有关TZS88合金在齿轮泵上的应用研究

    摘要：本文提出了TZS88滑动轴承合金的成分特点和优良性能，用它取代ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuSn10P1等锡青铜制造轴瓦、轴套，简化了制造工艺，降低生产成本50%以上，成功地在较高滑动速度和较高工作温度的齿轮泵上应用。
    关键词：滑动轴承 轴承合金 锡青铜 齿轮泵
    1　引言
    我国各种机械设备上的轴瓦、轴套，长期广泛采用锡青铜制造，例如，各种型号的齿轮泵，以前一直采用ZCuSn6Pb6Zn3或ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜铸造轴套毛坯，采用机械加工再经镀铅处理的工艺，然后装配使用，生产工艺复杂，成本高。针对这种情况，我们研制了新型滑动轴承合金（代号TZS88），取代锡青铜铸造轴瓦、轴套毛坯，机械加工后直接装配使用，工艺简单，降低50%以上的轴套生产成本。
    2　TZS88合金的成分与性能
    （1）TZS88合金的成分
    该合金以铝为基，含有Cu、Sn、Ni、Fe、Ti…等元素，经过适当的处理，使它具有较高强度、硬度、塑性和优越的滑动轴承性能。
    （2）TZS88合金的性能
    测试出TZS88合金的多项性能数据，列入表1中，与常用的几种传统滑动轴承合金进行对比。从表1中看出，TZS88合金的强度、硬度、塑性与锡青铜相当；它的摩擦系数却比锡青铜低得多，与锡基巴氏合金接近；热导率明显优于锡青铜和锡基巴氏合金；密度只是锡青铜的1/3。表1中的数据说明了TZS88合金具有优良的滑动轴承性能，可以取代锡青铜制造整体材质的轴瓦、轴套等机械零件。
    3　TZS88合金轴套在齿轮油泵中的生产应用
    （1）TZS88合金轴套装配齿轮泵的开发性试验
    选CB50型齿轮油泵为试验对象，额定转速n=1500r/min，额定压力p＝10MPa和p=16MPa两种。1993年5月，对上述两种齿轮油泵的TZS88合金轴套毛坯，按原设计图纸加工合格，分别装配100台供抽样试验。根据原国家机械工业委员会颁布的齿轮泵行业标准的规定，对上述两种齿轮泵都分别进行空载排量试验、效率试验、超速试验、超压试验、高温试验、高温冲击试验、高温超载试验、外渗漏检查试验和解体检查试验。顺利完成上述试验项目后，对所试验的上述两种齿轮泵的解体检查认为：各主要零件没有疲劳损伤，各摩擦副没有烧伤、剥落和明显划伤等现象，泵体扫膛痕迹没有超过两轴中心连线，符合齿轮泵行业标准的规定。
    （2）TZS88合金轴套装配齿轮油泵的耐久性试验
    上述两种齿轮泵的开发性试验成功后，再随机各抽一台进行耐久性试验。
    ①试验设备：CB50泵寿命试验台。
    ②试验条件
    试验压力：齿轮泵的额定压力分别为p=10MPa和p=16MPa两种；
    试验转速：n=1500r/min；
    试验油液：N46#抗磨液压油（粘度ν40=39.9mm2/s）；
    试验油温：80℃～90℃；
    冲击频率：25T/min。
    ③齿轮泵的耐久性试验情况
    在上述试验条件下，分别对上述两种CB50型齿轮泵先后连续进行耐久性冲击试验。在试验过程中，所试验的齿轮泵均无外渗漏和其它异常现象。两种齿轮泵的冲击次数均超过了40万次，在50℃时，测得p=10MPa的齿轮泵的容积效率为92.3%，p=16MPa的齿轮泵的容积效率为92.20%。
    4　TZS88合金轴套装配齿轮泵的生产应用情况
    用TZS88合金轴套装配额定转速n=1500r/min，额定压力分别为p=10MPa和p=16MPa两种类型的CB50型齿轮泵，在开发性试验和耐久性试验成功后，再各装配100台，通过出厂检验，打上记号投放市场跟踪收集使用效果的信息。经过用户长达一年的使用，表明效果很好。于是，就逐步扩大TZS88合金轴套的生产量，装配齿轮泵投放市场。自1993年以来，用TZS88合金取代ZCuSn6Pb6Zn3、 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜生产轴套装配CB50齿轮泵，到1998年12月，投放市场的数量累计已达到5万台以上。
    5　TZS88合金轴套的经济效益分析
    TZS88合金的密度仅是锡青铜的1/3，相同重量的TZS88合金和锡青铜相比，前者的体积是后者的三倍，前者所能制造相同尺寸的轴套数目也必然是后者的三倍。熔炼锡青铜的主要原材料电解铜比TZS88合金的主要原材料纯铝高得多；TZS88合金的熔炼温度低于800℃，锡青铜的熔炼温度高于1100℃，显然，前者的能量消耗低于后者；用锡青铜制造齿轮泵轴套，机械加工后还必须进行内孔镀铅处理，而用TZS88合金制造的轴套却不需要镀铅。综合以上因素，可以认为用TZS88合金取代锡青铜制造齿轮泵轴套，至少能够降低50%以上的生产成本。
    6　结论
    TZS88滑动轴承合金，具有优良的滑动轴承性能，完全能够取代部分铜合金（例如ZCuSn6Pb6Zn3、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuSn10P1等）制造整体材质的轴瓦、轴套，完全可以用在较高滑动速度和较高工作温度（例如齿轮泵等）的工况条件下。
    用TZS88合金取代部分锡青铜制造轴瓦、轴套等机械零件，至少可以降低50%以上的轴套生产成本。