V procesu stavby lodí je kov babbitt široce používán ve všech druzích polštářů na lodích. V opravách lodí, s cílem zlepšit míru opakovaného využití kovového polštáře babbitt a snížit kapitál a dobu outsourcingového přepracování, podle praktických zkušeností s opravou kovového polštáře babbitt za posledních více než 30 let, soubor technologie opravy svařování babbitt metal s vysokou kvalifikací je shrnut.

1 Úvod

Mnoho rotujících zařízení na lodích se spoléhá na podporu různých ložisek a mazání ložisek mazacím olejem, aby fungovalo. Mezilehlé ložiskové pouzdro ocasního hřídele lodi, pouzdro ojnice hlavního motoru, pouzdro generátoru atd., to vše je vyrobeno ze slitiny Babbitt. V důsledku vibrací nebo selhání systému přívodu oleje při dlouhodobém provozu se slitina Babbitt na pouzdru opotřebovává a dokonce způsobuje odpadávání a spálení slitiny Babbitt. Proto se při opravách často používá lití a opravné svařování. Tento článek představí úspěšnou praxi technologie opravy TIG svařování pro poškozená a poškozená pouzdra.

2 Úvod do Babbitt Alloy

2.1 Charakteristika Babbitt Alloy

Slitina Babbitt má vysoký výkon při snižování opotřebení, dobré uložení, poddajnost tření a odolnost hřídele. Částice tvrdé fáze jsou rovnoměrně distribuovány v matrici měkké fáze. Matrice s měkkou fází dodává slitině dobré zalévání, poddajnost a vlastnosti proti okusování. Po záběhu je měkká matrice konkávní a tvrdé body jsou konvexní, takže mezi kluznými plochami se vytvoří malá mezera, která se stane prostorem pro skladování oleje a kanálem mazacího oleje, což přispívá ke snížení opotřebení; a konvexní tvrdé částice hrají podpůrnou roli, což přispívá k ložisku.

2.2 Běžně používané modely slitiny babbitt

Většina pouzder ložisek ocasní hřídele lodi, pouzder ojnice hlavního motoru a pouzder generátoru používá dva typy slitin babbitt, a to ZSnSb11Cu6 a ZSnSb8Cu4, jak je uvedeno v tabulce 1.

2.3 Vady a formy poškození slitin babbitt

Hlavní formy poškození mezilehlého ložiskového pouzdra ocasní hřídele (slitina Babbitt) jsou následující:

(1) Místní závada nebo opotřebení

V důsledku dlouhodobého provozu pouzdra je vrstva slitiny babbitt na pouzdru opotřebovaná a uvolněná v důsledku vibrací, jak je znázorněno na obrázku 1.

(2) Zcela rozbité nebo delaminované

Pokud dojde k poruše systému přívodu oleje, dojde ke spálení, spálení a rozbití horního i spodního ložiska, zejména spodního ložiska, kde dojde dokonce k delaminaci vrstvy slitiny Babbitt. Tento druh vážného poškození nelze opravit svařováním a je třeba jej opravit přetavením.

3 Materiály a svařovací charakteristiky slitiny Babbitt

Babbittova slitina je měkký kovový materiál, který se obvykle opravuje přetavením a svařováním. Vzhledem k tomu, že slitina Babbitt má nízký bod tání (240 °C) a vysokou tekutost, cínová kapalina v roztavené lázni se snadno ztrácí, takže je obtížné ji odlévat nebo svařovat. Díky nepřetržité praxi byly prozkoumány nové metody a procesy oprav, které jsou jednodušší než ty tradiční. Následuje popis způsobu opravy svařování TIG, když je poškození vážné.

3.1 Materiálové charakteristiky slitiny Babbitt

Pájka na bázi cínu je měkká pájka s nízkým bodem tání. Může být roztaven při relativně nízké teplotě pájením a uzly, které mají být svařeny, mohou být spojeny. Jedná se o způsob zajištění nepřetržité tepelné a elektrické vodivosti nebo používaný pro utěsnění nádob na kapaliny a plyny a pájené spoje nejsou vystaveny velkému namáhání.

Měkká pájka by měla splňovat následující požadavky:

(1) Mít určitou tepelnou a elektrickou vodivost;

(2) Udržujte požadovanou pevnost mezi spojovacími částmi pod 200 ℃;

(3) Mají hustou strukturu a dobré těsnění;

(4) Mít dobrou smáčivost mezi měkkou pájkou a pájenými částmi a základními materiály.

Tepelná a elektrická vodivost měkké pájky je špatná, pouze 8%~15% mědi. V cestě (jako je obvod) však není patrný žádný zřejmý odpor (například odpor), protože vodivá dráha je krátká a kontaktní plocha v pájeném spoji je velká.

Kvalita pájeného spoje závisí na povaze pájeného povrchu, vlastnostech měkké pájky a volbě tavidla. Ve skutečnosti to závisí na procesu smáčení roztavené měkké pájky na pevném kovovém povrchu, který má být pájen. Cín je aktivním prvkem v mnoha součástech měkké pájky. Může se smáčet a tavit se základním kovem, který má být pájen, jako je Cu, Fe, Ni atd., za vzniku velmi tenké vrstvy kovových sloučenin.

Použitím tavidla je čištění kovového povrchu, který má být pájen, aby se zabránilo ovlivnění smáčivosti. Hlavní složkou tavidla je ZnCl2, který v přítomnosti vody produkuje volnou kyselinu chlorovodíkovou. Při pájení mědi se oxidová vrstva rozpustí na chlorid a opustí základní měď a roztavená pájka se postupně rozlévá na měď.

3.2 Složení a vlastnosti měkké pájky

Měkká pájka je obecně slitina Sn-Pb s eutektickým složením 26.1 % Pb a eutektickou teplotou 183 ℃, což může zajistit nízkou teplotu pájení a zabránit poškození součástí citlivých na teplotu.

Při ručním pájení zvolte slitinu Sn-50%Pbd. S klesající teplotou klesá rozpustnost Sn v Pb, Sn se vysráží a pájka měkne; v pájce slitiny Sn-Pb-Sb je srážení intermetalických sloučenin SnSb zvláště zřejmé; Slitiny Sn-5%Ag a Sn-5%Sb mohou nejen udržet pevnost pájky do 200 ℃, ale mají také podobnou smáčivost jako eutektické slitiny.

Pro pájku používanou při nízkých teplotách by měly být vybrány slitiny s vysokým obsahem Pb, jako jsou slitiny Pb-10%Sn nebo Pb-5%Sn-1.5%Ag. Smáčivost a pevnost této slitiny bude ovlivněna, ale Sn nebude podléhat fázovým změnám při nízkých teplotách (jako je 173 K), což má za následek vážnou ztrátu plasticity pájky a rázové houževnatosti.

V těchto pájkách 0.001 % Al způsobí oxidaci a film oxidu hlinitého ovlivní smáčivost na rozhraní mezi kapalnou pájkou a tavidlem; pájka obecně obsahuje 0.1 % ~ 0.5 % Sb a pájka odolná proti tečení může dosáhnout 5 % Sb. Malé množství antimonu (0.1 %~0.5 %) může zlepšit smáčivost pájky Pb-Sn na mosaz. Přidání 0.1%~0.25% Bi může zvýšit rychlost šíření eutektické Sn-Pb pájky. Když Bi překročí 0.5 %, povrch pájky změní barvu.

Kadmium sníží rychlost smáčení a jeho oxidový film ztmaví povrch pájky a způsobí vady při pájení; měď má malý vliv na smáčivost pájky, ale když překročí 0.25 % Cu, ovlivní vzhled pájecího povrchu v důsledku tvorby sloučenin Cu-Sn; fosfor přesahující 0.01 % P ovlivní smáčivost pájky na mědi a nízkouhlíkové oceli; síra (S) ovlivňuje vzhled pájecího povrchu a obsah S v pájce je omezen na 0.001 5 %; Zn snadno oxiduje za vzniku oxidů a kvalita povrchu pájky se zhoršuje, když překročí 0.003 % Zn. Kombinovaný účinek různých nečistot proto nelze podceňovat a měl by být přísně omezen.

3.3 Obtíže v procesu opravy slitiny babbitt

Dříve se opravy svařováním opravovaly hlavně tradičním pájením větrem nebo vysokovýkonnou elektrickou chromovou žehličkou. Tyto způsoby opravy mají následující nedostatky:

(1) Výroba svařovacího drátu

Je nutné vyrobit si podomácku vyrobený svařovací drát a použít kyslík-acetylenový plamen k přímému ohřevu bloku babbittské slitiny. Jeho vady jsou: na jedné straně při zahřátí a roztavení vytékající kapalina svařovacího drátu okamžitě ztuhne a stanou se svařovacími dráty různých velikostí, s tlustými a nestejnými průměry; na druhou stranu, protože slitina babbitt je přímo ohřívána kyslíko-acetylenovým plamenem, nečistoty v ní obsažené nelze odstranit a navíc ztuhnou do svařovacího drátu a výsledný svařovací drát je velmi drsný. Je obtížné roztavit výplňový materiál při tradičním pájení větrem nebo při opravě vysoce výkonné elektrické chromové žehličky;

(2) Opravný efekt

Tradiční metoda svařování plynem pro svařování a opravy ložisek nemůže splňovat požadavky opravárenského svařování: ① Použijte větrnou lampu k přímému zaměřování na ložisko. Přestože tavná síla splňuje požadavky opravného svařování, poškodí neporušenou část přiléhající k mateřskému tělesu nebo opravovanou část a svařovanou část a neporušenou část nelze stavit dohromady; ② Pomocí větrné lampy zahřejte kladivo vyrobené z čisté mědi, aniž byste jej zahřívali, a použijte kladivo k vedení tepla pro svařování. Tím se rychle rozptýlí teplo, což má za následek ochlazení a selhání roztavení pro dosažení svařování. Je také obtížné roztavit svařovanou část a neporušenou část a často dochází k podříznutí ve spoji; ③ Pro svařování používejte vysoce výkonnou elektrickou chromovou žehličku s teplotou 500 A. Vezmeme-li jako příklad elektrochromovou žehličku, svařování pórů a maloplošných ložisek s tenkými stěnami je přijatelné, ale u silnostěnných ložisek je teplota nestačí, tavící výkon nemůže splnit požadavky na svařování při opravách a spoje mají často podříznutí.

4 Způsob opravy pomocí TIG

Pro maloplošná poškození a defekty ložisek ze slitiny Babbitt zahrnují konvenční metody opravy svařováním pájení kyslíkem a pájení. Kyslíkové pájení natvrdo a svařování páječkou jsou náchylné k podříznutí, neúplné penetraci a pórům. Zejména proces operace pájení kyslíkem a acetylenem je komplikovaný a snadno se poškodí matrice.

Následující text představuje zcela odlišnou metodu opravy svařováním pro ložiska ze slitiny Babbitt. Je nejen jednoduchý na obsluhu, ale také nevyžaduje tavidlo, zjednodušuje proces opravy a má vysokou kvalitu svařování. Kvalifikovaná míra po opravě může dosáhnout 100%, překonává vady podříznutí, neúplné pronikání a póry, které lze snadno vyrobit pájením natvrdo kyslíkem a pájením, a životnost ložiska po opravě je prodloužena; lze jej aplikovat na silnější poškození ložisek ze slitiny Babbitt, což šetří náklady a zlepšuje efektivitu výroby.

Na základě zkušeností s opravami ložisek ze slitiny babbitt v průběhu let vyniká metoda opravy svařováním TIG mezi mnoha metodami. Konkrétní kroky procesu svařování TIG slitiny babbitt jsou představeny následovně.

4.1 Příprava před svařováním

(1) Příprava svařovacího drátu

Materiál ložiska je slitina babbitt, model ZSnSb11Cu6 a ZSnSb8Cu4, což je měkký kov s nízkým bodem tavení.

Vyberte si vhodné materiály ze slitiny babbitt pro tavení (malý kelímek) pro výrobu domácího svařovacího drátu. Svařovací drát roztavený v malém kelímku je relativně čistý, což může odstranit nečistoty uvnitř a odstranit plovoucí předměty zavěšené na povrchu; nakloňte úhelník z nerezové oceli ∠ 30×30×2 tak, aby úhel mezi drážkou z nerezové oceli a vodorovnou rovinou byl 20°~40°, poté pomocí malé železné lžičky nalijte roztavenou kapalinu babbittské slitiny do nerezové oceli. ocelová úhlová ocelová drážka, otáčejte úhlovou ocelí z nerezové oceli a sbírejte svařovací drát, který odpadává z úhlové oceli z nerezové oceli.

(2) Úprava dosedací plochy

Ložiska, která byla dlouhou dobu v mazacím oleji, mají molekuly oleje, které pronikly do těla. Při opravách sváření budou tyto prosakující oleje bránit tavení kovů, proto je třeba je pečlivě vyčistit.

Nejprve určete místo opravy svařování a vyčistěte ložiska ultrazvukem. Pokud podmínky nejsou splněny, použijte k čištění oxidového filmu a olejových skvrn na povrchu prostředky na čištění kovů. Poté udržujte ložiska v čistotě a ihned proveďte svářecí opravy.

4.2 Proces opravy svařování

(1) Použijte svařování TIG DC: použijte argonovou ochranu, průtok argonu je 8 až 10 l/min, průměr elektrody je 3.2 mm; malá keramická ochranná tryska; používejte fotochromatickou masku s čelenkou a při držení svařovacího drátu buďte šetrní;

(2) Použijte ploché svařování a metodu svařování levou rukou: nespěchejte s vyplnění spodní vrstvy svaru, nejprve začněte oblouk v oblasti svařování, protože stará ložiska během používání infiltrovala hodně mazacího oleje a to nelze po vyčištění zcela odstranit. Při svařování opakovaně spusťte oblouk tam a zpět v oblasti svařování pomocí TIG Použijte obloukové světlo k vytlačení molekul oleje uvnitř; pak použijte čistý hadr namočený v troše acetonu k setření molekul oleje plovoucích na povrchu; nakonec použijte drátěný kartáč k odstranění oxidů plovoucích na povrchu a poté proveďte opravu drátěného výplně;

(3) Bod tání slitiny Babbitt je relativně nízký. Při spouštění oblouku by měla být elektroda správně vyrovnána s oblastí svařování a měla by být použita metoda lisování obloukem, aby se zabránilo roztavení slitiny Babbitt v oblasti bez svařování; svařovací drát by měl být co nejtenčí, aby se usnadnilo lisování obloukem během svařování;

(4) Při svařování použijte fotocitlivou masku měnící barvu pro přesné podávání drátu a seřiďte svařovací stroj tak, aby oddálil uzavření plynu; když je každý svařovací oblouk uzavřen, neodstraňujte okamžitě trysku ze svařovací oblasti, aby zpožděný plyn mohl účinně chránit oblast, aby se zabránilo vzniku pórů; věnujte zvláštní pozornost skutečnosti, že během svařování by neměl být vítr, a v případě potřeby proveďte opatření proti větru;

(5) Povrch poslední vrstvy svaru by měl být o něco vyšší než původní povrch ložiska a dbát na to, aby nevznikly podříznutí a nestavené defekty na spoji s původním povrchem, a nakonec získat hladké ložisko obráběním. Obrázek 2 ukazuje dosedací plochu po opravě svařování TIG.

5 Opravný efekt

Aby autor v tomto článku ověřil opravný účinek ložiska, vybral stejné ložisko a uměle jej poškodil s oblastí vrypu 3 c㎡ a hloubkou 2 mm, poškození 5 mm, vada 12 mm, úbytek 30 mm a úbytek 35 mm, a poté jej opravil. Výsledky testu jsou uvedeny v tabulce 2.

Z tabulky 2 je vidět, že tradiční způsob opravy ložisek je omezen na drobné opravy; zatímco metoda opravy ložisek v tomto článku může být aplikována na opravu silnějších poškozených slitin babbitt a tloušťka opravy může dosáhnout 35 mm a účinek opravy je nejlepší pro poškození ložisek nepřesahující tloušťku 30 mm.

Slitina Babbitt je široce používána v různých typech ložisek na lodích a její kvalita souvisí s normálním provozem hlavního motoru lodi, generátoru a ocasní hřídele. Při opravách lodí, odléváním a svařováním TIG slitin babbitt vzniknou vysoce kvalitní produkty. V porovnání různých metod svařování pro opravy babbittových slitin je v současnosti nejjednodušší a nejideálnější metoda svařování TIG.