У процесі суднобудування метал бабіт широко використовується у всіх видах подушок на кораблях. Відповідно до практичного досвіду ремонту бабітової металевої подушки за останні понад 30 років у судноремонті, щоб підвищити коефіцієнт повторного використання бабітової металевої подушки та скоротити капітал і час аутсорсингу переробки, набір технологій ремонту зварюванням металу бабіту з високим кваліфікованим показником.

Введення 1

Багато обертового обладнання на кораблях покладаються на підтримку різних підшипників і змащення підшипників мастилом для роботи. Втулка проміжного підшипника хвостового вала корабля, втулка шатуна головного двигуна, втулка генератора тощо виготовлені зі сплаву Бабіт. Через вібрацію або збій системи подачі масла під час тривалої експлуатації бабітовий сплав на втулці зношується, і навіть призводить до відпадання та згорання сплаву Бабіт. Тому в ремонті часто використовують лиття і ремонтне зварювання. Ця стаття познайомить з успішною практикою технології ремонту пошкоджених і пошкоджених втулок TIG зварюванням.

2 Знайомство з бабітовим сплавом

2.1 Характеристика бабітового сплаву

Бабітовий сплав має високі показники зниження зносу, хороше закріплення, податливість до тертя та стійкість до валу. Частинки твердої фази рівномірно розподілені в матриці м'якої фази. Матриця м’якої фази надає сплаву гарне заглиблення, еластичність і властивості проти заїдання. Після обкатки м’яка матриця є увігнутою, а жорсткі точки опуклими, так що між поверхнями ковзання утворюється невеликий зазор, який стає простором для зберігання масла та каналом мастильного масла, що сприяє зменшенню зносу; і опуклі тверді частинки відіграють допоміжну роль, що сприяє опору.

2.2 Найчастіше використовувані моделі з бабітового сплаву

Більшість проміжних підшипникових втулок хвостового вала, втулок шатуна головного двигуна та втулок генератора використовують два типи бабітових сплавів, а саме ZSnSb11Cu6 та ZSnSb8Cu4, як показано в таблиці 1.

2.3 Дефекти та форми пошкоджень бабітових сплавів

Основні форми пошкоджень втулки проміжного підшипника хвостового вала судна (бабітовий сплав) наступні:

(1) Місцевий дефект або знос

Через тривалу роботу втулки шар бабітового сплаву на втулці зношується та відшаровується через вібрацію, як показано на малюнку 1.

(2) Повністю зламаний або відшарований

Якщо система подачі масла виходить з ладу, відбувається горіння, і верхній, і нижній підшипники будуть спалені та зламані, особливо нижній підшипник, де шар сплаву Бабіт навіть відшаровується. Такого роду серйозні пошкодження неможливо усунути за допомогою зварювання, їх необхідно відновити за допомогою повторного лиття.

3 Матеріали та зварювальні характеристики сплаву Бабіт

Бабітовий сплав - це м'який металевий матеріал, який зазвичай ремонтують за допомогою лиття та зварювання. Оскільки сплав Бабіт має низьку температуру плавлення (240°C) і сильну текучість, олово рідини в розплавленому басейні легко втратити, тому його важко лити або зварювати. Завдяки безперервній практиці були досліджені нові методи та процеси ремонту, які простіші за традиційні. Нижче описано метод ремонту TIG-зварюванням, коли пошкодження є серйозним.

3.1 Матеріальні характеристики сплаву Бабіт

Припій на основі олова - це м'який припій з низькою температурою плавлення. Його можна розплавити при відносно низькій температурі за допомогою пайки, а вузли, що зварюються, з’єднати. Це спосіб забезпечення безперервної тепло- та електропровідності або використовується для герметизації ємностей з рідиною та газом, при цьому паяні з’єднання не піддаються великим навантаженням.

М'який припій повинен відповідати наступним вимогам:

(1) мати певну тепло- та електропровідність;

(2) Підтримуйте необхідну міцність між з’єднувальними частинами нижче 200 ℃;

(3) мати щільну структуру та добре ущільнення;

(4) Мати хорошу змочуваність між м’яким припоєм і припаяними частинами та основними матеріалами.

Тепло- та електропровідність м’якого припою низька, лише 8% ~ 15% міді. Однак очевидного опору (наприклад, опору) на дорозі (наприклад, у ланцюзі) немає, оскільки шлях провідності короткий, а площа контакту в паяному з’єднанні велика.

Якість паяного з'єднання залежить від характеру поверхні, що спаюється, властивостей м'якого припою і вибору флюсу. Насправді це залежить від процесу змочування розплавленого м’якого припою на твердій металевій поверхні, що підлягає паянню. Олово є активним елементом у багатьох компонентах м’якого припою. Він може змочуватись і зливатися з основним металом, який потрібно спаяти, таким як Cu, Fe, Ni тощо, утворюючи дуже тонкий шар металевих сполук.

Застосування флюсу призначене для очищення металевої поверхні, яку потрібно спаяти, щоб уникнути впливу на змочуваність. Основним компонентом флюсу є ZnCl2, який у присутності води утворює вільну соляну кислоту. При паянні міді оксидний шар розчиняється в хлориді і залишає основну мідь, а розплавлений припій поступово розтікається по міді.

3.2 Склад і властивості м’якого припою

М’який припій, як правило, є сплавом Sn-Pb з евтектичним складом 26.1% Pb і евтектичною температурою 183 ℃, що може забезпечити низьку температуру пайки та уникнути пошкодження чутливих до температури компонентів.

При паянні вручну вибирайте сплав Sn-50%Pbd. Зі зниженням температури розчинність Sn в Pb зменшується, Sn випадає в осад і припій розм'якшується; у припоях зі сплаву Sn-Pb-Sb виділення інтерметалічних сполук SnSb особливо очевидно; Сплави Sn-5%Ag і Sn-5%Sb можуть не тільки зберігати міцність припою до 200 ℃, але також мають змочуваність, подібну до евтектичних сплавів.

Для припою, який використовується при низьких температурах, слід вибирати сплави з високим вмістом Pb, наприклад сплави Pb-10%Sn або Pb-5%Sn-1.5%Ag. Це вплине на змочуваність і міцність цього сплаву, але Sn не зазнає фазових змін при низьких температурах (таких як 173 К), що призведе до серйозної втрати пластичності припою та ударної міцності.

У цих припоях 0.001% Al викличе окислення, а плівка оксиду алюмінію вплине на змочуваність на межі розділу між рідким припоєм і флюсом; припій зазвичай містить 0.1%~0.5% Sb, а стійкий до повзучості припій може досягати 5% Sb. Невелика кількість сурми (0.1%~0.5%) може покращити змочуваність припою Pb-Sn до латуні. Додавання 0.1% ~ 0.25% Bi може збільшити швидкість поширення евтектичного припою Sn-Pb. Коли Bi перевищує 0.5%, поверхня припою змінить колір.

Кадмій зменшить швидкість змочування, а його оксидна плівка потемніє поверхню припою та спричинить дефекти пайки; мідь мало впливає на змочуваність припою, але коли вона перевищує 0.25% Cu, це вплине на зовнішній вигляд паяної поверхні через утворення сполук Cu-Sn; фосфор, що перевищує 0.01% P, вплине на змочуваність припою на міді та низьковуглецевій сталі; сірка (S) впливає на зовнішній вигляд паяної поверхні, а вміст S у припої обмежується в межах 0.001 5%; Zn легко окислюється з утворенням оксидів, і якість поверхні припою погіршується, коли вміст Zn перевищує 0.003%. Тому комбінований вплив різних домішок не можна недооцінювати і його слід суворо обмежувати.

3.3 Труднощі процесу ремонту бабітового сплаву

Раніше зварювальний ремонт в основному ремонтувався традиційною вітровою пайкою або високопотужним електричним хромованим залізом. Ці способи ремонту мають такі недоліки:

(1) Виробництво зварювального дроту

Необхідно виготовити саморобний зварювальний стрижень і киснево-ацетиленовим полум'ям безпосередньо нагріти блок з бабітового сплаву. Його недоліками є: з одного боку, при нагріванні та розплавленні рідина зварювального дроту, яка витікає, негайно твердне, перетворюючись на зварювальні дроти різного розміру, з товстими та нерівномірними діаметрами; з іншого боку, оскільки бабітовий сплав безпосередньо нагрівається киснево-ацетиленовим полум'ям, домішки, що містяться в ньому, не можуть бути видалені, а також затвердіють у зварювальному дроті, роблячи отриманий зварювальний дріт дуже грубим. Важко розплавити наповнювач у традиційній вітровій пайці або високопотужному електричному ремонті хромованого заліза;

(2) Ефект відновлення

Традиційний метод газового зварювання для зварювання та ремонту підшипників не відповідає вимогам ремонтного зварювання: ① Використовуйте вітрову лампу, щоб навести напрямок на підшипник. Незважаючи на те, що потужність плавлення відповідає вимогам ремонтного зварювання, це призведе до пошкодження непошкодженої частини, що прилягає до основного корпусу або ремонтної частини, і зварену частину та непошкоджену частину неможливо розплавити разом; ② Використовуйте вітрову лампу, щоб нагріти молоток із чистої міді, не нагріваючи його, і використовуйте молоток, щоб провести тепло для зварювання. Це швидко розсіює тепло, що призведе до охолодження та неможливості розплавлення для досягнення зварювання. Також важко розплавити зварену частину і неушкоджену частину, і часто є підріз на стику; ③ Використовуйте для зварювання потужний електричний хромований чавун з температурою 500 А. Для прикладу електрохромного чавуну допустимо зварювання пор і підшипників малої площі з тонкими стінками, але для товстостінних підшипників температура недостатня, потужність плавлення не відповідає вимогам ремонтного зварювання, а з’єднання часто мають підрізи.

4 Спосіб ремонту за допомогою TIG

Для невеликих пошкоджень і дефектів підшипників із сплаву Бабіт звичайні методи ремонту зварюванням включають пайку ацетиленом і зварювання паяльником. Киснево-ацетиленова пайка та зварювання паяльником схильні до підрізів, неповного провару та пор. Зокрема, процес операції оксиацетиленової пайки є складним і легко пошкодити матрицю.

Нижче наведено абсолютно інший метод ремонту зварюванням підшипників із сплаву Бабіт. Він не тільки простий в експлуатації, але і не вимагає флюсу, спрощує процес ремонту і має високу якість зварювання. Кваліфікований показник після ремонту може досягати 100%, подолавши дефекти підрізів, неповного провару і пор, які легко утворити киснево-ацетиленовою пайкою і зварюванням паяльником, а термін служби підшипника після ремонту подовжується; його можна застосовувати для більш товстих пошкоджень підшипників із сплаву Бабіт, заощаджуючи витрати та покращуючи ефективність виробництва.

На основі багаторічного досвіду ремонту підшипників з бабітового сплаву, метод ремонту зварюванням TIG виділяється серед багатьох методів. Конкретні етапи процесу зварювання бабітового сплаву TIG представлені наступним чином.

4.1 Підготовка перед зварюванням

(1) Підготовка зварювального дроту

Матеріал підшипника - бабітовий сплав моделі ZSnSb11Cu6 і ZSnSb8Cu4, який є м'яким металом з низькою температурою плавлення.

Виберіть відповідні матеріали з бабітового сплаву для плавлення (маленький тигель), щоб зробити саморобний зварювальний дріт. Зварювальний дріт, розплавлений у невеликому тиглі, є відносно чистим, що може видалити домішки всередині та видалити плаваючі предмети, підвішені на поверхні; нахиліть кутник з нержавіючої сталі ∠ 30 × 30 × 2 так, щоб кут між канавкою кутника з нержавіючої сталі та горизонтальною площиною становив 20°~40°, потім за допомогою маленької залізної ложки вилийте розплавлений бабітовий сплав у нержавіючу сталевий кутник, поверніть кутник із нержавіючої сталі та зберіть зварювальний дріт, який спадає з нержавіючої сталі. стальной куток сталевий.

(2) Обробка опорної поверхні

Підшипники, які тривалий час перебували в мастилі, мають молекули масла, які проникли всередину корпусу. Під час зварювального ремонту ці мастила, що витікають, перешкоджатимуть плавленню металів, тому їх слід ретельно очистити.

Спочатку визначте місце зварювального ремонту та очистіть підшипники ультразвуком. Якщо умови не виконуються, використовуйте засоби для чищення металу, щоб очистити оксидну плівку та масляні плями на поверхні. Потім тримайте підшипники в чистоті і негайно виконайте зварювальний ремонт.

4.2 Процес ремонту зварюванням

(1) Використовуйте зварювання TIG DC: використовуйте захист від аргону, швидкість потоку аргону 8–10 л/хв, діаметр електрода 3.2 мм; невелика керамічна захисна насадка; використовуйте фотохромну маску на голові та обережно тримайте зварювальний дріт;

(2) Використовуйте плоский та лівий метод зварювання: не поспішайте заповнювати нижній шар шва, спочатку запустіть дугу в зоні зварювання, тому що старі підшипники проникли багато мастила під час використання, і це не можна повністю видалити після очищення. Під час зварювання кілька разів запускайте дугу вперед і назад у зоні зварювання, використовуючи TIG. Використовуйте світло дуги, щоб витісняти молекули масла всередині; потім чистою ганчіркою, змоченою невеликою кількістю ацетону, витріть молекули масла, що плавають на поверхні; нарешті за допомогою дротяної щітки видаліть оксиди, що плавають на поверхні, а потім виконайте ремонтне зварювання заповнення дроту;

(3) Температура плавлення сплаву Бабіт відносно низька. При запуску дуги електрод повинен бути правильно вирівняний з зоною зварювання, а також використовувати метод пресування дуги, щоб запобігти розплавленню бабітового сплаву в зоні зварювання; зварювальний дріт повинен бути максимально тонким, щоб полегшити операцію притискання дуги під час зварювання;

(4) Під час зварювання використовуйте світлочутливу маску зі зміною кольору, щоб точно подати дріт і налаштувати зварювальний апарат на затримку відключення газу; коли кожна зварювальна дуга закрита, не відразу знімайте сопло із зони зварювання, щоб затриманий газ міг ефективно захистити зону, щоб уникнути утворення пор; звернути особливу увагу на те, щоб під час зварювання був відсутній вітер, і при необхідності вжити вітрозахисних заходів;

(5) Поверхня останнього шару зварного шва має бути трохи вищою, ніж початкова поверхня підшипника, і зверніть увагу на те, щоб не утворювати підрізів і незаплавлених дефектів на стику з оригінальною поверхнею, і, нарешті, отримати гладкий підшипник за допомогою механічної обробки. На малюнку 2 показана опорна поверхня після ремонту TIG зварюванням.

5 Ремонтний ефект

Щоб перевірити ефект ремонту підшипника в цій статті, автор вибрав той самий підшипник і штучно пошкодив його з площею подряпини 3 c㎡ і глибиною 2 мм, пошкодженням 5 мм, дефектом 12 мм, втрата 30 мм і втрата 35 мм, а потім відремонтували його. Результати тесту наведено в таблиці 2.

З таблиці 2 видно, що традиційний метод ремонту підшипників обмежується дрібним ремонтом; у той час як метод ремонту підшипників у цій статті можна застосовувати для ремонту більш товстих пошкоджених бабітових сплавів, і товщина ремонту може досягати 35 мм, а ефект ремонту найкращий для пошкодження підшипника, товщина якого не перевищує 30 мм.

Бабітовий сплав широко використовується в різних типах підшипників на кораблях, і його якість пов'язана з нормальною роботою суднового головного двигуна, генератора та хвостового вала. При ремонті суден лиття і аргозварювання бабітових сплавів дозволить отримати якісну продукцію. У порівнянні різних методів зварювання для ремонту бабітового сплаву, зварювання TIG в даний час є найпростішим і найбільш ідеальним способом зварювання.