V procesu gradnje ladij se kovina babbitt pogosto uporablja v vseh vrstah blazin na ladjah. Pri popravilu ladij, da bi izboljšali ponavljajočo se stopnjo izkoriščenosti kovinske blazine iz babita in zmanjšali kapital in čas preoblikovanja zunanjih izvajalcev, glede na praktične izkušnje s popravilom kovinske blazine iz babita v zadnjih več kot 30 letih, niz tehnologije popravila varjenja babbitt kovine z visoko kvalificirano stopnjo je povzetek.

1 Predstavitev

Številna vrtljiva oprema na ladjah je za delovanje odvisna od podpore različnih ležajev in mazanja ležajev z mazalnim oljem. Vmesna ležajna puša repne gredi ladje, puša ojnice glavnega motorja, puša generatorja itd., so vsi izdelani iz zlitine Babbitt. Zaradi tresljajev ali okvare sistema za oskrbo z oljem med dolgotrajnim delovanjem se Babbittova zlitina na puši obrabi in celo povzroči, da Babbittova zlitina odpade in zažge. Zato se pri popravilu pogosto uporablja litje in popravljalno varjenje. Ta članek bo predstavil uspešno prakso tehnologije varjenja TIG za popravilo poškodovanih in poškodovanih puš.

2 Uvod v zlitino Babbitt

2.1 Značilnosti Babbitt zlitine

Babbitt zlitina ima visoko zmogljivost pri zmanjševanju obrabe, dobro vgradnjo, skladnost s trenjem in odpornost na gred. Delci trde faze so enakomerno porazdeljeni v matrici mehke faze. Mehka fazna matrica daje zlitini dobro vgradnjo, skladnost in lastnosti proti ugrizom. Po utekanju je mehka matrica konkavna in trde točke so konveksne, tako da se med drsnimi površinami oblikuje majhna reža, ki postane prostor za shranjevanje olja in kanal za mazalno olje, kar prispeva k zmanjšanju obrabe; in konveksni trdi delci igrajo podporno vlogo, kar je ugodno za ležaj.

2.2 Pogosto uporabljeni modeli iz babitne zlitine

Večina puš vmesnih ležajev repne gredi ladje, puš ojnic glavnega motorja in puš generatorja uporablja dve vrsti babitnih zlitin, in sicer ZSnSb11Cu6 in ZSnSb8Cu4, kot je prikazano v tabeli 1.

2.3 Napake in oblike poškodb babitnih zlitin

Glavne oblike poškodb vmesne ležajne puše zadnje gredi ladje (babbitt zlitina) so naslednje:

(1) Lokalna okvara ali obraba

Zaradi dolgotrajnega delovanja puše se plast babitne zlitine na puši zaradi tresljajev obrabi in odlepi, kot je prikazano na sliki 1.

(2) Popolnoma zlomljen ali razslojen

Če sistem za oskrbo z oljem odpove, bo prišlo do gorenja, zgornji in spodnji ležaj pa bosta ožgana in polomljena, še posebej spodnji ležaj, kjer se bo plast zlitine Babbitt celo razlojila. Tovrstne resne poškodbe ni mogoče popraviti z varjenjem, ampak jo je treba popraviti s preoblikovanjem.

3 Materiali in varilne lastnosti Babbittove zlitine

Babbitt zlitina je mehak kovinski material, ki se običajno popravlja s prelivanjem in varjenjem. Ker ima zlitina Babbitt nizko tališče (240 °C) in močno fluidnost, je kositrno tekočino v staljeni bazenu enostavno izgubiti, zato jo je težko uliti ali variti. Z nenehno prakso so bile raziskane nove metode popravil in postopki, ki so enostavnejši od tradicionalnih. V nadaljevanju je predstavljena metoda popravila TIG varjenja, kadar je poškodba resna.

3.1 Lastnosti materiala Babbitt zlitine

Spajka na osnovi kositra je mehka spajka z nizkim tališčem. S spajkanjem ga je mogoče stopiti pri razmeroma nizki temperaturi in povezati vozlišča, ki jih je treba zvariti. Gre za metodo zagotavljanja neprekinjene toplotne in električne prevodnosti ali pa se uporablja za tesnjenje posod s tekočino in plinom, spajkalni spoji pa niso izpostavljeni velikim obremenitvam.

Mehka spajka mora izpolnjevati naslednje zahteve:

(1) imajo določeno toplotno in električno prevodnost;

(2) Ohranite zahtevano trdnost med povezovalnimi deli pod 200 ℃;

(3) imajo gosto strukturo in dobro tesnjenje;

(4) Imeti dobro omočljivost med mehko spajko in spajkanimi deli ter osnovnimi materiali.

Toplotna in električna prevodnost mehke spajke je slaba, le 8% ~ 15% bakra. Vendar pa na cesti (kot je tokokrog) ni očitnega upora (kot je upor), ker je prevodna pot kratka in kontaktna površina na spajkalnem spoju velika.

Kakovost spajkalnega spoja je odvisna od narave površine, ki jo je treba spajkati, lastnosti mehke spajke in izbire talila. Pravzaprav je odvisno od procesa vlaženja staljene mehke spajke na trdni kovinski površini, ki jo je treba spajkati. Kositer je aktivni element v številnih komponentah mehke spajke. Lahko se zmoči in stopi z osnovno kovino, ki jo je treba spajkati, kot so Cu, Fe, Ni itd., da tvori zelo tanko plast kovinskih spojin.

Uporaba fluksa je za čiščenje kovinske površine, ki jo je treba spajkati, da se prepreči vpliv na omočljivost. Glavna sestavina fluksa je ZnCl2, ki v prisotnosti vode proizvaja prosto klorovodikovo kislino. Pri spajkanju bakra se plast oksida raztopi v klorid in zapusti osnovni baker, staljena spajka pa se postopoma razlije po bakru.

3.2 Sestava in lastnosti mehke spajke

Mehka spajka je na splošno zlitina Sn-Pb z evtektično sestavo 26.1 % Pb in evtektično temperaturo 183 ℃, kar lahko zagotovi nizko temperaturo spajkanja in prepreči poškodbe temperaturno občutljivih komponent.

Pri ročnem spajkanju izberite zlitino Sn-50%Pbd. Z nižanjem temperature se topnost Sn v Pb zmanjša, Sn se obori in spajka se zmehča; v spajkah iz zlitine Sn-Pb-Sb je obarjanje intermetalnih spojin SnSb še posebej očitno; Zlitine Sn-5%Ag in Sn-5%Sb lahko ne le ohranijo trdnost spajke do 200 ℃, ampak imajo tudi podobno omočljivost kot evtektične zlitine.

Za spajkanje, ki se uporablja pri nizkih temperaturah, je treba izbrati zlitine z visoko vsebnostjo Pb, kot so zlitine Pb-10%Sn ali Pb-5%Sn-1.5%Ag. Močljivost in trdnost te zlitine bosta prizadeti, vendar Sn ne bo podvržen faznim spremembam pri nizkih temperaturah (kot je 173 K), kar bo povzročilo resno izgubo plastičnosti spajke in udarne trdnosti.

V teh spajkah bo 0.001 % Al povzročilo oksidacijo, film aluminijevega oksida pa bo vplival na omočljivost na vmesniku med tekočo spajko in talilom; spajka na splošno vsebuje 0.1 % ~ 0.5 % Sb, spajka, odporna proti lezenju, pa lahko doseže 5 % Sb. Majhna količina antimona (0.1 % ~ 0.5 %) lahko izboljša omočljivost spajke Pb-Sn na medenino. Dodajanje 0.1 %~0.25 % Bi lahko poveča hitrost širjenja evtektične spajke Sn-Pb. Ko Bi preseže 0.5 %, bo površina spajke spremenila barvo.

Kadmij bo zmanjšal hitrost vlaženja, njegov oksidni film pa bo zatemnil površino spajke in povzročil napake pri spajkanju; baker malo vpliva na omočljivost spajke, ko pa preseže 0.25 % Cu, bo vplival na videz površine za trdo spajkanje zaradi tvorbe spojin Cu-Sn; fosfor, ki presega 0.01% P, bo vplival na omočljivost spajke na bakru in nizkoogljičnem jeklu; žveplo (S) vpliva na videz površine za spajkanje, vsebnost S v spajki pa je omejena na 0.001 5 %; Zn zlahka oksidira, da nastanejo oksidi, kakovost površine spajke pa se poslabša, ko preseže 0.003 % Zn. Zato skupnega učinka različnih nečistoč ne gre podcenjevati in ga je treba strogo omejiti.

3.3 Težave pri popravilu babitne zlitine

Prej so bila varilna popravila večinoma popravljena s tradicionalnim spajkanjem na veter ali visoko zmogljivim električnim kromovim železom. Te metode popravila imajo naslednje pomanjkljivosti:

(1) Proizvodnja varilne žice

Potrebno je izdelati domačo varilno palico in uporabiti kisik-acetilenski plamen za neposredno segrevanje bloka babbitt zlitine. Njegove napake so: po eni strani, ko se segreje in stopi, se tekočina varilne žice, ki izteče, takoj strdi in postane varilna žica različnih velikosti, z debelimi in neenakomernimi premeri; po drugi strani pa, ker je babitova zlitina neposredno segreta s plamenom kisika in acetilena, nečistoč, ki jih vsebuje, ni mogoče odstraniti in se bodo tudi strdile v varilno žico, zaradi česar bo nastala varilna žica zelo groba. Težko je stopiti polnilni material pri tradicionalnem trdo spajkanju ali visokozmogljivem električnem popravilu kromovega železa;

(2) Učinek popravila

Tradicionalna metoda plinskega varjenja za varjenje in popravilo ležajev ne more izpolniti zahtev za popravljalno varjenje: ① Uporabite vetrovno svetilko, da usmerite neposredno na ležaj. Čeprav talilna moč izpolnjuje zahteve popravilnega varjenja, bo poškodovala nepoškodovani del, ki meji na osnovno telo ali popravilni del, varjenega in nepoškodovanega dela pa ni mogoče staliti skupaj; ② Z vetrnico segrejte kladivo iz čistega bakra, ne da bi ga segrevali, in uporabite kladivo za prevajanje toplote za varjenje. To bo hitro razpršilo toploto, kar bo povzročilo hlajenje in nezmožnost taljenja, da bi dosegli varjenje. Prav tako je težko stopiti zvarjeni del in nedotaknjeni del, na spoju pa je pogosto podrez; ③ Za varjenje uporabite visokozmogljivo električno kromirano železo s temperaturo 500 A. Če vzamemo za primer elektrokromovo železo, je varjenje por in ležajev z majhnimi površinami s tankimi stenami sprejemljivo, pri ležajih z debelimi stenami pa temperatura ni dovolj, talilna moč ne more izpolniti zahtev za popravilo varjenja, spoji pa imajo pogosto podreze.

4 Metoda popravila s TIG

Za majhne poškodbe in okvare ležajev iz zlitine Babbitt konvencionalne metode popravila z varjenjem vključujejo spajkanje z oksiacetilenom in varjenje s spajkalnikom. Spajkanje z oksiacetilenom in varjenje s spajkalnikom sta nagnjena k spodrezovanju, nepopolni penetraciji in poram. Zlasti postopek spajkanja z oksiacetilenom je zapleten in lahko poškoduje matriko.

V nadaljevanju je predstavljena popolnoma drugačna metoda popravila z varjenjem za ležaje iz zlitine Babbitt. Ni samo enostaven za uporabo, ampak tudi ne potrebuje fluksa, poenostavi postopek popravila in ima visoko kakovost varjenja. Kvalificirana stopnja po popravilu lahko doseže 100 %, s čimer se odpravijo napake podrezov, nepopolne penetracije in pore, ki jih je enostavno izdelati s spajkanjem s kisikovim acetilenom in varjenjem s spajkalnikom, življenjska doba ležaja po popravilu pa se podaljša; nanese se lahko na debelejše poškodbe na ležajih iz zlitine Babbitt, kar prihrani stroške in izboljša učinkovitost proizvodnje.

Na podlagi izkušenj s popravili ležajev iz babitne zlitine v preteklih letih med mnogimi metodami izstopa metoda popravila z varjenjem TIG. Specifični procesni koraki babitne zlitine za TIG varjenje so predstavljeni na naslednji način.

4.1 Priprava pred varjenjem

(1) Priprava varilne žice

Material ležaja je babitova zlitina, model ZSnSb11Cu6 in ZSnSb8Cu4, ki je mehka kovina z nizkim tališčem.

Izberite ustrezne materiale iz babitne zlitine za taljenje (majhen lonček) za izdelavo domače varilne žice. Varilna žica, stopljena v majhnem lončku, je razmeroma čista, kar lahko odstrani nečistoče v notranjosti in odstrani plavajoče predmete, ki visijo na površini; nagnite kotnik iz nerjavečega jekla ∠ 30×30×2 tako, da je kot med utorom kotnika iz nerjavečega jekla in vodoravno ravnino 20°~40°, nato z majhno železno žlico vlijte staljeno tekočino iz babitove zlitine v nerjavno jeklo jekleni kotni jekleni utor, zavrtite kotni jekleni jekleni jeklen in zberite varilno žico, ki odpade z nerjavnega jekla jekleni kotni jeklo.

(2) Obdelava naležne površine

Ležaji, ki so bili dolgo časa v mazalnem olju, imajo molekule olja, ki so prodrle v telo. Med popravilom varjenja bodo ta iztekla olja ovirala zlivanje kovin, zato jih je treba skrbno očistiti.

Najprej določite lokacijo popravila varjenja in ultrazvočno očistite ležaje. Če pogoji niso izpolnjeni, uporabite čistila za kovine, da očistite oksidni film in oljne madeže na površini. Nato poskrbite, da bodo ležaji čisti in takoj opravite varilna popravila.

4.2 Postopek popravila z varjenjem

(1) Uporabite varjenje TIG DC: uporabite zaščito z argonom, pretok argona je 8 do 10 L/min, premer elektrode je 3.2 mm; majhna keramična zaščitna šoba; uporabljajte fotokromatsko masko z naglavnim trakom in bodite nežni, ko držite varilno žico;

(2) Uporabite metodo ploščatega varjenja in levo varjenje: ne hitite, da bi zapolnili spodnji sloj zvara, najprej zaženite oblok v območju varjenja, ker so stari ležaji med uporabo vdrli veliko mazalnega olja in po čiščenju ni mogoče popolnoma odstraniti. Pri varjenju večkrat zaženite oblok naprej in nazaj v varilnem območju z uporabo TIG. Uporabite oblok, da iztisnete molekule olja v notranjosti; nato s čisto krpo, namočeno v malo acetona, obrišite molekule olja, ki plavajo na površini; na koncu z žično krtačo očistite okside, ki plavajo na površini, nato pa izvedite varjenje za popravilo polnila žice;

(3) Tališče Babbittove zlitine je relativno nizko. Pri zagonu obloka mora biti elektroda pravilno poravnana z območjem varjenja in uporabiti metodo stiskanja obloka, da se prepreči taljenje zlitine Babbitt v območju brez varjenja; varilna žica mora biti čim tanjša, da se olajša stiskanje obloka med varjenjem;

(4) Pri varjenju uporabite fotoobčutljivo masko za spreminjanje barve za natančno podajanje žice in prilagodite varilni stroj za zakasnitev izklopa plina; ko je vsak varilni oblok zaprt, šobe ne odstranite takoj z območja varjenja, tako da lahko zakasnjeni plin učinkovito zaščiti območje in prepreči nastanek por; posebno pozornost posvetite dejstvu, da med varjenjem ne sme biti vetra, in po potrebi poskrbite za zaščito pred vetrom;

(5) Površina zadnjega sloja zvara mora biti nekoliko višja od prvotne površine ležaja in bodite pozorni, da na stičišču s prvotno površino ne nastanejo spodrezki in nezlite napake, na koncu pa z obdelavo pridobite gladek ležaj. Slika 2 prikazuje naležno površino po popravilu TIG varjenja.

5 Učinek popravila

Da bi preveril učinek popravila ležaja v tem članku, je avtor izbral isti ležaj in ga umetno poškodoval s površino praske 3 c㎡ in globino 2 mm, poškodbo 5 mm, napako 12 mm, izguba 30 mm in izguba 35 mm ter jo nato popravila. Rezultati testa so navedeni v tabeli 2.

Iz tabele 2 je razvidno, da je tradicionalna metoda popravila ležajev omejena na manjša popravila; medtem ko se metoda popravila ležajev v tem članku lahko uporabi za popravilo debelejših poškodovanih babitnih zlitin, debelina popravila pa lahko doseže 35 mm, učinek popravila pa je najboljši za poškodbe ležajev, ki ne presegajo debeline 30 mm.

Babbitt zlitina se pogosto uporablja v različnih vrstah ležajev na ladjah, njena kakovost pa je povezana z normalnim delovanjem ladijskega glavnega motorja, generatorja in repne gredi. Pri popravilu ladij bo z litjem in TIG varjenjem babitnih zlitin nastal visokokakovosten izdelek. V primerjavi različnih varilnih metod za popravilo babit zlitin je TIG varjenje trenutno najenostavnejša in najbolj idealna metoda varjenja.