sűrűbbek.

A kisebb sűrűség mindig jobb bronzot jelent??

Nem. Az alacsonyabb sűrűség segíthet a súlycsökkentésben, de a bronzválasztásnál figyelembe kell venni az erőt is, kopásállóság, korrózióállóság, önthetőség, és a megmunkálási viselkedés.

Miért olyan különböző a bronzötvözetek sűrűsége??

Mivel a bronz a rézalapú ötvözetek családja különböző ötvözőrendszerekkel – ónnal, ólom, nikkel, alumínium, mangán, és a vas mind megváltoztatja a végső sűrűséget és a szolgáltatási viselkedést.