船用主機軸瓦燒熔的故障分析和修復措施

林國良

（廈門海洋職業技術學院，福建廈門 361012）

0 引言

某輪主機MAN KZ型柴油機工作中出現加速無力、噪聲和振動加劇、滑油和冷卻水溫度顯著升高等現象。停機后，在曲拐箱底部發現大量金屬磨屑，但很難分辨和確認其是否是雜質顆粒造成的。仔細檢查后發現軸瓦內圓部分工作面合金出現并粘附在軸頸上，故初步判斷主軸承軸瓦合金已經產生燒熔。拆解后，事實也證實了軸瓦合金已經燒熔。

軸瓦燒熔是滑動軸承常見的嚴重損壞。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，這些現象均使軸與瓦的金屬表面直接接觸，形成干摩擦產生高溫，使合金熔化。此外，如果潤滑油中混入硬質顆粒，加上滑油濾器濾清效能不高，這些顆粒隨潤滑油進入軸瓦，在曲軸的旋轉運動作用下，在軸瓦內表面與軸頸外圓表面之間就會產生磨粒磨損，這時潤滑油膜將被磨粒刺破，產生干磨擦，軸瓦溫度升高，軸瓦合金軟化熔融，合金產生位移。

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。根據軸瓦的破壞情況和所用材料的性質特點，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行修復。要求修復后合金表面要恢復原始尺寸，且軸瓦與假軸工作面保持良好潤滑。修復的合金內不能有氣孔、夾渣、未熔合等現象，且要保證焊道的焊接強度，以承受轉動時產生的剪切應力，同時要求軸瓦與軸的接觸面符合相關規定，運轉中建立合適的油膜，獲得理想的潤滑效果。

1 修復前準備

對于長期處于潤滑油工況之中的軸瓦，油分子已深入機體，在焊接修復時，這些滲油的表面層會阻礙金屬間的熔合，故應認真清理。首先，應對已損壞的軸瓦進行認真檢查，確定焊接修復部位。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真清洗。最后，用刮刀將待修復部位刮去0.2mm～0.5mm。處理后的軸瓦應立即進行焊接修復。

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。軸瓦焊接修復過程如下：

1）預熱。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時的冷卻速度。此時須注意防止已經處理的軸瓦表面再污染。

2）焊接修復工藝參數。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：

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

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

（3）為確保焊道內不殘留氣孔和夾渣，每層焊道完成后，要進行重熔，并使用直徑5mm的紫銅絲攪動熔池，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生咬邊和未熔合等缺陷。

4）焊后檢驗和加工。進行表面檢查，沒有氣孔、夾渣和未熔合為合格。焊補后應進行退火以消除應力。最后進行機械加工，以達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，先在修復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，轉動1～2轉后吊起軸，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，僅在個別地方有接觸點，瓦面上局部沾油，在接觸壓力大處呈黑色的硬點。用刮刀刮去黑亮硬點和局部沾油較多處后，再次進行軸與瓦的互研，依沾點情況再次刮削，直至軸瓦工作面全部與軸頸表面均勻接觸。要求在接觸點為45°～60°范圍內，每25×25mm面積上至少有3個沾點[2]。

2）根據臂距差拂刮軸瓦

除了用曲軸拂刮軸瓦外，也可以考慮用臂距差來進行拂刮軸瓦。在焊補后軸瓦的主軸頸前后兩個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，然后測量兩個曲柄的臂距差值。根據臂距差值和盤出下瓦觀察到的主軸頸和焊補后軸瓦沾點情況確定下瓦上應拂刮的部位。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，不可一次刮削太多，拂刮一次后再將下瓦裝入軸承座內，再次研瓦和測量臂距差，然后再盤出下瓦進行拂刮，直至符合上述要求。

4 軸承間隙的調整

經過修理的軸瓦在拂刮合格后應測量軸與瓦的徑向間隙。當所測軸承徑向間隙與說明書要求不符合時，可以采用改變軸承墊片的方法進行調整，如當軸承間隙過小時，在厚壁軸瓦的上下瓦之間，左右同時增加相同的墊片厚度，直至調整軸承間隙符合技術要求。

5 小結

通過巴氏合金軸瓦的修復，使之恢復原滑動軸瓦的機械性能，確保正常使用，解決了因軸瓦損壞導致機組被迫停機帶來的各種損失和危險。可利用設備檢修的間隙時間進行補焊修復，縮短檢修時間，大大節省備件的再投資，降低成本，提高設備的使用率?？梢姡鬏S承軸瓦的正確修復帶來的經濟效益是多方面的，而且非?？捎^。此外，其修復原理也對其他滑動軸承的維護和修理具有一定的參考價值。

[1]高興林.焊接手冊[M].北京:機械工業出版社,1992.

[2]滿一新,李素玉.船機檢修工藝[M].北京:人民交通出版社,1993.

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

[4]顧卓明.輪機維護與修理[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:上海科學技術出版社,2008.