Lega di rame C93700: spiegazione della resistenza all'usura e della conduttività elettrica

Cos'è la lega di rame C93700?

UNS C93700 è un bronzo allo stagno ad alto-piombo, spesso descritto nella letteratura commerciale più vecchia come bronzo 80-10-10 perché contiene circa il 10% di stagno e il 10% di piombo. Si tratta di un grado fuso piuttosto che di uno lavorato, ordinato in base a ASTM B584 per parti colate in sabbia e in stampo permanente o ASTM B505 per pezzi colati in continuo e centrifugati. Le proprietà indicate per C93700 sono sempre legate al percorso di fusione, alle dimensioni della sezione e allo stato d'animo che ha prodotto il componente, pertanto la designazione standard e la forma del prodotto devono essere indicate insieme in qualsiasi richiesta.

La microstruttura caratteristica è una matrice-ricca di rame, rinforzata con stagno-con particelle di piombo morbide distribuite come isole discrete. Questa struttura a due-fasi, anziché una singola aggiunta di lega, è ciò che conferisce alla qualità la sua insolita combinazione di capacità di carico-portante e tolleranza di scorrimento.

Composizione chimica e microstruttura

Lo stagno si dissolve nel reticolo del rame e aumenta la robustezza, la durezza e la resistenza alla fatica senza rendere fragile la lega. Il piombo è essenzialmente insolubile nel rame, quindi si solidifica sotto forma di particelle finemente disperse che rimangono morbide anche quando la matrice attorno a loro viene rafforzata. Ferro, antimonio e zinco sono trattati come residui e mantenuti bassi perché intermetallici grossolani o zinco in eccesso ridurrebbero la duttilità e, nel caso dello zinco, aumenterebbero la sensibilità alla dezincificazione in servizio umido.

Perché C93700 resiste così bene all'usura

Il comportamento all'usura di C93700 deriva dall'interazione delle sue due fasi piuttosto che dalla sola durezza apparente.

Piombo come lubrificante-incorporato.Sotto il contatto strisciante, le particelle di piombo morbido si spalmano sulla superficie di accoppiamento e formano una sottile pellicola di trasferimento che separa i due corpi metallici e riduce l'attrito anche quando la lubrificazione esterna è marginale.

Conformabilità e incorporabilità.La matrice relativamente morbida consente alla superficie del cuscinetto di adattarsi a piccoli disallineamenti e particelle estranee come sabbia o detriti da usura vengono premute sulla superficie invece di rigare l'albero.

La forza dietro la superficie di scorrimento.La matrice in rame con cuscinetto in stagno- supporta il carico di compressione, quindi il cuscinetto non collassa nemmeno in caso di urti o oscillazioni.

Prestazioni stabili senza trattamento termico.C93700 viene utilizzato come cast; non vi è alcun passaggio di indurimento da perdere durante il servizio e le sue proprietà sono essenzialmente uniformi in tutta la sezione.

Poiché questi meccanismi dipendono dalla dispersione del piombo, una fusione grossolana o segregata ha prestazioni notevolmente peggiori di una fusione sana. Una pratica di fusione coerente e una solidificazione controllata sono quindi importanti quanto la composizione chimica.

Conducibilità elettrica e termica di C93700

È importante essere realistici riguardo alla conduttività in questo grado. C93700 ha una conduzione dell'ordine del 10% rispetto allo standard internazionale del rame ricotto, quindi la sua resistività è circa dieci volte quella del rame di grado elettrico-. Anche la conduttività termica è modesta rispetto al rame puro ed entrambi i valori diminuiscono all'aumentare del contenuto di stagno e piombo.

Il valore di C93700 nelle apparecchiature elettriche non è quindi che conduca bene in termini assoluti, ma che una singola parte possa trasportare corrente e contemporaneamente resistere allo sfregamento. Esempi tipici sono-i pattini collettori di corrente, i segmenti di contatto e le boccole scorrevoli nei quadri: la lega tollera l'attrito continuo e i danni da arco intermittente che distruggerebbero rapidamente un materiale duro e fragile, pur facendo passare la modesta corrente richiesta. Laddove l'elevata conduttività è il requisito principale, un rame lavorato ad alta-conduttività come C11000 è la scelta corretta e C93700 non deve essere sostituito.

Applicazioni tipiche

Cuscinetti lisci e flangiati, boccole e rondelle reggispinta per carichi moderati a velocità di scorrimento da basse a medie

Giranti di pompe, anelli di usura, involucri e parti di premistoppa che gestiscono acqua, olio e fluidi leggermente corrosivi

Corpi valvola, guide stelo e boccole per articolazione in servizi industriali generali

Grezzi di ruote a vite-, segmenti di ingranaggi e collegamenti oscillanti in presenza di carichi d'urto

Scarpette per contatti elettrici, collettori di corrente e contatti striscianti

Raccordi generali e hardware che richiedono tenuta alla pressione e resistenza alla corrosione

Guida alla fusione, alla lavorazione e alla selezione

C93700 viene normalmente fornito sotto forma di getti in sabbia, getti in stampo permanente-, barre di colata continua e tubi o boccole colati mediante centrifugazione. La tolleranza di stock della macchina dovrebbe tenere conto del fatto che la lega non è saldabile-riparabile nel senso convenzionale: i bronzi contenenti piombo-non sono adatti per la saldatura per fusione perché il piombo volatilizza e produce porosità, quindi la riparazione è limitata alla brasatura o alla brasatura laddove il progetto lo consente.

La lavorazione è semplice. Il piombo disperso agisce come lubrificante interno e rompitruciolo, pertanto è possibile utilizzare condizioni di taglio libero-, anche se gli utensili devono essere affilati e ben supportati per evitare di imbrattare la superficie. Nessun trattamento termico è richiesto o normalmente applicato. Quando si seleziona il grado, confermare il metodo di fusione e lo standard applicabile sul disegno, specificare i requisiti di solidità per le parti di trattenimento della pressione- e verificare che il servizio previsto mantenga la pressione del cuscinetto e la velocità di scorrimento entro i limiti previsti per un bronzo allo stagno e piombo. Per i cuscinetti ad alta-velocità fortemente caricati, un cuscinetto in bronzo-in stagno o in fusione continua-di livello superiore potrebbe essere una soluzione migliore.

Domande frequenti

D: Cosa significa il numero di grado C93700?
C93700 è la designazione del sistema di numerazione unificato per una fusione di bronzo allo stagno-ad alto contenuto di piombo contenente circa il 10% di stagno e il 10% di piombo in una matrice di rame. Il numero è un identificatore della composizione, non una classe di resistenza, quindi i requisiti meccanici derivano dalle specifiche di fusione.

D: Quali standard riguardano le fusioni C93700?
Le parti in stampo-colate in sabbia e permanenti- vengono ordinate in base alla norma ASTM B584, mentre le forme a fusione continua e centrifugata sono coperte dalla norma ASTM B505. Entrambi gli standard definiscono i limiti chimici e i minimi di proprietà meccaniche per il grado in ciascuna forma di prodotto.

D: C93700 è un buon conduttore di elettricità?
No. La sua conduttività elettrica è solo circa un decimo di quella del rame-di grado elettrico. Viene scelto per le parti-conduttrici di corrente che devono resistere anche all'usura da scorrimento, non per la trasmissione di potenza.

D: È possibile saldare C93700?
La saldatura per fusione non è consigliata perché il piombo nella lega volatilizza e provoca porosità e fumi. La brasatura e la saldatura sono i metodi di giunzione accettati e il fissaggio meccanico è spesso preferito per la riparazione.

D: C93700 necessita di trattamento termico dopo la fusione?
Il grado viene utilizzato nella condizione as-cast. Non viene applicato alcun trattamento di indurimento o solubilizzazione, il che mantiene stabile il profilo delle proprietà attraverso la sezione e semplifica la produzione.

D: Come si confronta C93700 con un grado per cuscinetti in bronzo fosforoso?
I bronzi fosforosi offrono una maggiore resistenza e migliori prestazioni alla fatica, ma una minore tolleranza allo scorrimento intrinseca. C93700 è preferito laddove sono previsti lubrificazione marginale, disallineamento o detriti incorporati, mentre il bronzo fosforoso laddove prevalgono carichi e velocità più elevati.