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        船用主機(jī)軸瓦燒熔的故障分析和修復(fù)措施

        2012-01-13 13:24:33林國良
        關(guān)鍵詞:夾渣軸瓦焊絲

        林國良

        (廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建廈門 361012)

        0 引言

        某輪主機(jī)MAN KZ型柴油機(jī)工作中出現(xiàn)加速無力、噪聲和振動(dòng)加劇、滑油和冷卻水溫度顯著升高等現(xiàn)象。停機(jī)后,在曲拐箱底部發(fā)現(xiàn)大量金屬磨屑,但很難分辨和確認(rèn)其是否是雜質(zhì)顆粒造成的。仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)軸瓦內(nèi)圓部分工作面合金出現(xiàn)并粘附在軸頸上,故初步判斷主軸承軸瓦合金已經(jīng)產(chǎn)生燒熔。拆解后,事實(shí)也證實(shí)了軸瓦合金已經(jīng)燒熔。

        軸瓦燒熔是滑動(dòng)軸承常見的嚴(yán)重?fù)p壞。主要是由于軸承間隙較小、潤滑油油壓不足或失壓使油膜不能建立,軸頸表面粗糙度太低或幾何形狀誤差過大等而使油膜破壞,致使油膜不能建立或被破壞,這些現(xiàn)象均使軸與瓦的金屬表面直接接觸,形成干摩擦產(chǎn)生高溫,使合金熔化。此外,如果潤滑油中混入硬質(zhì)顆粒,加上滑油濾器濾清效能不高,這些顆粒隨潤滑油進(jìn)入軸瓦,在曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作用下,在軸瓦內(nèi)表面與軸頸外圓表面之間就會(huì)產(chǎn)生磨粒磨損,這時(shí)潤滑油膜將被磨粒刺破,產(chǎn)生干磨擦,軸瓦溫度升高,軸瓦合金軟化熔融,合金產(chǎn)生位移。

        曲軸主軸承采用兩半式厚壁軸瓦,采用的是錫基巴氏合金,合金層厚度為12mm。根據(jù)軸瓦的破壞情況和所用材料的性質(zhì)特點(diǎn),本文決定采用氧乙炔氣焊和拂刮等方法對損壞的巴氏合金軸瓦進(jìn)行修復(fù)。要求修復(fù)后合金表面要恢復(fù)原始尺寸,且軸瓦與假軸工作面保持良好潤滑。修復(fù)的合金內(nèi)不能有氣孔、夾渣、未熔合等現(xiàn)象,且要保證焊道的焊接強(qiáng)度,以承受轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力,同時(shí)要求軸瓦與軸的接觸面符合相關(guān)規(guī)定,運(yùn)轉(zhuǎn)中建立合適的油膜,獲得理想的潤滑效果。

        1 修復(fù)前準(zhǔn)備

        對于長期處于潤滑油工況之中的軸瓦,油分子已深入機(jī)體,在焊接修復(fù)時(shí),這些滲油的表面層會(huì)阻礙金屬間的熔合,故應(yīng)認(rèn)真清理。首先,應(yīng)對已損壞的軸瓦進(jìn)行認(rèn)真檢查,確定焊接修復(fù)部位。其次,將軸瓦放入烘干箱中加熱至150℃~180℃,在徹底清除掉軸瓦上未熔化但已過熱部位之后,對其表面氧化膜和油污作認(rèn)真清洗。最后,用刮刀將待修復(fù)部位刮去0.2mm~0.5mm。處理后的軸瓦應(yīng)立即進(jìn)行焊接修復(fù)。

        2 焊接操作

        軸瓦的材料為巴氏合金,型號ZchSnSbl1-6-0,是一種熔點(diǎn)為240℃的軟金屬。選用的焊絲與軸瓦材料相同,利用氧乙炔焰做熱源自行熔制而成。焊絲熔制后,用刮刀倒去棱角,除去表面氧化膜和渣孔。軸瓦焊接修復(fù)過程如下:

        1)預(yù)熱。選用的焊炬型號為H01—6,1號噴嘴。軸瓦表面處理之后,若其溫度降低過多,則需將它加熱至150℃~180℃。并放置在電爐上,以減緩其在焊接修復(fù)時(shí)的冷卻速度。此時(shí)須注意防止已經(jīng)處理的軸瓦表面再污染。

        2)焊接修復(fù)工藝參數(shù)。乙炔壓力為0.02MPa,中性火焰,焊接速度5cm/min~8cm/min,一次焊道寬8mm~10mm,厚3mm~4mm。施焊2~3層,焊接層間溫度大于150℃。軸瓦殼體暴露部分在清洗之后,應(yīng)先在底層焊接。焊接溫度為180℃~200℃,焊接層厚0.5mm~1.0mm,焊劑為30%氯化鋅溶液[1]。

        3)焊接操作要點(diǎn):

        (1)采用平位焊接,左向焊法。焊接時(shí),焊炬、焊絲作鋸齒形擺動(dòng),與工件的夾角要比焊接碳鋼材料時(shí)夾角略小,為30°。填絲時(shí),焊絲不能脫離熔池。

        (2)巴氏合金的熔點(diǎn)較低,底層焊接時(shí),焊接溫度不能過高,否則非焊接部位的巴氏合金亦會(huì)產(chǎn)生過熱或熔化。

        (3)為確保焊道內(nèi)不殘留氣孔和夾渣,每層焊道完成后,要進(jìn)行重熔,并使用直徑5mm的紫銅絲攪動(dòng)熔池,以促進(jìn)氣孔和夾渣上浮。重熔時(shí),焊炬和焊絲擺動(dòng)方法以及速度與焊接時(shí)相同。

        (4)巴氏合金易氧化,為保證焊接質(zhì)量,每層焊道及重熔完成后,都要涂刷氯化鋅溶液,并刷除焊道表面的氧化物和浮渣。

        (5)最后一層焊道表面要比軸瓦原始表面略高,并注意在焊道與原始表面交界處不要產(chǎn)生咬邊和未熔合等缺陷。

        4)焊后檢驗(yàn)和加工。進(jìn)行表面檢查,沒有氣孔、夾渣和未熔合為合格。焊補(bǔ)后應(yīng)進(jìn)行退火以消除應(yīng)力。最后進(jìn)行機(jī)械加工,以達(dá)到要求的尺寸和形位精度。

        3 拂刮操作

        1)曲軸拂刮軸瓦

        拂刮軸瓦時(shí),先在修復(fù)后的曲軸主軸頸上涂抹一層薄而均勻的色油,然后將軸放在軸瓦上,轉(zhuǎn)動(dòng)1~2轉(zhuǎn)后吊起軸,觀察軸瓦工作表面上的沾油情況。起初由于軸與軸瓦接觸不良,僅在個(gè)別地方有接觸點(diǎn),瓦面上局部沾油,在接觸壓力大處呈黑色的硬點(diǎn)。用刮刀刮去黑亮硬點(diǎn)和局部沾油較多處后,再次進(jìn)行軸與瓦的互研,依沾點(diǎn)情況再次刮削,直至軸瓦工作面全部與軸頸表面均勻接觸。要求在接觸點(diǎn)為45°~60°范圍內(nèi),每25×25mm面積上至少有3個(gè)沾點(diǎn)[2]。

        2)根據(jù)臂距差拂刮軸瓦

        除了用曲軸拂刮軸瓦外,也可以考慮用臂距差來進(jìn)行拂刮軸瓦。在焊補(bǔ)后軸瓦的主軸頸前后兩個(gè)曲柄上分別安裝拐檔表,并在主軸頸上涂以色油。先盤車1~2轉(zhuǎn),然后測量兩個(gè)曲柄的臂距差值。根據(jù)臂距差值和盤出下瓦觀察到的主軸頸和焊補(bǔ)后軸瓦沾點(diǎn)情況確定下瓦上應(yīng)拂刮的部位。依上下臂距差值檢查下瓦底部,依左右臂距差值檢查瓦口部位。拂刮時(shí),不可一次刮削太多,拂刮一次后再將下瓦裝入軸承座內(nèi),再次研瓦和測量臂距差,然后再盤出下瓦進(jìn)行拂刮,直至符合上述要求。

        4 軸承間隙的調(diào)整

        經(jīng)過修理的軸瓦在拂刮合格后應(yīng)測量軸與瓦的徑向間隙。當(dāng)所測軸承徑向間隙與說明書要求不符合時(shí),可以采用改變軸承墊片的方法進(jìn)行調(diào)整,如當(dāng)軸承間隙過小時(shí),在厚壁軸瓦的上下瓦之間,左右同時(shí)增加相同的墊片厚度,直至調(diào)整軸承間隙符合技術(shù)要求。

        5 小結(jié)

        通過巴氏合金軸瓦的修復(fù),使之恢復(fù)原滑動(dòng)軸瓦的機(jī)械性能,確保正常使用,解決了因軸瓦損壞導(dǎo)致機(jī)組被迫停機(jī)帶來的各種損失和危險(xiǎn)??衫迷O(shè)備檢修的間隙時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù),縮短檢修時(shí)間,大大節(jié)省備件的再投資,降低成本,提高設(shè)備的使用率??梢?,主軸承軸瓦的正確修復(fù)帶來的經(jīng)濟(jì)效益是多方面的,而且非??捎^。此外,其修復(fù)原理也對其他滑動(dòng)軸承的維護(hù)和修理具有一定的參考價(jià)值。

        [1]高興林.焊接手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.

        [2]滿一新,李素玉.船機(jī)檢修工藝[M].北京:人民交通出版社,1993.

        [3]馮立民.船舶柴油機(jī)軸瓦損壞的幾種形式與預(yù)防措施[J].中國修船,2006,19(02):15—18.

        [4]顧卓明.輪機(jī)維護(hù)與修理[M].北京:人民交通出版社,2008.

        [5]史美堂.金屬材料及熱處理[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2008.

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