铸造铝青铜的摩擦特性与机械性能.doc

铸造铝青铜的摩擦特性与机械性能 (7一第卷第1期 VoIl19.№1 辽宁工程技术大学(自然科学版) JournalofLiaoningTechnicalUniversity(NaturalScience) 2000年2月 Feb,2000 铸造铝青铜的摩擦特性与机械性能 !生迟长志29 }7多 摘要针对高压齿轮聂铡扳的工作特点馆制了五种铸造铝青铜并分l进行了拉伸性能,摩擦特性耜耐磨牲实,如诙钿柱唇产 化提供了必要的准备. 关毽词,曼苎墼丝塑竺却,械I 0引言 铸造铝青铜具有亳好的耐磨性,耐蚀性和良 好的铸造性能,特别是加入多元合金后与钢相接 近的机械性能,所以广泛用于制造重载齿轮,轴 瓦等零件,同时由于其机械性能受温度变化的影 响小,也可用于制造蒸汽机,内燃机以及处于高 温下工作的化工机械零件.但是该合金的主要缺 点是干摩擦系数较大,在润滑不亳条件下工作时 易出现咬合等问题. 高压齿轮泵中,所形成的高压与其侧板的密 封性能有关.而其密封性能又取决于侧板材质的 耐磨性和机械性能.以前这种倒板多采用黄铜和 多元锡青铜制造,但是随着所要求的泵压越来越 高,以前的材料已经满足不了要求.而目前经常 使用的铝青铜的干摩擦系数又相对较大,在高压 泵工作时常有润滑不良情况的发生,所以用目前 常用的铝青铜制造侧板不能充分保证高压泵长期 正常工作.目前我国尚不能制造这种侧板,进口 的侧板为钢背衬以2mm厚的铜合金,这种铜合金 的成分,组织和性能尚不清楚. 鉴于上述情况,本实验拟采用在铸造铝青铜 的基础上,加入能够提高干摩擦性能的合金元素, 来探索适用于制造高压泵侧板的材料. l铝青铜化学成分 结合高压齿轮泵侧板工况,常用铝青铜的特 点合金元素在铝青铜中的作用,作为对比,选择 五种合金作为实验材料,分别为两种国标牌号的 ZCuA19Mn2和ZcuAI9Fe4合金以及非国标牌号的 ZCuA19Mn2Pbl,ZClJA19Fe.4Pbl和ZcuAl9Mn6Fe 4Zn2合金.加入Pb的目的是改善铝青铜的干摩擦 特性,加入zn的目的是提高材料的机械性能. 2实验方法 采用高温电阻炉熔炼,精炼剂为经过烘干处 理的氯化锌,覆盖剂为烘干的木炭.加料顺序为, 当炉温达到600.C时加入电解铜,纯铁和纯锰等 高熔点且不易氧化的炉料,待熔清后加入铝,锌 和铅等熔点低和易氧化的炉料.合金的熔炼温度 视合金成分不同可取1180～1240oC,采用表干型砂 型铸造浇注拉伸试样和耐磨试样.拉伸试样为 mm的标准试样,耐磨试样的尺寸为 (10x10x25)mm. 收穰日期1999一IO一08.第～作者王爱群导,1.956年生.工程师.本文缱拄王慧兰 辽宁工程教求大(自然科学版)第19卷 拉挣实验在WDS100型电子万能实验机三逆 行,磨损实验在M200摩擦磨损实验机上进行,耐 磨材料为高速钢,干摩擦时加载荷50kg,有润滑 时,加载荷75k旦. 在金相显微镜下观察每种合金试样的组织,分 析相组成所用腐蚀剂为氨水加双氧水混合溶液. 3实验结果与分析 3.1合金的机械性能 表1为本实验所用铝青铜的拉伸机械性能测 试结果.从表1中可以看出,铝青铜中加入1%Pb 岳可使其抗拉降低6~/’o-.8%.使其塑性降低43%左 右ZCuAI9Mn6F~4Zn2是参考了ZCuA19Mn6Fe4 Ni2而设计的,zn代替贵重金属Ni目的是降低成 本.由表1可以看出,以zn代Ni后的拉伸性能 降低了16%左右,但仍高于所实验的其它合金. 表1实验铝青铜的拉伸机械性箭 Tab.1thetensilepropertiesofthetestedAi-bronze 3.2实验铝青铜的摩擦特性与耐磨性 3.2.1干摩擦 材料的干摩擦特性除了与材料本身的组织和 蛙能有关夕},还与对磨材料的硬度和表面光洁度 等有关_l1.本文所实验的国标牌号铸造铝青铜的干 摩擦系数高于文献2所给定的值,国标牌号铸造铝 青铜的干摩擦系数也偏高.这可能与对磨材料表 面粗糙度较大有关,但是不影响实验结果的可比 性 由表2中可虬看出,在铝青铜中加八Pb不仅 育效地降低干摩擦系数和磨损量.同时还可石出, ZCuAI9Mn6Fe4Zn2的干摩擦系数与ZCuAI9Fe4接 近 袁2实验铜青铜的的千摩擦特性 TabIe2thecharacteristicofdriedfrictionfor testedAbbronzes 3.2.2有润滑条件下摩擦特性 有润滑条件下摩擦实验结果表明(见表3).Pb 同样可降低铝青铜摩擦系数和磨损量 ZCuAI9Mn6Fe4Zn2的摩擦系数和磨损量与相近, 而磨损量比ZCuAI9Fe4要低. 3.3实验铝青铜的组织 不含Pb的的组织均由q+0+少量(a+Y:)共 析体组成,其中(+)共析体分布在存在于相 晶界