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。
表1 几种滑动轴承合金的性能
滑动轴承
合金牌号 | 抗拉强度
σb(mpa) | 延伸率
δ5(%) | 硬度
hb | 摩擦系数
μ(润滑) | 热导率
λ(w/m.℃) | 密度
ρ(g/cm3) |
| zcusn6pb6zn3 | 180～200 | 4～8 | 59～64 | 0.009 | 92 | 8.8 |
| zcusn10p1 | 200～220 | 2～5 | 70～78 | 0.008 | 36～48 | 8.76 |
| zchsnsb11－6 | 88 | 6 | 30 | 0.004 | 33.5 | 7.3 |
| tzs88 | 180～200 | 4～8 | 60～76 | 0.004 | 176 | 2.9 |
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
从表1中可以看到，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。c，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。
鸣谢：本文的试验，始终得到国营重庆液压件厂和长江液压件厂技术处、质检处、生产处以及航空航天部成都发动机公司冶金处的同志们的大力支持和帮助。 |
