I fartygsbyggnadsprocessen används babbitt-metallen i stor utsträckning i alla typer av kuddar på fartyg. Vid fartygsreparation, för att förbättra den upprepade utnyttjandegraden av babbitt metallkudde och minska kapitalet och tiden för outsourcing av omgjutning, enligt den praktiska erfarenheten av att reparera babbitt metallkudde under de senaste mer än 30 åren, en uppsättning svetsreparationsteknik av babbittmetall med hög kvalificerad hastighet sammanfattas.

1 Inledning

Många roterande utrustningar i fartyg är beroende av stöd av olika lager och smörjning av lager genom att smörja olja för att fungera. Den mellanliggande lagerbussningen på fartygets bakaxel, vevstångsbussningen på huvudmotorn, bussningen till generatorn, etc., är alla gjorda av Babbitt-legering. På grund av vibrationer eller fel i oljeförsörjningssystemet under långvarig drift, slits Babbitt-legeringen på bussningen och orsakar till och med att Babbitt-legeringen faller av och brinner. Därför används ofta gjutning och reparationssvetsning vid reparation. Den här artikeln kommer att introducera den framgångsrika praktiken av TIG-svetsreparationsteknik för skadade och skadade bussningar.

2 Introduktion till Babbitt Alloy

2.1 Egenskaper för Babbitt Alloy

Babbitt-legeringen har hög slitagereducerande prestanda, bra inbäddning, friktionskompatibilitet och axelmotstånd. Hårdfaspartiklar är jämnt fördelade i mjukfasmatrisen. Den mjuka fasmatrisen ger legeringen goda inbäddnings-, följsamhets- och anti-bettegenskaper. Efter inkörning är den mjuka matrisen konkav och de hårda punkterna är konvexa, så att ett litet gap bildas mellan glidytorna för att bli ett oljelagringsutrymme och en smörjoljekanal, vilket bidrar till att minska slitaget; och de konvexa hårda partiklarna spelar en stödjande roll, vilket bidrar till bärigheten.

2.2 Vanligt använda modeller av babbitt-legering

De flesta av fartygets mellanlagerbussningar för bakaxeln, vevstångsbussningar för huvudmotorer och generatorbussningar använder två typer av babbitt-legeringar, nämligen ZSnSb11Cu6 och ZSnSb8Cu4, som visas i tabell 1.

2.3 Defekter och skador på babbitt-legeringar

De huvudsakliga skadeformerna för fartygets bakaxel mellanlagerbussning (babbitt-legering) är följande:

(1) Lokalt defekt eller slitage

På grund av bussningens långvariga drift slits babbitt-legeringsskiktet på bussningen och lossnar på grund av vibrationer, som visas i figur 1.

(2) Helt trasig eller delaminerad

Om oljeförsörjningssystemet misslyckas kommer bränning att ske, och både de övre och nedre lagren kommer att brännas och gå sönder, speciellt det nedre lagret, där Babbitt-legeringsskiktet till och med kommer att delamineras. Denna typ av allvarlig skada kan inte repareras genom svetsning och måste repareras genom omgjutning.

3 Material och svetsegenskaper hos Babbitt-legering

Babbitt-legering är ett mjukt metallmaterial, som vanligtvis repareras genom omgjutning och svetsning. Eftersom Babbitt-legeringen har en låg smältpunkt (240°C) och stark flytbarhet är tennvätskan i den smälta poolen lätt att förlora, så den är svår att gjuta eller svetsa. Genom kontinuerlig övning har nya reparationsmetoder och processer som är enklare än traditionella utforskats. Följande introducerar reparationsmetoden för TIG-svetsning när skadan är allvarlig.

3.1 Materialegenskaper hos Babbitt-legeringen

Tennbaserat lod är ett mjuklod med låg smältpunkt. Det kan smältas vid en relativt låg temperatur genom hårdlödning, och noderna som ska svetsas kan anslutas. Det är en metod för att tillhandahålla kontinuerlig termisk och elektrisk ledningsförmåga, eller används för att täta vätske- och gasbehållare, och lödfogarna utsätts inte för stora påfrestningar.

Mjuklod bör uppfylla följande krav:

(1) Ha en viss termisk och elektrisk ledningsförmåga;

(2) Håll den erforderliga styrkan mellan de anslutande delarna under 200 ℃;

(3) Ha en tät struktur och bra tätning;

(4) Ha god vätbarhet mellan det mjuka lodet och de lödda delarna och grundmaterialen.

Den termiska och elektriska ledningsförmågan för mjuklod är dålig, endast 8% ~ 15% av koppar. Det finns dock inget uppenbart motstånd (som motstånd) i vägen (som kretsen), eftersom ledningsvägen är kort och kontaktytan vid lödfogen stor.

Kvaliteten på lödfogen beror på vilken typ av yta som ska lödas, egenskaperna hos mjuklodet och valet av flussmedel. Faktum är att det beror på vätningsprocessen för det smälta mjuklodet på den fasta metallytan som ska lödas. Tenn är ett aktivt element i många mjuklödningskomponenter. Den kan blöta och smälta samman med basmetallen som ska lödas, såsom Cu, Fe, Ni, etc., för att bilda ett mycket tunt lager av metallföreningar.

Användningen av flussmedel är att rengöra metallytan som ska lödas för att undvika att påverka vätbarheten. Huvudkomponenten i flussmedlet är ZnCl2, som producerar fri saltsyra i närvaro av vatten. Vid lödning av koppar löses oxidskiktet upp i klorid och lämnar baskopparn, och det smälta lodet sprider sig gradvis på kopparn.

3.2 Mjuklodets sammansättning och egenskaper

Mjuklod är i allmänhet en Sn-Pb-legering med en eutektisk sammansättning på 26.1% Pb och en eutektisk temperatur på 183 ℃, vilket kan säkerställa en låg lödtemperatur och undvika skador på temperaturkänsliga komponenter.

Vid lödning för hand, välj Sn-50%Pbd legering. När temperaturen sjunker, minskar lösligheten av Sn i Pb, Sn fälls ut och lodet mjuknar; i Sn-Pb-Sb legeringslod är utfällningen av SnSb intermetalliska föreningar särskilt uppenbar; Sn-5%Ag- och Sn-5%Sb-legeringar kan inte bara bibehålla styrkan hos lodet till 200 ℃, utan har också liknande vätbarhet som eutektiska legeringar.

För lod som används vid låga temperaturer bör hög Pb-legeringar väljas, såsom Pb-10%Sn eller Pb-5% Sn-1.5%Ag-legeringar. Vätbarheten och styrkan hos denna legering kommer att påverkas, men Sn kommer inte att genomgå fasförändringar vid låga temperaturer (som 173K), vilket resulterar i allvarlig förlust av lödplasticitet och slaghållfasthet.

I dessa lod kommer 0.001% Al att orsaka oxidation, och aluminiumoxidfilmen kommer att påverka vätbarheten vid gränsytan mellan det flytande lodet och flussmedlet; lodet innehåller vanligtvis 0.1%~0.5% Sb, och det krypbeständiga lodet kan nå 5% Sb. En liten mängd antimon (0.1% ~ 0.5%) kan förbättra vätbarheten av Pb-Sn löd till mässing. Att lägga till 0.1%~0.25% Bi kan öka spridningshastigheten för eutektiskt Sn-Pb-lod. När Bi överstiger 0.5 % kommer lödytan att ändra färg.

Kadmium kommer att minska vätningshastigheten, och dess oxidfilm kommer att göra lödytan mörkare och orsaka hårdlödningsdefekter; koppar har liten effekt på lödningens vätbarhet, men när den överstiger 0.25 % Cu kommer det att påverka utseendet på hårdlödningsytan på grund av bildandet av Cu-Sn-föreningar; fosfor som överstiger 0.01 % P kommer att påverka lödbarheten på koppar och lågkolhaltigt stål; svavel (S) påverkar utseendet på hårdlödningsytan, och S-halten i lodet är begränsad till inom 0.001 5 %; Zn oxideras lätt för att producera oxider, och lödytans kvalitet försämras när den överstiger 0.003 % Zn. Därför kan den kombinerade effekten av olika föroreningar inte underskattas och bör begränsas strikt.

3.3 Svårigheter i reparationsprocessen av babbitt-legering

Tidigare reparerades svetsreparationer huvudsakligen med traditionell vindlödning eller högeffekts elektriskt kromjärn. Dessa reparationsmetoder har följande defekter:

(1) Tillverkning av svetstråd

Det är nödvändigt att göra en hemmagjord svetsstav och använda en syreacetylenflamma för att direkt värma blocket av babbitt-legering. Dess defekter är: å ena sidan, när den värms upp och smälts, kommer svetstrådsvätskan som rinner ut omedelbart att stelna och bli svetstrådar av olika storlekar, med tjocka och ojämna diametrar; å andra sidan, eftersom babbitt-legeringen värms upp direkt av en syre-acetylenflamma, kan föroreningarna som finns i den inte avlägsnas och kommer också att stelna i svetstråden, vilket gör den resulterande svetstråden mycket grov. Det är svårt att smälta tillsatsmaterialet vid traditionell vindlödning eller högeffekts elektrisk kromjärnreparation;

(2) Reparationseffekt

Den traditionella gassvetsmetoden för svetsning och reparation av lager kan inte uppfylla kraven för reparationssvetsning: ① Använd en vindlampa för att direkt rikta in lagret. Även om smältkraften uppfyller kraven för reparationssvetsning, kommer den att skada den intakta delen intill moderkroppen eller reparationsdelen, och den svetsade delen och den intakta delen kan inte smältas samman; ② Använd en vindlampa för att värma en hammare gjord av ren koppar utan att värma den, och använd hammaren för att leda värme för svetsning. Detta kommer att avleda värme snabbt, vilket resulterar i kylning och misslyckande att smälta för att uppnå svetsning. Det är också svårt att smälta den svetsade delen och den intakta delen, och det finns ofta underskärningar vid fogen; ③ Använd ett högeffekts elektriskt kromjärn för svetsning, med en temperatur på 500 A. Med elektrokromjärnet som ett exempel är svetsning av porer och lager med små ytor med tunna väggar acceptabelt, men för tjockväggiga lager, temperaturen räcker inte till, smältkraften kan inte uppfylla kraven på reparationssvetsning och lederna har ofta underskärningar.

4 Reparationsmetod med TIG

För små skador och defekter i Babbitt-legeringslager inkluderar konventionella svetsreparationsmetoder oxyacetylenlödning och lödkolssvetsning. Oxyacetylenlödning och svetsning av lödkolv är benägna att få underskärningar, ofullständig penetrering och porer. I synnerhet är oxyacetylenlödningsprocessen komplicerad och lätt att skada matrisen.

Följande introducerar en helt annan svetsreparationsmetod för Babbitt-legeringslager. Den är inte bara enkel att använda, utan kräver inte heller flussmedel, förenklar reparationsprocessen och har hög svetskvalitet. Den kvalificerade hastigheten efter reparation kan nå 100%, övervinna defekter av underskärningar, ofullständig penetration och porer som är lätta att producera genom oxyacetylenlödning och lödkolssvetsning, och lagrets livslängd efter reparation förlängs; den kan appliceras på tjockare skador på Babbitt-legeringslager, vilket sparar kostnader och förbättrar produktionseffektiviteten.

Baserat på erfarenheten av att reparera babbitt-legeringslager genom åren, sticker TIG-svetsreparationsmetoden ut bland många metoder. De specifika processtegen för TIG-svetsning av babbitt-legering introduceras enligt följande.

4.1 Förberedelse före svetsning

(1) Förberedelse av svetstråd

Materialet i lagret är babbitt-legering, modell ZSnSb11Cu6 och ZSnSb8Cu4, som är en mjuk metall med låg smältpunkt.

Välj matchande babbitt-legeringsmaterial för smältning (liten degel) för att göra hemmagjord svetstråd. Svetstråden som smälts i den lilla degeln är relativt ren, vilket kan ta bort föroreningarna inuti och ta bort de flytande föremålen som hänger på ytan; luta ∠ 30×30×2 vinkelstål av rostfritt stål så att vinkeln mellan det rostfria vinkelstålspåret och horisontalplanet är 20°~40°, använd sedan en liten järnsked för att hälla den smälta babbittlegeringsvätskan i det rostfria stålvinkelstålsspår, rotera det rostfria vinkelstålet och samla upp svetstråden som faller av det rostfria vinkelstålet.

(2) Behandling av lagerytan

De lager som funnits i smörjolja länge har oljemolekyler som trängt in i kroppen. Under svetsreparation kommer dessa läckande oljor att hindra sammansmältning av metaller, så de bör rengöras noggrant.

Bestäm först platsen för svetsreparationen och rengör lagren med ultraljud. Om villkoren inte uppfylls, använd metallrengöringsmedel för att rengöra oxidfilmen och oljefläckar på ytan. Håll sedan lagren rena och utför omedelbart svetsreparationer.

4.2 Svetsreparationsprocess

(1) Använd TIG DC-svetsning: använd argonskydd, argonflödet är 8 till 10 l/min, elektroddiametern är 3.2 mm; ett litet keramiskt skyddsmunstycke; använd en fotokrom mask med pannband och var försiktig när du håller i svetstråden;

(2) Använd plattsvetsning och vänstersvetsmetod: skynda dig inte att fylla svetsens nedre skikt, starta först bågen i svetsområdet, eftersom de gamla lagren har infiltrerat mycket smörjolja under användning, och det kan inte tas bort helt efter rengöring. Vid svetsning, starta bågen fram och tillbaka i svetsområdet upprepade gånger, med hjälp av TIG Använd ljusbåge för att tvinga ut oljemolekylerna inuti; använd sedan en ren trasa doppad i lite aceton för att torka bort oljemolekylerna som flyter på ytan; använd slutligen en stålborste för att borsta bort oxiderna som flyter på ytan, och utför sedan trådfyllningsreparationssvetsning;

(3) Smältpunkten för Babbitt-legeringen är relativt låg. När bågen startas ska elektroden vara korrekt inriktad med svetsområdet, och bågpressningsmetoden bör användas för att förhindra att Babbitt-legeringen i det icke-svetsade området smälter; svetstråden bör göras så tunn som möjligt för att underlätta bågpressningsoperationen under svetsning;

(4) Vid svetsning, använd en ljuskänslig färgförändrande mask för att mata tråden exakt och justera svetsmaskinen för att fördröja gasavstängning; när varje svetsbåge är stängd, ta inte omedelbart bort munstycket från svetsområdet så att den fördröjda gasen effektivt kan skydda området för att undvika att orsaka porer; var särskilt uppmärksam på det faktum att det inte ska finnas någon vind under svetsning, och vidta vindblockerande åtgärder vid behov;

(5) Ytan på det sista svetsskiktet bör vara något högre än lagrets ursprungliga yta, och var uppmärksam på att inte producera underskärningar och osammansatta defekter i korsningen med den ursprungliga ytan, och slutligen få ett jämnt lager genom bearbetning. Figur 2 visar lagerytan efter TIG-svetsreparation.

5 Reparationseffekt

För att verifiera reparationseffekten av lagret i detta dokument valde författaren samma lager och skadade det på konstgjord väg med ett repområde på 3 c㎡ och ett djup på 2 mm, en skada på 5 mm, en defekt på 12 mm, en förlust på 30 mm och en förlust på 35 mm, och reparerade den sedan. Testresultaten listas i tabell 2.

Av tabell 2 framgår att den traditionella lagerreparationsmetoden är begränsad till mindre reparationer; medan lagerreparationsmetoden i detta papper kan tillämpas på reparation av tjockare skadade babbitt-legeringar, och reparationstjockleken kan nå 35 mm, och reparationseffekten är bäst för lagerskador som inte överstiger 30 mm i tjocklek.

Babbitt-legering används ofta i olika typer av lager på fartyg, och dess kvalitet är relaterad till den normala driften av fartygets huvudmotor, generator och bakaxel. Vid reparation av fartyg kommer gjutning och TIG-svetsning av babbitt-legeringar att ge högkvalitativa produkter. Vid jämförelse av olika svetsmetoder för reparation av babbitt-legering är TIG-svetsning för närvarande den enklaste och mest idealiska svetsmetoden.