合金在齒輪泵上的(de)應用(yòng)研究

1　引言
我國各種機械設備上的(de)軸瓦、軸套，長(cháng)期廣泛采用(yòng)錫青銅制造，例如，各種型号的(de)齒輪泵，以前一直采用(yòng)ZCuSn6Pb6Zn3或ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅鑄造軸套毛坯，采用(yòng)機械加工再經鍍鉛處理(lǐ)的(de)工藝，然後裝配使用(yòng)，生産工藝複雜(zá)，成本高(gāo)。
針對(duì)這(zhè)種情況，我們研制了(le)新型滑動軸承合金(代号TZS88)，取代錫青銅鑄造軸瓦、軸套毛坯，機械加工後直接裝配使用(yòng)，工藝簡單，降低50%以上的(de)軸套生産成本。
2　TZS88合金的(de)成分(fēn)與性能
(1)TZS88合金的(de)成分(fēn)
該合金以鋁爲基，含有Cu、Sn、Ni、Fe、Ti…等元素，經過适當的(de)處理(lǐ)，使它具有較高(gāo)強度、硬度、塑性和(hé)優越的(de)滑動軸承性能。
(2)TZS88合金的(de)性能
測試出TZS88合金的(de)多(duō)項性能數據，列入表1中，與常用(yòng)的(de)幾種傳統滑動軸承合金進行對(duì)比。
從表1中看出，TZS88合金的(de)強度、硬度、塑性與錫青銅相當；它的(de)摩擦系數卻比錫青銅低得(de)多(duō)，與錫基巴氏合金接近；熱(rè)導率明(míng)顯優于錫青銅和(hé)錫基巴氏合金；密度隻是錫青銅的(de)1/3。
表1中的(de)數據說明(míng)了(le)TZS88合金具有優良的(de)滑動軸承性能，可(kě)以取代錫青銅制造整體材質的(de)軸瓦、軸套等機械零件。
3　TZS88合金軸套在齒輪油泵中的(de)生産應用(yòng)
(1)TZS88合金軸套裝配齒輪泵的(de)開發性試驗
選CB50型齒輪油泵爲試驗對(duì)象，額定轉速n=1500r/min，額定壓力p＝10MPa和(hé)p=16MPa兩種。
1993年5月(yuè)，對(duì)上述兩種齒輪油泵的(de)TZS88合金軸套毛坯，按原設計圖紙加工合格，分(fēn)别裝配100台供抽樣試驗。
根據原國家機械工業委員(yuán)會頒布的(de)齒輪泵行業标準的(de)規定，對(duì)上述兩種齒輪泵都分(fēn)别進行空載排量試驗、效率試驗、超速試驗、超壓試驗、高(gāo)溫試驗、高(gāo)溫沖擊試驗、高(gāo)溫超載試驗、外滲漏檢查試驗和(hé)解體檢查試驗。
順利完成上述試驗項目後，對(duì)所試驗的(de)上述兩種齒輪泵的(de)解體檢查認爲：各主要零件沒有疲勞損傷，各摩擦副沒有燒傷、剝落和(hé)明(míng)顯劃傷等現象，泵體掃膛痕迹沒有超過兩軸中心連線，符合齒輪泵行業标準的(de)規定。
（2)TZS88合金軸套裝配齒輪油泵的(de)耐久性試驗
上述兩種齒輪泵的(de)開發性試驗成功後，再随機各抽一台進行耐久性試驗。
①試驗設備：CB50泵壽命試驗台。
②試驗條件
試驗壓力：齒輪泵的(de)額定壓力分(fēn)别爲p=10MPa和(hé)p=16MPa兩種；
試驗油液：N46#抗磨液壓油(粘度ν40=39.9mm2/s)；
試驗油溫：80℃～90℃；
沖擊頻(pín)率：25T/min。
③齒輪泵的(de)耐久性試驗情況
在上述試驗條件下(xià)，分(fēn)别對(duì)上述兩種CB50型齒輪泵先後連續進行耐久性沖擊試驗。
在試驗過程中，所試驗的(de)齒輪泵均無外滲漏和(hé)其它異常現象。兩種齒輪泵的(de)沖擊次數均超過了(le)40萬次，在50℃時(shí)，測得(de)p=10MPa的(de)齒輪泵的(de)容積效率爲92.3%，p=16MPa的(de)齒輪泵的(de)容積效率爲92.20%。
4　TZS88合金軸套裝配齒輪泵的(de)生産應用(yòng)情況
用(yòng)TZS88合金軸套裝配額定轉速n=1500r/min，額定壓力分(fēn)别爲p=10MPa和(hé)p=16MPa兩種類型的(de)CB50型齒輪泵，在開發性試驗和(hé)耐久性試驗成功後，再各裝配100台，通(tōng)過出廠檢驗，打上記号投放市場(chǎng)跟蹤收集使用(yòng)效果的(de)信息。
經過用(yòng)戶長(cháng)達一年的(de)使用(yòng)，表明(míng)效果很好。于是，就逐步擴大(dà)TZS88合金軸套的(de)生産量，裝配齒輪泵投放市場(chǎng)。 自1993年以來(lái)，用(yòng)TZS88合金取代ZCuSn6Pb6Zn3、 ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅生産軸套裝配CB50齒輪泵，到1998年12月(yuè)，投放市場(chǎng)的(de)數量累計已達到5萬台以上。
5　TZS88合金軸套的(de)經濟效益分(fēn)析
TZS88合金的(de)密度僅是錫青銅的(de)1/3，相同重量的(de)TZS88合金和(hé)錫青銅相比，前者的(de)體積是後者的(de)三倍，前者所能制造相同尺寸的(de)軸套數目也(yě)必然是後者的(de)三倍。
熔煉錫青銅的(de)主要原材料電解銅比TZS88合金的(de)主要原材料純鋁高(gāo)得(de)多(duō)；TZS88合金的(de)熔煉溫度低于800℃，錫青銅的(de)熔煉溫度高(gāo)于1100℃，顯然，前者的(de)能量消耗低于後者；用(yòng)錫青銅制造齒輪泵軸套，機械加工後還(hái)必須進行内孔鍍鉛處理(lǐ)，而用(yòng)TZS88合金制造的(de)軸套卻不需要鍍鉛。
綜合以上因素，可(kě)以認爲用(yòng)TZS88合金取代錫青銅制造齒輪泵軸套，至少能夠降低50%以上的(de)生産成本。
6　結論
TZS88滑動軸承合金，具有優良的(de)滑動軸承性能，完全能夠取代部分(fēn)銅合金(例如ZCuSn6Pb6Zn3、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuSn10P1等)制造整體材質的(de)軸瓦、軸套，完全可(kě)以用(yòng)在較高(gāo)滑動速度和(hé)較高(gāo)工作溫度(例如齒輪泵等)的(de)工況條件下(xià)。
用(yòng)TZS88合金取代部分(fēn)錫青銅制造軸瓦、軸套等機械零件，至少可(kě)以降低50%以上的(de)軸套生産成本。