船用主機(jī)軸瓦燒熔的故障分析和修復(fù)措施

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(hào)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(hào)為H01—6，1號(hào)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)。可利用設(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。可見，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，而且非常可觀。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.