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輝銳服務介紹 | 06 推力瓦軸瓦巴氏合金熔覆
來源: | 作者:huirui2019 | 發布時間: 2019-11-08 | 202 次瀏覽 | 分享到:

一、巴氏合金介紹

  巴氏合金由美國人巴比特發明,又稱白合金。巴氏合金的主要成分為:錫、鉛、銻、銅,銻、銅用以提高合金的強度和硬度。因其有良好的耐磨性、導熱性以及特殊的組織結構有利于減少摩擦,從而廣泛用于大型機械的主軸軸瓦、軸套。巴氏合金是最廣為人知的軸承材料,其應用可以追溯到工業革命時代。

  輝銳自主研發制造的激光熔覆設備,以及配套開發的工藝技術,可以有效制備巴氏合金,且性能均優于澆鑄、焊接等傳統工藝方法,達到近乎理想的工藝狀態,為巴氏合金軸襯直接成型、局部修復提供新的完美解決方案。


二、巴氏合金的組織特點

1)軟相基體上均勻分布著硬相質點;

2)軟相基體使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、順應性和抗咬合性;

3)在磨合后,軟相基體內凹,硬質點外凸,使滑動面之間形成微小間隙,成為存油空間和潤滑油通道,利于減摩,上凸的硬質點起支撐作用,有利于承載;

三、巴氏合金常用加工方式的不足

巴氏合金主要分為:錫基巴氏合金和鉛基巴氏合金兩類。

錫基巴氏合金以錫---三元系合金應用最廣泛,其代表性的合金牌號有ZSnSb4Cu4、ZSnSb8Cu4、和ZSnSb11Cu6。

鉛基巴氏合金的強度和硬度比錫基巴氏合金低,耐蝕性也較差,但其經濟性比錫基巴氏合金更好。其常用的牌號有ZPbSb16Sn16Cu2、ZPbSb16Sn1As1、ZPbSb10Sn6等。


1  澆鑄巴氏合金



澆鑄是巴氏合金常用的加工方式,通過底板清理,掛錫打底,巴氏合金熔煉,澆鑄,冷卻,可在底板上得到具有軸承襯的軸瓦。澆鑄工藝經過多年發展,已經非常成熟,但由于工藝原理本身的特性,依然存在以下問題:

(1)成型過程繁雜,不易控制,質量不穩定;

(2)結合力差,易出現脫殼缺陷;

(3)組織粗大,容易出現縮松縮孔、砂眼等缺陷;

(4)成分偏析,性能均勻性不好;

(5)生產過程對人的依賴性高,勞動環境差。?

 

2  澆鑄巴氏合金層從鋼坯脫落,暴露縮孔缺陷


四、激光巴氏合金的技術優勢

3  激光熔覆原理圖

激光熔覆技術(Laser Cladding)是以激光為熱源,在激光束照射下,將熔覆粉末(金屬、陶瓷粉末等)與基體表面迅速加熱并熔化,光束移開后自冷卻的一種增材制造方法。與傳統的增材技術相比,激光熔覆技術具有以下特點:

1)適用材料體系廣泛,可以對各種金屬和陶瓷材料等進行激光熔覆;

2)可依據使用性能要求,進行涂層材料成分選擇和設計;

3)涂層稀釋率低,能保持原始材料的優異性能;

4)涂層組織細小致密,與基材冶金結合;

5)涂層厚度可調范圍大,易于控制,且工藝靈活,易于實現自動化;

6)可進行選區局部加工處理;?

利用激光熔覆技術對巴氏合金進行加工成型,能徹底解決巴氏合金脫殼的問題,巴氏合金組織細小,性能優異。通過系統研究,輝銳已掌握激光熔覆巴氏合金的關鍵技術,一次成型合格率100%,并成功工業應用,使用性能穩定可靠。

五、巴氏合金的實際案例

(1) 錫基巴氏合金應用案例1

  圖4中瓦類零件為發電設備安全運行的關鍵設備,由于工件面積大,澆鑄過程中極易出現縮松縮孔缺陷情況,經長時間使用磨損,減薄,縮松縮孔缺陷易暴露于工件表面,造成摩擦力增大,嚴重會引起燒瓦?;?。為排除以上隱患,避免重大經濟損失,提高其使用穩定性和質量,延長使用壽命,我司對其瓦進行激光熔覆再制造,重新在鋼坯表面制備了合金層。

  修復后經相關技術手段檢測,巴氏合金組織致密,性能優異穩定,與鋼坯100%結合,且呈冶金結合,成功恢復并提高了工件的使用性能。?

 

工件磨損后的巴氏合金層

澆鑄巴氏合金層機加去除

激光熔覆制備巴氏合金層

鋼坯表面激光熔覆再制造巴氏合金層

機加恢復尺寸

4  激光熔覆技術再制造瓦類零件巴氏合金

5  激光熔覆錫基巴氏合金金相圖

  激光熔覆錫基巴氏合金金相組織中,黑色物質為錫基α固溶體基體,其中均勻分布有白色方塊狀、三角形或多邊形的錫化合物和白色形狀或針狀或點狀的銅錫化合物,從中可以看出白色組織細小均勻,最大線長度不超過20μm。巴氏合金與基體冶金結合,無任何冶金缺陷。

(2) 錫基巴氏合金應用案例2

  圖中所示為某壓縮機重要零件,其材質為灰鐵材質,兩圓弧面為巴氏合金面。原巴氏合金制備方法為人工焊接,但基材焊接性能較差,焊接成型的巴氏合金組織粗大,成分偏析嚴重,且與基體結合差,成型后的巴氏合金易出現剝落,且焊接過程由操作人員手工完成,勞動環境惡劣,勞動強度大,焊接成型的巴氏合金外形尺寸不易控制。

    

6  灰鐵材料表面激光熔錫基巴氏合金

  我公司通過工藝開發,采用激光熔覆技術,克服灰鐵焊接性能差的問題,成功在其表面制備巴氏合金層, 巴氏合金層組織均勻,無任何冶金缺陷出現,與灰鐵基體冶金結合,結合牢固可靠,成型尺寸均勻可控,完全解決原人工焊接工藝方法存在的問題,且整個成型過程通過機械手臂自動完成,解放人工勞動,操作環境大大改善。

7  激光熔覆錫巴氏合金金相圖

  激光熔覆錫基巴氏合金金相組織中,黑色α錫基固溶體基體中均勻分布有白色形狀或針狀或點狀的銅錫化合物,銅錫化合物數量增加有利于提高巴氏合金的硬度。?


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