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辉锐服务介绍 | 06 推力瓦轴瓦巴氏合金熔覆
来源: | 作者:huirui2019 | 发布时间: 2019-11-08 | 901 次浏览 | 分享到:

一、巴氏合金介绍

  巴氏合金由美国人巴比特发明,又称白合金。巴氏合金的主要成分为:锡、铅、锑、铜,锑、铜用以提高合金的强度和硬度。因其有良好的耐磨性、导热性以及特殊的组织结构有利于减少摩擦,从而广泛用于大型机械的主轴轴瓦、轴套。巴氏合金是最广为人知的轴承材料,其应用可以追溯到工业革命时代。

  辉锐自主研发制造的激光熔覆设备,以及配套开发的工艺技术,可以有效制备巴氏合金,且性能均优于浇铸、焊接等传统工艺方法,达到近乎理想的工艺状态,为巴氏合金轴衬直接成型、局部修复提供新的完美解决方案。


二、巴氏合金的组织特点

1)软相基体上均匀分布着硬相质点;

2)软相基体使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性;

3)在磨合后,软相基体内凹,硬质点外凸,使滑动面之间形成微小间隙,成为存油空间和润滑油通道,利于减摩,上凸的硬质点起支撑作用,有利于承载;

三、巴氏合金常用加工方式的不足

巴氏合金主要分为:锡基巴氏合金和铅基巴氏合金两类。

锡基巴氏合金以锡---三元系合金应用最广泛,其代表性的合金牌号有ZSnSb4Cu4ZSnSb8Cu4、和ZSnSb11Cu6

铅基巴氏合金的强度和硬度比锡基巴氏合金低,耐蚀性也较差,但其经济性比锡基巴氏合金更好。其常用的牌号有ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb16Sn1As1ZPbSb10Sn6等。


1  浇铸巴氏合金



浇铸是巴氏合金常用的加工方式,通过底板清理,挂锡打底,巴氏合金熔炼,浇铸,冷却,可在底板上得到具有轴承衬的轴瓦。浇铸工艺经过多年发展,已经非常成熟,但由于工艺原理本身的特性,依然存在以下问题:

(1)成型过程繁杂,不易控制,质量不稳定;

(2)结合力差,易出现脱壳缺陷;

(3)组织粗大,容易出现缩松缩孔、砂眼等缺陷;

(4)成分偏析,性能均匀性不好;

(5)生产过程对人的依赖性高,劳动环境差。

 

2  浇铸巴氏合金层从钢坯脱落,暴露缩孔缺陷


四、激光巴氏合金的技术优势

3  激光熔覆原理图

激光熔覆技术(Laser Cladding)是以激光为热源,在激光束照射下,将熔覆粉末(金属、陶瓷粉末等)与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自冷却的一种增材制造方法。与传统的增材技术相比,激光熔覆技术具有以下特点:

1)适用材料体系广泛,可以对各种金属和陶瓷材料等进行激光熔覆;

2)可依据使用性能要求,进行涂层材料成分选择和设计;

3)涂层稀释率低,能保持原始材料的优异性能;

4)涂层组织细小致密,与基材冶金结合;

5)涂层厚度可调范围大,易于控制,且工艺灵活,易于实现自动化;

6)可进行选区局部加工处理;

利用激光熔覆技术对巴氏合金进行加工成型,能彻底解决巴氏合金脱壳的问题,巴氏合金组织细小,性能优异。通过系统研究,辉锐已掌握激光熔覆巴氏合金的关键技术,一次成型合格率100%,并成功工业应用,使用性能稳定可靠。

五、巴氏合金的实际案例

(1) 锡基巴氏合金应用案例1

  图4中瓦类零件为发电设备安全运行的关键设备,由于工件面积大,浇铸过程中极易出现缩松缩孔缺陷情况,经长时间使用磨损,减薄,缩松缩孔缺陷易暴露于工件表面,造成摩擦力增大,严重会引起烧瓦停机。为排除以上隐患,避免重大经济损失,提高其使用稳定性和质量,延长使用寿命,我司对其瓦进行激光熔覆再制造,重新在钢坯表面制备了合金层。

  修复后经相关技术手段检测,巴氏合金组织致密,性能优异稳定,与钢坯100%结合,且呈冶金结合,成功恢复并提高了工件的使用性能。

 

工件磨损后的巴氏合金层

浇铸巴氏合金层机加去除

激光熔覆制备巴氏合金层

钢坯表面激光熔覆再制造巴氏合金层

机加恢复尺寸

4  激光熔覆技术再制造瓦类零件巴氏合金

5  激光熔覆锡基巴氏合金金相图

  激光熔覆锡基巴氏合金金相组织中,黑色物质为锡基α固溶体基体,其中均匀分布有白色方块状、三角形或多边形的锡化合物和白色形状或针状或点状的铜锡化合物,从中可以看出白色组织细小均匀,最大线长度不超过20μm。巴氏合金与基体冶金结合,无任何冶金缺陷。

(2) 锡基巴氏合金应用案例2

  图中所示为某压缩机重要零件,其材质为灰铁材质,两圆弧面为巴氏合金面。原巴氏合金制备方法为人工焊接,但基材焊接性能较差,焊接成型的巴氏合金组织粗大,成分偏析严重,且与基体结合差,成型后的巴氏合金易出现剥落,且焊接过程由操作人员手工完成,劳动环境恶劣,劳动强度大,焊接成型的巴氏合金外形尺寸不易控制。

    

6  灰铁材料表面激光熔锡基巴氏合金

  我公司通过工艺开发,采用激光熔覆技术,克服灰铁焊接性能差的问题,成功在其表面制备巴氏合金层, 巴氏合金层组织均匀,无任何冶金缺陷出现,与灰铁基体冶金结合,结合牢固可靠,成型尺寸均匀可控,完全解决原人工焊接工艺方法存在的问题,且整个成型过程通过机械手臂自动完成,解放人工劳动,操作环境大大改善

7  激光熔覆锡巴氏合金金相图

  激光熔覆锡基巴氏合金金相组织中,黑色α锡基固溶体基体中均匀分布有白色形状或针状或点状的铜锡化合物,铜锡化合物数量增加有利于提高巴氏合金的硬度。


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