Poradnik projektowy tulei brązowych – wcisk, tolerancje, luz
Dla konstruktora, który zadaje tuleję z brązu odlewanego, dla utrzymaniowca, który ją montuje, i dla kupującego, który sprawdza rysunek. Wszystko w pasowaniach ISO, z calową regułą kciuka w nawiasie. Punkt wyjścia to nasza dostawa: otwór E6, Ø zewn. s6 (do Ø120) albo r6, obudowa H7, wał e7 – e8, wg ISO 4379. Zmiana któregokolwiek z tych elementów – poradnik pokazuje, co z tego wynika.
Wtłoczona tuleja brązowa to łańcuch trzech tolerancji: otwór obudowy, średnica zewnętrzna tulei i otwór tulei, domknięty wałem. Wcisk między obudową a tuleją trzyma tuleję; ten sam wcisk zaciska otwór; to, co zostaje między zaciśniętym otworem a wałem, jest luzem roboczym. Błąd w którymkolwiek ogniwie i tuleja wychodzi z obudowy, zaciera się albo zużywa za wcześnie.
Wytyczne pasowań standardowych (ISO)
ISO 4379 ustala system pasowań tulei ze stopów miedzi i według niego obrabiamy, chyba że rysunek mówi inaczej. Obudowa H7, średnica zewnętrzna tulei s6 do Ø120 mm i r6 powyżej (im większa średnica, tym mniejszy względny wcisk), otwór E6 – celowo szerszy, żeby po wtłoczeniu wylądował blisko H8 – oraz wał e7 do pracy ogólnej albo g7, gdy potrzebny jest mniejszy luz. W praktyce calowej ten sam układ opisuje się jako „0.0005 – 0.001 in wcisku na cal średnicy” i „0.001 in luzu na cal wału”.
Do zapytania:Prosimy podać tolerancje obudowy i wału – obrabiamy tuleję do nich, nie odwrotnie.
| Element | ISO 4379 | Cel | Reguła calowa |
|---|---|---|---|
| Otwór obudowy | H7 | odniesienie; krawędź sfazowana, Ra ≤ 1,6 µm | nominalnie +0.0005 … +0.0015 in |
| Ø zewn. tulei | s6 (≤ Ø120) · r6 (> Ø120) | wcisk trzymający pod obciążeniem i ciepłem | OD = obudowa + 0.0005 … 0.001 in na cal |
| Otwór tulei w dostawie | E6 | zaciska się do ≈ H8 po wtłoczeniu | wykończ otwór 0.001 – 0.002 in na plus |
| Wał | e7 ogólnie · e8 ciężko / gorąco / brudno · g7 precyzyjnie | ustala luz roboczy | 0.001 in na cal wału (0.0015 – 0.002 ciężko) |
| Ø kołnierza | d11 | luz w pogłębieniu | — |
| Długość | h13 | powierzchnie toczone | — |
Ile wcisku – według średnicy
Tabela poniżej jest liczona z odchyłek ISO 286-2: tuleja s6 / r6 w obudowie H7. Czytaj ją jako zakres, jaki dadzą części standardowe; konkretna para zmierzonych sztuk wyląduje gdzieś w środku. Względny wcisk spada z 14 – 48 µm przy Ø20 (0,07 – 0,24 %) do 31 – 106 µm przy Ø200 (0,015 – 0,05 %), a to właśnie potrzebuje tuleja brązowa: dość, żeby zostać na miejscu pod obciążeniem i rozszerzalnością brązu (18 × 10⁻⁶ /K, o 50 % więcej niż stal), nie tyle, żeby cienka ścianka płynęła.
Korekta gdy: ścianka jest cienka (D/d < 1,15 – brać dolny koniec albo p6), obudowa jest aluminiowa (rozszerza się wraz z tuleją – stosować r6 / s6 w pełni i dodać zabezpieczenie na ciepło), obudowa to cienki pierścień, który by się rozciągnął (zmniejszyć), albo pozycja pracuje powyżej 100 °C (brąz rozszerza się bardziej niż stalowa obudowa i zaciska dalej – pasowanie może być lżejsze). „Czy 0.002 in to dobry wcisk?” – dla tulei 1 – 2 in tak: 0,05 mm mieści się w paśmie s6 / H7 przy Ø40 (18 – 59 µm); dla tulei 4 in (Ø100: 36 – 93 µm) jest na dolnym końcu, dla 1/2 in (Ø12: 10 – 39 µm) za dużo.
Do zapytania:Prosimy podać materiał obudowy i temperaturę pracy, jeśli któreś odbiega od typowych.
Wpisz średnicę otworu, aby zostawić tylko ten wiersz; kliknij długość, aby zapytać o cenę tego kodu zamówieniowego.
| Otwór d | Ø zewn. D | Wcisk min. – maks. | Luz min. – maks. · e7 | e8 | g7 |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 10 | 8 – 32 | — | — | — |
| 8 | 12 | 10 – 39 | 25 – 62 | 25 – 69 | 5 – 42 |
| 10 | 14 | 10 – 39 | 25 – 62 | 25 – 69 | 5 – 42 |
| 12 | 16 | 10 – 39 | 32 – 77 | 32 – 86 | 6 – 51 |
| 14 | 18 | 10 – 39 | 32 – 77 | 32 – 86 | 6 – 51 |
| 15 | 19 | 14 – 48 | 32 – 77 | 32 – 86 | 6 – 51 |
| 16 | 20 | 14 – 48 | 32 – 77 | 32 – 86 | 6 – 51 |
| 18 | 22 | 14 – 48 | 32 – 77 | 32 – 86 | 6 – 51 |
| 20 | 24 | 14 – 48 | 40 – 94 | 40 – 106 | 7 – 61 |
| 22 | 26 | 14 – 48 | 40 – 94 | 40 – 106 | 7 – 61 |
| 25 | 30 | 14 – 48 | 40 – 94 | 40 – 106 | 7 – 61 |
| 28 | 34 | 18 – 59 | 40 – 94 | 40 – 106 | 7 – 61 |
| 30 | 36 | 18 – 59 | 40 – 94 | 40 – 106 | 7 – 61 |
| 32 | 38 | 18 – 59 | 50 – 114 | 50 – 128 | 9 – 73 |
| 35 | 41 | 18 – 59 | 50 – 114 | 50 – 128 | 9 – 73 |
| 38 | 45 | 18 – 59 | 50 – 114 | 50 – 128 | 9 – 73 |
| 40 | 48 | 18 – 59 | 50 – 114 | 50 – 128 | 9 – 73 |
| 42 | 50 | 18 – 59 | 50 – 114 | 50 – 128 | 9 – 73 |
| 45 | 53 | 23 – 72 | 50 – 114 | 50 – 128 | 9 – 73 |
| 48 | 56 | 23 – 72 | 50 – 114 | 50 – 128 | 9 – 73 |
| 50 | 58 | 23 – 72 | 50 – 114 | 50 – 128 | 9 – 73 |
| 55 | 63 | 23 – 72 | 60 – 136 | 60 – 152 | 10 – 86 |
| 60 | 70 | 29 – 78 | 60 – 136 | 60 – 152 | 10 – 86 |
| 65 | 75 | 29 – 78 | 60 – 136 | 60 – 152 | 10 – 86 |
| 70 | 80 | 29 – 78 | 60 – 136 | 60 – 152 | 10 – 86 |
| 75 | 85 | 36 – 93 | 60 – 136 | 60 – 152 | 10 – 86 |
| 80 | 90 | 36 – 93 | 60 – 136 | 60 – 152 | 10 – 86 |
| 85 | 95 | 36 – 93 | 72 – 161 | 72 – 180 | 12 – 101 |
| 90 | 105 | 44 – 101 | 72 – 161 | 72 – 180 | 12 – 101 |
| 95 | 110 | 44 – 101 | 72 – 161 | 72 – 180 | 12 – 101 |
| 100 | 115 | 44 – 101 | 72 – 161 | 72 – 180 | 12 – 101 |
| 105 | 120 | 44 – 101 | 72 – 161 | 72 – 180 | 12 – 101 |
| 110 | 125 | 23 – 88 | 72 – 161 | 72 – 180 | 12 – 101 |
| 120 | 135 | 23 – 88 | 72 – 161 | 72 – 180 | 12 – 101 |
| 130 | 145 | 25 – 90 | 85 – 188 | 85 – 211 | 14 – 117 |
| 140 | 155 | 25 – 90 | 85 – 188 | 85 – 211 | 14 – 117 |
| 150 | 165 | 28 – 93 | 85 – 188 | 85 – 211 | 14 – 117 |
| 160 | 180 | 28 – 93 | 85 – 188 | 85 – 211 | 14 – 117 |
| 170 | 190 | 31 – 106 | 85 – 188 | 85 – 211 | 14 – 117 |
| 180 | 200 | 31 – 106 | 85 – 188 | 85 – 211 | 14 – 117 |
| 190 | 210 | 34 – 109 | 100 – 218 | 100 – 244 | 15 – 133 |
| 200 | 220 | 34 – 109 | 100 – 218 | 100 – 244 | 15 – 133 |
µm · s6 / r6 in H7 · bore ≈ H8 after pressing · ISO 286-2
Brak takiego otworu w serii ISO 4379 – prosimy przesłać wymiary, wykonamy tuleję według rysunku.
Otwór zaciska się po wtłoczeniu
Wtłoczona tuleja przenosi większość wcisku na otwór: przy cienkiej ściance (D/d ≈ 1,1 – 1,2) licz 80 – 100 % wcisku średnicowego, przy grubej (D/d > 1,5) 50 – 70 %. Przykład: tuleja Ø40 × Ø48 × 40, s6 w H7 – wcisk 18 – 59 µm, więc otwór zaciska się o ok. 15 – 55 µm. Dostarczona w E6 (Ø40: +50 … +66 µm) ląduje przy ok. 0 … +50 µm, blisko H8 (0 … +39) – dlatego ISO 4379 w ogóle zadaje otworowi E6.
Gdy kilka tulei ma być współosiowych albo luz ciaśniejszy niż suma tych pasm, zamów otwór z naddatkiem 0,1 – 0,3 mm i rozwierć albo wytocz go na miejscu po wtłoczeniu. Obróbka litej tulei brązowej na miejscu jest rutyną; tulei z wykładziną ani spiekanej tak nie traktuje się.
Luz roboczy
Brąz odlewany na smarze chce więcej luzu, niż oczekuje konstruktor łożysk tocznych: 0,1 – 0,3 % średnicy wału, czyli 40 – 90 µm przy Ø30 i 100 – 250 µm przy Ø100. Za mało – film smaru nie powstaje, ciepło nie ma ujścia, tuleja zaciera się, gdy brąz się rozszerzy; za dużo – obciążenie skupia się na wąskim pasku, wał uderza. Tabela poniżej podaje luz otworu ok. H8 po montażu względem wału e7; e8 (ok. 50 % więcej) na pozycje gorące, niewspółosiowość i zabrudzony smar, g7 na precyzyjne wrzeciona olejowane.
„Ile luzu na tuleję brązową?” – zacznij od 0.001 in na cal wału (0,1 %), dodaj 50 % na ciepło, brud albo tuleję z brązu aluminiowego / C86300, które się nie dopasowują. Nigdy nie uruchamiaj tulei brązowej na zerowym luzie.
Kalkulator wcisku
Wpisz otwór i średnicę zewnętrzną (dowolny wymiar od 6 do 250 mm) i wybierz tolerancję wału. Narzędzie odczytuje odchyłki ISO 286-2 dla s6 / r6 w H7, E6, H8 i e7 / e8 / g7 i podaje wcisk, spodziewany otwór po wtłoczeniu oraz luz roboczy. Liczy z tolerancji standardowych, nie ze zmierzonych części; na pozycję krytyczną zmierz obudowę i wał i prześlij liczby.
Grubość ścianki, fazy i wprowadzenie
ISO 4379 daje trzy ścianki na otwór: przy Ø25 średnice zewnętrzne to 28, 30 i 32 (ścianki 1,5, 2,5 i 3,5 mm), przy Ø100 – 110, 115 i 120 (5, 7,5 i 10 mm), przy Ø200 – 210, 220 i 230. Cienka ścianka pasuje do ciasnych obudów i wtłaczania cienkościennego; średnia i gruba niosą cięższe obudowy, obciążenie krawędziowe, rowki i naddatek na ponowną obróbkę. Poniżej ok. 1,5 mm tuleję z brązu odlewanego trudno wtłoczyć bez zapadnięcia; powyżej ok. 0,15 × d tuleja przestaje się dopasowywać i obudowa musi być dokładna.
Fazy: 45° × 0,3 – 2 mm na zewnątrz jako wprowadzenie, 15° × 1 – 5 mm w otworze, żeby prowadzić wał i nie zgarniać smaru (wartości wg ISO 4379). Sfazuj też krawędź obudowy – ostra krawędź obcina tuleję i zaczyna pęknięcie. Wtłaczaj od strony fazy, przy tulejach kołnierzowych kołnierzem do przodu.
Metody montażu: wtłoczenie, skurcz, klej
Wcisk: prasa hydrauliczna albo ręczna z trzpieniem stopniowanym, który prowadzi się w otworze i naciska na czoło; ustaw tuleję prostopadle zanim wejdzie; wciskaj równo, nigdy nie uderzaj w brąz (rozwala czoło i pęka ściankę). Szacunek siły: F ≈ μ × p × π × D × L, przy μ ≈ 0,15 dla suchego brązu na stali i p ciśnieniu styku z wcisku – liczymy to dla Państwa wymiarów na życzenie; lekki olej na średnicy zewnętrznej zmniejsza siłę o połowę i nie puszcza pasowania.
Pasowanie skurczowe: nagrzej obudowę (stal: do 150 °C nic nie szkodzi; 100 °C przy Ø100 otwiera otwór o 0,12 mm) albo schłodź tuleję w suchym lodzie (−78 °C kurczy tuleję brązową Ø100 o ok. 0,18 mm) i wsadź tuleję; wcisk jest wtedy pełny, bez uszkodzeń od prasowania – zwykła metoda powyżej Ø150 mm. Nie nagrzewaj tulei brązowej powyżej 250 °C.
Klej: anaerobowy klej ustalający może zastąpić część wcisku (pasowanie suwliwe plus klej) przy cienkich obudowach, obudowach aluminiowych albo naprawie za dużych otworów; nie wytrzymuje powyżej ok. 150 °C ani powtarzanych udarów i nie zastępuje właściwego wcisku na mocno obciążonym sworzniu. Zabezpieczenie przed obrotem: kołnierz, kołek albo wkręt dociskowy w nawierceniu, gdy sam wcisk budzi wątpliwości.
Wał: twardość i chropowatość
Wał musi być twardszym partnerem. Brąz cynowo-ołowiowy i spiż (55 – 75 HB) pracują na stali niehartowanej albo ulepszanej 150 – 200 HB; brązy cynowe i fosforowe (90 HB) chcą 250 HB albo więcej; brąz aluminiowy i C86300 (150 – 225 HB) potrzebują utwardzonego i szlifowanego wału min. 300 HB, typowo 45 – 55 HRC, albo twardego chromu. Chropowatość Ra 0,8 µm albo drobniejsza, Ra 0,4 dla twardych stopów przy wyższej prędkości; chropowaty wał działa jak pilnik na brąz, wypolerowany niesie film smaru. Wały nierdzewne dobrze współpracują ze spizem i brązem cynowym; na brązie aluminiowym zacierają się, jeśli nie są utwardzone.
Tuleje dużych średnic powyżej Ø200 mm
Powyżej serii ISO względny wcisk dalej spada (r6 w H7 daje 0,015 – 0,05 %) i montaż skurczowy zastępuje prasowanie. Duże tuleje obrabiamy ze ścianką 5 – 10 % otworu, średnicę zewnętrzną na r6 albo na pasowanie suwliwe z zabezpieczeniem, a otwór często wykańczamy na miejscu po wytoczeniu obudowy. Ścianki uginają się w transporcie: zmierz tuleję i obudowę przed montażem i licz się z tym, że tuleja Ø500 jest o 0,1 – 0,2 mm owalna na wolno – w obudowie staje się okrągła. Półpanewki i pierścienie segmentowe robimy tam, gdzie jednoczęściowej tulei nie da się założyć.
Co warto zapamiętać
Osiem punktów, które pokrywają większość błędów montażu:
- Obudowa H7, tuleja s6 / r6, otwór E6 w dostawie, wał e7 / e8 – albo napisz, czego używacie zamiast tego
- Sfazuj krawędź obudowy i wtłaczaj od strony fazy / kołnierza trzpieniem – nigdy młotkiem
- Otwór zaciska się o 50 – 100 % wcisku; na pozycjach precyzyjnych zmierz go po montażu albo zamów z naddatkiem do wykończenia na miejscu
- Luz roboczy 0,1 – 0,3 % średnicy; więcej na ciepło, brud i twarde stopy
- Wał twardszy niż tuleja: zwykła stal dla 660 i LG2, hartowana 300 HB+ dla brązu aluminiowego i C86300
- Wał Ra 0,8 µm albo lepiej; chropowaty wał niszczy każdy brąz
- Otwór smarny i rowki poza strefą obciążenia; dosmarowuj, zanim stary smar zniknie
- Powyżej Ø150 montaż skurczowy zamiast prasowania; powyżej Ø200 rozważ wykończenie otworu na miejscu
Najczęściej zadawane pytania
Czy 0.002 in to dobry wcisk tulei brązowej?
Dla tulei o średnicy zewnętrznej 1 – 2 in tak – 0,05 mm mieści się w paśmie ISO s6 / H7 (18 – 59 µm przy Ø40). Dla tulei 4 in jest na dolnym końcu (s6 / H7 daje 36 – 93 µm przy Ø100), dla 1/2 in za dużo (Ø12: 10 – 39 µm). Wcisk skaluj ze średnicą, nie jako stałą liczbę.
Ile luzu na tuleję brązową?
Zacznij od 0,1 % średnicy wału (0.001 in na cal) – 30 µm przy Ø30 – i dodaj 50 % na ciepło, zabrudzony smar, niewspółosiowość albo twardy stop. Przy częściach ISO otwór H8 po montażu względem wału e7 daje 40 – 94 µm przy Ø30, czyli właściwy zakres na smar.
Czy rozwiercać po wtłoczeniu?
Nie przy pracy ogólnej z wałem e7 – otwór E6 zaciska się do ok. H8 i to jest luz, którego potrzebujesz. Rozwiercaj albo wytaczaj na miejscu, gdy kilka tulei ma być współosiowych, gdy pasowanie ma być ciaśniejsze albo gdy obudowa jest za duża lub owalna; zamów wtedy otwór z naddatkiem.
Obudowa H7 – jaki Ø zewn. tulei?
s6 do Ø120 mm i r6 powyżej, wg ISO 4379; oba są w tabeli wymiarów i tak dostarczamy. Przy tulei cienkościennej albo cienkim pierścieniu obudowy p6; przy obudowie aluminiowej zostaw s6 i dodaj zabezpieczenie na ciepło.
Czy klej może zastąpić wcisk?
Przy cienkich albo aluminiowych obudowach, naprawie za dużych otworów i lekko obciążonych pozycjach poniżej 150 °C pasowanie suwliwe z anaerobowym klejem ustalającym działa. Przy mocno obciążonych sworzniach, udarach albo cieple – nie: stosuj wcisk albo skurcz, a w razie wątpliwości kołek albo wkręt dociskowy.
Klasy metryczne czy calowe na rysunku?
Obojętnie. Domyślnie obrabiamy klasy ISO, a granice calowe gdy rysunek je podaje; przeliczenie jest powyżej. Przy rysunkach calowych bez tolerancji stosujemy klasy ISO 4379 do nominalnego cala i zaznaczamy to w ofercie.
Wycena tulei w tych wymiarach
Prosimy podać wymiary obudowy i wału z tolerancjami, długość, gatunek i ilość – obrabiamy tuleję do pasowania i potwierdzamy luz, jaki wyjdzie.