1 原因分析
煤炭、冶金、電力、化工等行業(yè)的收塵、通風系統(tǒng)都是利用鍋爐離心引風機實現(xiàn)的。其軸瓦一般是由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或鑄鋼,如HT200或ZG230-450制成。在軸瓦的工作表面鑄有一層具有一定強度、跑合性能和減磨性能及耐磨性能良好的軸承襯,這種軸承襯很容易與軸頸形成一層油膜,對軸起到保護和潤滑作用。這種軸承襯材料通常是巴氏合金,其弱點是機械強度低,并且與鋼鐵的貼附性較差,受熱易熔化。引風機軸瓦工作表面出現(xiàn)磨毛或有較輕的裂紋、掉塊,甚至局部脫殼,當厚度磨去2/3,引風機軸與軸瓦接觸角、側(cè)隙及接觸斑點達不到規(guī)定的技術要求時,被認為是軸瓦磨損。造成軸瓦磨損的原因主要有以下5個方面。
(1)合金層澆鑄有缺陷,存在微細裂紋或有脫殼隱患,表面粗糙,內(nèi)有氣孔,投入運行后自然磨損較快。
(2)軸承襯的潤滑油不干凈,有雜物,或者循環(huán)油路不夠暢通,運行中供油不及時,增加了軸瓦與軸頸的摩擦,導致軸瓦過早磨損。
(3)灰塵或物料進入軸瓦,導致軸瓦過早磨損。
(4)瓦與軸配研不好,軸承底座的內(nèi)球面與軸瓦球面配研不好,接觸斑點分布不均勻,使主軸瓦局部磨損較快。
(5)引風機過載,加重了軸瓦的工作負荷,還會造成軸瓦過早磨損。
2 處理方法
如果軸瓦工作表面是磨毛或輕微磨損,一般可采用直接刮研的方法修理。 如果主軸瓦有輕微的裂紋、掉塊或局部磨損等缺陷,可采用刮研加補焊的方法進行修理。
對于軸瓦比較嚴重的磨損,一般采用3種搶修方法:(1)當本廠設備和技術力量比較好時,可熔去巴氏合金舊襯,重新澆鑄、加工、刮研修復;(2)不熔去巴氏合金舊襯,采用專用金屬噴槍在舊襯上噴上一層新的合金,然后重新進行機加工,刮研修復;(3)不熔去巴氏合金舊襯,另在舊襯上用氣焊堆焊巴氏合金。
實際應用最廣的是氣焊堆焊巴氏合金,故對其進行一些探討。
2.1 對軸瓦焊接修復的要求
2.1.1 因設備轉(zhuǎn)子質(zhì)量大、轉(zhuǎn)速高(1000r/min ),要求軸瓦與設備轉(zhuǎn)子軸工作面保持良好潤滑,修復的焊道內(nèi)不能有氣孔、夾渣、未熔合,且要保證焊道的釬接強度,以承受轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的剪切應力。
2.1.2 修復后焊道表面要恢復原始尺寸。
2.2 焊前準備
2.2.1 焊絲的制備
軸瓦的材料為巴氏合金,型號ZchSnSb11-6-0,是一種熔點很低(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。焊絲的具體長度由計算得出,用軸瓦上巴氏合金體積除以焊絲截面積,得出的數(shù)值再加上30%的余量。焊絲熔制后,用刮刀倒去棱角,除去表面氧化膜和渣孔,焊絲表面處理不能使用砂紙或砂輪。
2.2.2 軸瓦表面的處理
對于長期處于潤滑油工況中的軸瓦,油分子已滲入機體,在焊接修復時,這些滲油的表面層阻礙金屬間的熔合,故應做認真清理。
首先,應對已損壞的軸瓦做認真檢查,確定焊接修復部位,在徹底清除軸瓦上的未熔化卻已過熱的部位之后,使用金屬清洗劑對其表面氧化膜和油污做認真清洗。最后,再用刮刀將要修復部位的破損層刮去,在此基礎上再刮去0.2~0.5mm 深(或刮至軸瓦鑄鐵層)。
2.3 軸瓦焊接修復過程
2.3.1 預熱保溫軸瓦表面處理之后,要將它 預 熱至150~180℃,然后放置在電爐或烘爐上,保持溫度以減緩其在焊接修復時的冷卻速度,這時要注意防止已處理過的軸瓦表面再污染。
2.3.2 焊接修復工藝參數(shù)
選用的焊炬型號為H01-6,1號噴嘴;乙炔壓力為0.02MPa。軸瓦殼體暴露部分清洗之后,應先在底層釬接。釬劑選30% 氯化鋅溶液,釬接層厚0.5~1.0mm ,釬焊接溫度為180~200℃ 。焊炬采用中性火焰,焊接速度5~8cm/min ,一次焊道寬8~10mm ,厚3~4mm ,施焊2~3層,焊接層間溫度150~200℃。釬接完畢后,進行熔焊,要求 焊道表面略高于軸瓦原始表面。
2.3.3 焊接操作要點
(1) 采用平位焊接,左向焊法,焊接時焊炬、焊絲做鋸齒形擺動,與工件夾角要比焊接碳鋼材料略小,為 30°。填絲時,焊絲不能脫離熔池。
(2) 巴氏合金的熔點較低,底層釬接時,釬接溫度不宜過高,否則非釬接部位的巴氏合金會產(chǎn)生過熱或熔化。
(3) 開始用角鋼和焊炬進行熔焊。為確保焊道內(nèi)不殘留氣孔和夾渣,每層焊道完成后,要進行重熔。并使用紫銅絲攪動熔池,以促進氣孔和夾渣上浮。重熔時,焊炬和焊絲擺動方法以及速度與焊接時相同。
(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) 當堆焊層的厚度過厚時,可采用多層焊,堆焊表面要比軸瓦原始表面略高。堆焊過程中應注意,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。
2.3.4 焊后檢驗
表面檢查,沒有氣孔、夾渣和未熔合為合格。
2.4 焊后處理
采用刮削方法恢復其原始尺寸,并使用假軸檢查刮削的效果!
3 修復實例
巴氏合金軸瓦由于振動、磨損等原因?qū)е聯(lián)p壞。損壞最嚴重的軸瓦損壞面達軸瓦全部面積的 1/3 ,且部分位置軸瓦與軸瓦殼體發(fā)生剝離,從而造成設備被迫停機,所以決定采用氧乙炔氣焊對損壞的巴氏合金軸瓦進行修復。
(1)清理主軸瓦表面,使其露出巴氏合金的金屬光澤,嚴禁表面有油污。
(2)將軸瓦放在加熱爐內(nèi)預熱至150~180℃!
(3)使用焊炬把Φ5~Φ6mm 的巴氏合金棒釬焊到舊襯表面上。釬焊的厚度為 0.5 ~ 1.0mm,焊條的成份應與基底巴氏合金的成份相同或相近。
(4)使用角鋼和焊炬進行熔焊(如圖1),熔焊溫度保持在180~200℃。每層焊道完成后,要進行重熔。并用直徑5mm的紫銅絲攪動熔池,以促進氣孔和熔渣上浮。重熔時,焊炬和焊絲擺動方法以及速度與焊接時相同。
(5)觀察焊縫的焊接質(zhì)量,保證焊接效果。
(6)刮研修復。 采用刮削方法恢復其原始尺寸,并使用假軸檢查刮削的效果。
(7)實際使用,檢驗修復效果。
4 修復注意事項
不管采用哪種方法修復的軸瓦,安裝時都必須達到以下要求:
(1)軸承合金與瓦的鑄合應嚴密、牢固,不得有脫殼、裂紋、氣孔等缺陷,特別是在90°接觸區(qū)內(nèi)不得有任何缺陷;
(2)對需要刮研的球面瓦,應檢查球面瓦與所配中空軸軸頸的接觸情況。要求在60°包角和全瓦接觸區(qū)形成連續(xù)均勻分布的接觸帶,接觸研點不應少于12點/25mm×25mm 。對不刮瓦的重力靜壓軸承,按圖紙要求檢查側(cè)隙;
(3)軸瓦的公稱包角為120°,其尺寸偏差應符合表l的規(guī)定。
5 結(jié)論
(1)利用焊接法修復巴氏合金軸瓦,既節(jié)約了維修成本,又保障了設備正常運行。
(2) 利用這種焊接方法,修復了巴氏合金軸瓦5個,使用后發(fā)現(xiàn)與新軸瓦效果相同,達到了新軸瓦使用時間(24個月)。我公司使用該類軸瓦的設備有60余臺,共有軸瓦120多副,按照軸瓦使用周期2年計,我公司每年購買新軸瓦60副。由于軸瓦大小不同,價格略有差異,取均值每副軸瓦按2000元計,每年節(jié)約12萬元。因此,這是一種值得推廣的修理方法。