Dalam proses pembinaan kapal, logam babbitt digunakan secara meluas dalam semua jenis bantal di kapal. Dalam pembaikan kapal, untuk meningkatkan kadar penggunaan berulang bantal logam babbitt dan mengurangkan modal dan masa penuangan semula penyumberan luar, mengikut pengalaman praktikal membaiki bantal logam babbitt dalam tempoh lebih daripada 30 tahun yang lalu, satu set teknologi pembaikan kimpalan logam babbitt dengan kadar kelayakan tinggi diringkaskan.

1 Pengenalan

Banyak peralatan berputar dalam kapal bergantung pada sokongan pelbagai galas dan pelinciran galas dengan minyak pelincir untuk berfungsi. Sesendal galas perantaraan aci ekor kapal, sesendal rod penyambung enjin utama, sesendal penjana, dsb., semuanya diperbuat daripada aloi Babbitt. Disebabkan oleh getaran atau kegagalan sistem bekalan minyak semasa operasi jangka panjang, aloi Babbitt pada sesendal haus, malah menyebabkan aloi Babbitt jatuh dan terbakar. Oleh itu, pemutus dan kimpalan pembaikan sering digunakan dalam pembaikan. Artikel ini akan memperkenalkan amalan kejayaan teknologi pembaikan kimpalan TIG untuk sesendal yang rosak dan rosak.

2 Pengenalan kepada Babbitt Alloy

2.1 Ciri-ciri Aloi Babbitt

Aloi Babbitt mempunyai prestasi pengurangan haus yang tinggi, pembenaman yang baik, pematuhan geseran dan rintangan aci. Zarah fasa keras diagihkan sama rata dalam matriks fasa lembut. Matriks fasa lembut memberikan sifat pematuhan, pematuhan dan anti-gigitan yang baik kepada aloi. Selepas masuk, matriks lembut adalah cekung dan titik keras adalah cembung, supaya jurang kecil terbentuk antara permukaan gelongsor untuk menjadi ruang penyimpanan minyak dan saluran minyak pelincir, yang kondusif untuk mengurangkan haus; dan zarah keras cembung memainkan peranan sokongan, yang kondusif untuk galas.

2.2 Model aloi babbitt yang biasa digunakan

Kebanyakan sesendal galas perantaraan aci ekor kapal, sesendal rod penyambung enjin utama dan sesendal penjana menggunakan dua jenis aloi babbitt, iaitu ZSnSb11Cu6 dan ZSnSb8Cu4, seperti ditunjukkan dalam Jadual 1.

2.3 Kecacatan dan bentuk kerosakan aloi babbitt

Bentuk kerosakan utama sesendal galas pertengahan aci ekor kapal (aloi babbitt) adalah seperti berikut:

(1) Kecacatan atau kehausan setempat

Disebabkan oleh operasi jangka panjang sesendal, lapisan aloi babbitt pada sesendal haus dan tertanggal akibat getaran, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1.

(2) Pecah atau delaminated sepenuhnya

Jika sistem bekalan minyak gagal, pembakaran akan berlaku, dan kedua-dua galas atas dan bawah akan terbakar dan pecah, terutamanya galas bawah, di mana lapisan aloi Babbitt akan dipisahkan. Kerosakan serius seperti ini tidak boleh dibaiki dengan mengimpal, dan perlu dibaiki dengan penuangan semula.

3 Bahan dan ciri kimpalan aloi Babbitt

Aloi Babbitt ialah bahan logam lembut, yang biasanya dibaiki dengan penuangan semula dan kimpalan. Oleh kerana aloi Babbitt mempunyai takat lebur yang rendah (240°C) dan kecairan yang kuat, cecair timah dalam kolam lebur mudah hilang, jadi ia sukar untuk dibuang atau dikimpal. Melalui amalan berterusan, kaedah dan proses pembaikan baharu yang lebih mudah daripada yang tradisional telah diterokai. Berikut memperkenalkan kaedah pembaikan kimpalan TIG apabila kerosakan serius.

3.1 Ciri-ciri bahan aloi Babbitt

Pateri berasaskan timah ialah pateri lembut dengan takat lebur yang rendah. Ia boleh dicairkan pada suhu yang agak rendah dengan memateri, dan nod yang akan dikimpal boleh disambungkan. Ia adalah kaedah menyediakan kekonduksian haba dan elektrik yang berterusan, atau digunakan untuk menutup bekas cecair dan gas, dan sambungan pateri tidak tertakluk kepada tekanan yang besar.

Pateri lembut harus memenuhi keperluan berikut:

(1) Mempunyai kekonduksian haba dan elektrik tertentu;

(2) Mengekalkan kekuatan yang diperlukan antara bahagian penyambung di bawah 200 ℃;

(3) Mempunyai struktur padat dan pengedap yang baik;

(4) Mempunyai kebolehbasahan yang baik antara pateri lembut dan bahagian yang dipateri dan bahan asas.

Kekonduksian haba dan elektrik pateri lembut adalah lemah, hanya 8% ~ 15% tembaga. Walau bagaimanapun, tiada rintangan yang jelas (seperti rintangan) di jalan raya (seperti litar), kerana laluan pengaliran adalah pendek dan kawasan sentuhan pada sambungan pateri adalah besar.

Kualiti sambungan pateri bergantung pada sifat permukaan yang akan dipateri, sifat pateri lembut dan pilihan fluks. Sebenarnya, ia bergantung kepada proses pembasahan pateri lembut cair pada permukaan logam pepejal yang hendak dipateri. Timah ialah unsur aktif dalam banyak komponen pateri lembut. Ia boleh basah dan bercantum dengan logam asas untuk dipateri, seperti Cu, Fe, Ni, dll., untuk membentuk lapisan sebatian logam yang sangat nipis.

Penggunaan fluks adalah untuk membersihkan permukaan logam yang akan dipateri bagi mengelakkan menjejaskan kebolehbasahan. Komponen utama fluks ialah ZnCl2, yang menghasilkan asid hidroklorik bebas dengan kehadiran air. Apabila memateri kuprum, lapisan oksida larut menjadi klorida dan meninggalkan kuprum asas, dan pateri cair secara beransur-ansur merebak pada kuprum.

3.2 Komposisi dan sifat pateri lembut

Pateri lembut biasanya merupakan aloi Sn-Pb dengan komposisi eutektik 26.1%Pb dan suhu eutektik 183 ℃, yang boleh memastikan suhu pematerian rendah dan mengelakkan kerosakan pada komponen sensitif suhu.

Apabila memateri dengan tangan, pilih aloi Sn-50%Pbd. Apabila suhu menurun, keterlarutan Sn dalam Pb berkurangan, Sn memendakan, dan pateri menjadi lembut; dalam pateri aloi Sn-Pb-Sb, pemendakan sebatian antara logam SnSb amat jelas; Aloi Sn-5%Ag dan Sn-5%Sb bukan sahaja dapat mengekalkan kekuatan pateri kepada 200 ℃, tetapi juga mempunyai kebolehbasahan yang serupa dengan aloi eutektik.

Untuk pateri yang digunakan pada suhu rendah, aloi Pb tinggi harus dipilih, seperti aloi Pb-10%Sn atau Pb-5% Sn-1.5%Ag. Kebolehbasahan dan kekuatan aloi ini akan terjejas, tetapi Sn tidak akan mengalami perubahan fasa pada suhu rendah (seperti 173K), mengakibatkan kehilangan keplastikan pateri dan kekuatan hentaman yang serius.

Dalam pemateri ini, 0.001% Al akan menyebabkan pengoksidaan, dan filem oksida aluminium akan menjejaskan kebolehbasahan pada antara muka antara pateri cecair dan fluks; pateri umumnya mengandungi 0.1%~0.5% Sb, dan pateri tahan rayapan boleh mencapai 5% Sb. Sebilangan kecil antimoni (0.1%~0.5%) boleh meningkatkan kebolehbasahan pateri Pb-Sn kepada loyang. Menambah 0.1%~0.25% Bi boleh meningkatkan kelajuan penyebaran pateri Sn-Pb eutektik. Apabila Bi melebihi 0.5%, permukaan pateri akan berubah warna.

Kadmium akan mengurangkan kelajuan pembasahan, dan filem oksidanya akan menggelapkan permukaan pateri dan menyebabkan kecacatan pateri; kuprum mempunyai sedikit kesan ke atas kebolehbasahan pateri, tetapi apabila ia melebihi 0.25% Cu, ia akan menjejaskan penampilan permukaan pateri akibat pembentukan sebatian Cu-Sn; fosforus melebihi 0.01% P akan menjejaskan kebolehbasahan pateri pada kuprum dan keluli karbon rendah; sulfur (S) menjejaskan penampilan permukaan pateri, dan kandungan S dalam pateri dihadkan kepada 0.001 5%; Zn mudah teroksida untuk menghasilkan oksida, dan kualiti permukaan pateri merosot apabila melebihi 0.003% Zn. Oleh itu, kesan gabungan pelbagai kekotoran tidak boleh dipandang remeh dan harus dihadkan dengan ketat.

3.3 Kesukaran dalam proses pembaikan aloi babbitt

Sebelum ini, pembaikan kimpalan dibaiki terutamanya oleh pematerian angin tradisional atau besi kromium elektrik berkuasa tinggi. Kaedah pembaikan ini mempunyai kecacatan berikut:

(1) Pengeluaran dawai kimpalan

Ia perlu membuat rod kimpalan buatan sendiri dan menggunakan nyalaan oksigen-asetilena untuk terus memanaskan blok aloi babbitt. Kecacatannya ialah: di satu pihak, apabila dipanaskan dan dicairkan, cecair dawai kimpalan yang mengalir keluar akan menjadi kukuh serta-merta, menjadi wayar kimpalan saiz yang berbeza, dengan diameter tebal dan tidak sekata; sebaliknya, kerana aloi babbitt dipanaskan secara langsung oleh nyalaan oksigen-asetilena, kekotoran yang terkandung di dalamnya tidak boleh dikeluarkan dan juga akan menjadi pejal ke dalam wayar kimpalan, menjadikan wayar kimpalan yang terhasil sangat kasar. Sukar untuk mencairkan bahan pengisi dalam pematerian angin tradisional atau pembaikan besi kromium elektrik berkuasa tinggi;

(2) Kesan pembaikan

Kaedah kimpalan gas tradisional untuk mengimpal dan membaiki galas tidak dapat memenuhi keperluan kimpalan pembaikan: ① Gunakan lampu angin untuk menyasarkan secara langsung pada galas. Walaupun kuasa lebur memenuhi keperluan kimpalan pembaikan, ia akan merosakkan bahagian yang utuh bersebelahan dengan badan induk atau bahagian pembaikan, dan bahagian yang dikimpal dan bahagian yang utuh tidak boleh dicairkan bersama; ② Gunakan lampu angin untuk memanaskan tukul yang diperbuat daripada tembaga tulen tanpa memanaskannya, dan gunakan tukul untuk mengalirkan haba untuk mengimpal. Ini akan menghilangkan haba dengan cepat, mengakibatkan penyejukan dan kegagalan untuk mencairkan untuk mencapai kimpalan. Ia juga sukar untuk mencairkan bahagian yang dikimpal dan bahagian yang utuh, dan sering terdapat undercut pada sambungan; ③ Gunakan besi kromium elektrik berkuasa tinggi untuk mengimpal, dengan suhu 500 A. Mengambil besi elektrokromium sebagai contoh, kimpalan liang dan galas kawasan kecil dengan dinding nipis boleh diterima, tetapi untuk galas berdinding tebal, suhu tidak mencukupi, kuasa lebur tidak dapat memenuhi keperluan kimpalan pembaikan, dan sendi sering mengalami undercut.

4 Kaedah pembaikan menggunakan TIG

Untuk kerosakan dan kecacatan kawasan kecil pada galas aloi Babbitt, kaedah pembaikan kimpalan konvensional termasuk pematerian oksiasetilena dan kimpalan besi pematerian. Pematerian oksiasetilena dan kimpalan besi pematerian terdedah kepada potongan, penembusan tidak lengkap dan liang. Khususnya, proses operasi pematerian oksiasetilena adalah rumit dan mudah merosakkan matriks.

Berikut memperkenalkan kaedah pembaikan kimpalan yang berbeza sama sekali untuk galas aloi Babbitt. Ia bukan sahaja mudah untuk dikendalikan, tetapi juga tidak memerlukan fluks, memudahkan proses pembaikan dan mempunyai kualiti kimpalan yang tinggi. Kadar yang layak selepas pembaikan boleh mencapai 100%, mengatasi kecacatan undercuts, penembusan tidak lengkap dan liang-liang yang mudah dihasilkan oleh pematerian oxyacetylene dan kimpalan besi pematerian, dan hayat galas selepas pembaikan dilanjutkan; ia boleh digunakan untuk kerosakan yang lebih tebal pada galas aloi Babbitt, menjimatkan kos dan meningkatkan kecekapan pengeluaran.

Berdasarkan pengalaman membaiki galas aloi babbitt selama ini, kaedah pembaikan kimpalan TIG menonjol di antara banyak kaedah. Langkah-langkah proses khusus aloi babbitt kimpalan TIG diperkenalkan seperti berikut.

4.1 Persediaan sebelum mengimpal

(1) Penyediaan dawai kimpalan

Bahan galas adalah aloi babbitt, model ZSnSb11Cu6 dan ZSnSb8Cu4, iaitu logam lembut dengan takat lebur yang rendah.

Pilih bahan aloi babbitt yang sepadan untuk mencairkan (pijar kecil) untuk membuat dawai kimpalan buatan sendiri. Kawat kimpalan yang dicairkan dalam mangkuk kecil adalah agak tulen, yang boleh mengeluarkan kekotoran di dalam dan mengeluarkan objek terapung yang digantung di permukaan; condongkan ∠ 30×30×2 keluli sudut keluli tahan karat supaya sudut antara alur keluli sudut keluli tahan karat dan satah mendatar ialah 20°~40°, kemudian gunakan sudu besi kecil untuk menuang cecair aloi babbitt cair ke dalam tahan karat alur keluli sudut keluli, putar keluli sudut keluli tahan karat, dan kumpulkan wayar kimpalan yang jatuh dari keluli sudut keluli tahan karat.

(2) Rawatan permukaan galas

Bearing yang telah lama berada dalam minyak pelincir mempunyai molekul minyak yang telah meresap ke dalam badan. Semasa pembaikan kimpalan, minyak yang bocor ini akan menghalang percantuman logam, jadi ia harus dibersihkan dengan teliti.

Pertama, tentukan lokasi pembaikan kimpalan dan bersihkan galas secara ultrasonik. Jika syarat tidak dipenuhi, gunakan agen pembersih logam untuk membersihkan filem oksida dan kesan minyak pada permukaan. Kemudian pastikan galas bersih dan segera lakukan pembaikan kimpalan.

4.2 Proses pembaikan kimpalan

(1) Gunakan kimpalan TIG DC: gunakan perlindungan argon, kadar aliran argon ialah 8 hingga 10 L/min, diameter elektrod ialah 3.2 mm; muncung perlindungan seramik kecil; gunakan topeng photochromic destar, dan berhati-hati apabila memegang wayar kimpalan;

(2) Gunakan kaedah kimpalan rata dan kimpalan kiri: jangan tergesa-gesa mengisi lapisan bawah kimpalan, mula-mula mulakan arka di kawasan kimpalan, kerana galas lama telah menyusup banyak minyak pelincir semasa digunakan, dan ia tidak boleh dikeluarkan sepenuhnya selepas dibersihkan. Semasa mengimpal, mulakan semula arka berulang-ulang di kawasan kimpalan, menggunakan TIG Gunakan cahaya arka untuk memaksa keluar molekul minyak di dalamnya; kemudian gunakan kain bersih yang dicelupkan ke dalam sedikit aseton untuk mengelap molekul minyak yang terapung di permukaan; akhirnya gunakan berus dawai untuk menepis oksida yang terapung di permukaan, dan kemudian lakukan kimpalan pembaikan pengisian wayar;

(3) Takat lebur aloi Babbitt agak rendah. Apabila memulakan arka, elektrod hendaklah diselaraskan dengan betul dengan kawasan kimpalan, dan kaedah menekan arka hendaklah digunakan untuk mengelakkan aloi Babbitt di kawasan bukan kimpalan daripada lebur; wayar kimpalan hendaklah dibuat setipis mungkin untuk memudahkan operasi menekan arka semasa mengimpal;

(4) Apabila mengimpal, gunakan topeng menukar warna fotosensitif untuk menyuap wayar dengan tepat dan melaraskan mesin kimpalan untuk menangguhkan penutupan gas; apabila setiap arka kimpalan ditutup, jangan segera keluarkan muncung dari kawasan kimpalan supaya gas tertangguh dapat melindungi kawasan itu dengan berkesan untuk mengelakkan menyebabkan liang; beri perhatian khusus kepada fakta bahawa tidak ada angin semasa kimpalan, dan ambil langkah penyekat angin jika perlu;

(5) Permukaan lapisan terakhir kimpalan hendaklah lebih tinggi sedikit daripada permukaan asal galas, dan beri perhatian kepada tidak menghasilkan potongan terkecil dan kecacatan tidak bercantum di persimpangan dengan permukaan asal, dan akhirnya mendapatkan galas licin melalui pemesinan. Rajah 2 menunjukkan permukaan galas selepas pembaikan kimpalan TIG.

5 Kesan pembaikan

Untuk mengesahkan kesan pembaikan galas dalam kertas ini, penulis memilih galas yang sama, dan merosakkannya secara buatan dengan kawasan calar 3 c㎡ dan kedalaman 2 mm, kerosakan 5 mm, kecacatan sebanyak 12 mm, kehilangan 30 mm, dan kehilangan 35 mm, dan kemudian membaikinya. Keputusan ujian disenaraikan dalam Jadual 2.

Ia boleh dilihat daripada Jadual 2 bahawa kaedah pembaikan galas tradisional adalah terhad kepada pembaikan kecil; manakala kaedah pembaikan galas dalam kertas ini boleh digunakan untuk pembaikan aloi babbitt rosak yang lebih tebal, dan ketebalan pembaikan boleh mencapai 35 mm, dan kesan pembaikan adalah yang terbaik untuk kerosakan galas tidak melebihi 30 mm ketebalan.

Aloi Babbitt digunakan secara meluas dalam pelbagai jenis galas pada kapal, dan kualitinya berkaitan dengan operasi biasa enjin utama kapal, penjana dan aci ekor. Apabila membaiki kapal, tuangan dan kimpalan TIG aloi babbitt akan menghasilkan produk berkualiti tinggi. Dalam perbandingan pelbagai kaedah kimpalan untuk membaiki aloi babbitt, kimpalan TIG pada masa ini merupakan kaedah kimpalan yang paling mudah dan paling ideal.