วัสดุทองเหลืองและบรอนซ์สำหรับงานความเร็วรอบสูง
เครื่องจักรอุตสาหกรรมจำนวนมากทำงานด้วยความเร็วรอบสูงตลอด 24 ชั่วโมง เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ปั๊มน้ำ เครื่องอัดอากาศ เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ เครื่องจักรอาหาร เครื่องจักรกระดาษ เครื่องจักรสิ่งทอ และระบบสายพานลำเลียง หากเลือกวัสดุของบู๊ช แบริ่ง หรือปลอกเพลาไม่เหมาะสม จะเกิดความร้อนสะสม การสึกหรออย่างรวดเร็ว การจับยึดของเพลา (Seizure) รวมถึงการหยุดเดินเครื่องโดยไม่คาดคิด
วัสดุทองเหลืองและบรอนซ์เป็นหนึ่งในวัสดุที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับงานความเร็วรอบสูง เนื่องจากมีคุณสมบัติในการหล่อลื่นตัวเองบางส่วน ระบายความร้อนได้ดี ลดแรงเสียดทาน และสามารถทำงานร่วมกับเพลาเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หากต้องการผลิตชิ้นส่วนตามแบบหรือพัฒนาวัสดุให้เหมาะกับการใช้งาน สามารถดูบริการได้ที่
เหตุใดงานความเร็วรอบสูงจึงต้องเลือกวัสดุเป็นพิเศษ
เมื่อความเร็วรอบเพิ่มขึ้น พลังงานจากแรงเสียดทานจะเปลี่ยนเป็นความร้อนอย่างต่อเนื่อง หากวัสดุไม่สามารถระบายความร้อนหรือสร้างฟิล์มน้ำมันได้เพียงพอ จะเกิดการสึกหรออย่างรวดเร็ว
ปัญหาที่พบเป็นประจำ ได้แก่
- บู๊ชไหม้
- เพลาติด
- ผิวสึกเป็นร่อง
- อุณหภูมิสูงผิดปกติ
- น้ำมันหล่อลื่นเสื่อมเร็ว
- อายุการใช้งานสั้นกว่าที่ออกแบบ
คุณสมบัติของบรอนซ์ที่เหมาะกับงานความเร็วรอบสูง
วัสดุกลุ่มบรอนซ์มีค่าความเสียดทานต่ำเมื่อเทียบกับเหล็ก สามารถสร้างฟิล์มน้ำมันได้ดี และมีการนำความร้อนสูงกว่าวัสดุหลายประเภท
ข้อดีที่สำคัญคือ
- ลดการเกิดความร้อน
- ลดการสึกหรอของเพลา
- ลดโอกาสการจับยึด
- รองรับการหล่อลื่นแบบน้ำมันและจาระบี
- กลึงแต่งได้ง่าย
- อายุการใช้งานยาวนาน
สำหรับงานหล่อบู๊ชและแบริ่งโดยเฉพาะ สามารถดูได้ที่
วัสดุบรอนซ์แต่ละเกรดเหมาะกับงานใด
| วัสดุ | ความเร็วรอบ | การสึกหรอ | ความสามารถในการหล่อลื่น | เหมาะกับงาน |
|---|---|---|---|---|
| SAE660 (C93200) | สูง | ดีมาก | ดีมาก | บู๊ช แบริ่ง |
| C90700 (PBC2) | สูงมาก | ดีเยี่ยม | ดี | เครื่องจักรความแม่นยำ |
| C92700 (LBC2) | สูง | ดี | ดีมาก | โหลดปานกลาง |
| C93700 (LBC3) | ปานกลาง-สูง | ดีมาก | ดีเยี่ยม | เครื่องจักรต่อเนื่อง |
| C94500 (LBC5) | ปานกลาง | ดีเยี่ยม | ดี | โหลดสูง |
หลังจากเปรียบเทียบจะเห็นว่า หากเน้นความเร็วรอบสูงและแรงเสียดทานต่ำ PBC2 และ SAE660 มักเป็นตัวเลือกอันดับต้น ๆ ขณะที่ LBC3 และ LBC5 เหมาะกับงานที่มีโหลดสูงร่วมกับความเร็วปานกลาง
รายละเอียดวัสดุเพิ่มเติม
https://casmetals.com/c93200-sae660-bronze-casting/
https://casmetals.com/c90700-pbc2-phosphor-bronze-casting/
https://casmetals.com/lbc2-c92700-bronze-casting/
การเลือกวัสดุตามค่า PV
ในการออกแบบบู๊ชและแบริ่ง วิศวกรมักใช้ค่า PV Value (Pressure × Velocity) เป็นตัวกำหนดว่าวัสดุสามารถรองรับโหลดและความเร็วได้เพียงใด
หากค่า PV สูงเกินขีดจำกัดของวัสดุ จะเกิด
- ความร้อนสะสม
- น้ำมันแตกตัว
- บู๊ชสึกเร็ว
- เพลาเสียหาย
- เครื่องจักรหยุดเดิน
ดังนั้นการเลือกวัสดุจึงต้องพิจารณาทั้งโหลด ความเร็ว อุณหภูมิ และระบบหล่อลื่นร่วมกัน
เปรียบเทียบวัสดุสำหรับงานความเร็วรอบสูง
| ปัจจัย | SAE660 | PBC2 | LBC3 |
|---|---|---|---|
| ความเร็วรอบ | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| ลดแรงเสียดทาน | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| อายุการใช้งาน | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★★ |
| งานต่อเนื่อง | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★★ |
| ราคา | ปานกลาง | สูง | ปานกลาง |
ในหลายกรณี การเลือกวัสดุที่มีราคาสูงกว่าเล็กน้อย แต่มีอายุการใช้งานยาวกว่า สามารถลดต้นทุนการซ่อมบำรุงและการหยุดสายการผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญ
เมื่อใดควรซ่อม และเมื่อใดควรเปลี่ยนใหม่
หากพบเพียงรอยสึกเล็กน้อย สามารถกลึงแต่งหรือเปลี่ยนบู๊ชใหม่ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนทั้งชุด
แต่หากพบ
- เพลาสึก
- บู๊ชแตกร้าว
- หลวมจาก Housing
- ความร้อนสูงผิดปกติ
- เกิดการจับยึด
ควรผลิตชิ้นส่วนใหม่พร้อมวิเคราะห์สาเหตุของการเสียหาย เพื่อป้องกันการเกิดปัญหาซ้ำ
CASMETALS ให้บริการผลิตชิ้นส่วนตามแบบ ตัวอย่าง และ Reverse Engineering
การเลือกวัสดุร่วมกับการออกแบบช่วยยืดอายุการใช้งาน
การเลือกเกรดบรอนซ์เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ หากการออกแบบร่องน้ำมัน ระยะเคลียร์รันซ์ ความแข็งของเพลา หรือระบบหล่อลื่นไม่เหมาะสม อายุการใช้งานก็อาจสั้นกว่าที่คาดไว้
วิศวกรจึงควรพิจารณาร่วมกันทั้ง
- ชนิดของวัสดุ
- ค่า PV
- ความแข็งของเพลา
- ระบบหล่อลื่น
- อุณหภูมิการทำงาน
- ชั่วโมงการใช้งานต่อวัน
การวิเคราะห์องค์ประกอบทั้งหมดนี้จะช่วยให้เลือกวัสดุได้เหมาะสมและลดต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของเครื่องจักร



