船用主机轴瓦烧熔的故障分析和修复措施

林国良

（厦门海洋职业技术学院，福建厦门 361012）

0 引言

某轮主机MAN KZ型柴油机工作中出现加速无力、噪声和振动加剧、滑油和冷却水温度显著升高等现象。停机后，在曲拐箱底部发现大量金属磨屑，但很难分辨和确认其是否是杂质颗粒造成的。仔细检查后发现轴瓦内圆部分工作面合金出现并粘附在轴颈上，故初步判断主轴承轴瓦合金已经产生烧熔。拆解后，事实也证实了轴瓦合金已经烧熔。

轴瓦烧熔是滑动轴承常见的严重损坏。主要是由于轴承间隙较小、润滑油油压不足或失压使油膜不能建立，轴颈表面粗糙度太低或几何形状误差过大等而使油膜破坏，致使油膜不能建立或被破坏，这些现象均使轴与瓦的金属表面直接接触，形成干摩擦产生高温，使合金熔化。此外，如果润滑油中混入硬质颗粒，加上滑油滤器滤清效能不高，这些颗粒随润滑油进入轴瓦，在曲轴的旋转运动作用下，在轴瓦内表面与轴颈外圆表面之间就会产生磨粒磨损，这时润滑油膜将被磨粒刺破，产生干磨擦，轴瓦温度升高，轴瓦合金软化熔融，合金产生位移。

曲轴主轴承采用两半式厚壁轴瓦，采用的是锡基巴氏合金，合金层厚度为12mm。根据轴瓦的破坏情况和所用材料的性质特点，本文决定采用氧乙炔气焊和拂刮等方法对损坏的巴氏合金轴瓦进行修复。要求修复后合金表面要恢复原始尺寸，且轴瓦与假轴工作面保持良好润滑。修复的合金内不能有气孔、夹渣、未熔合等现象，且要保证焊道的焊接强度，以承受转动时产生的剪切应力，同时要求轴瓦与轴的接触面符合相关规定，运转中建立合适的油膜，获得理想的润滑效果。

1 修复前准备

对于长期处于润滑油工况之中的轴瓦，油分子已深入机体，在焊接修复时，这些渗油的表面层会阻碍金属间的熔合，故应认真清理。首先，应对已损坏的轴瓦进行认真检查，确定焊接修复部位。其次，将轴瓦放入烘干箱中加热至150℃～180℃，在彻底清除掉轴瓦上未熔化但已过热部位之后，对其表面氧化膜和油污作认真清洗。最后，用刮刀将待修复部位刮去0.2mm～0.5mm。处理后的轴瓦应立即进行焊接修复。

2 焊接操作

轴瓦的材料为巴氏合金，型号ZchSnSbl1-6-0，是一种熔点为240℃的软金属。选用的焊丝与轴瓦材料相同，利用氧乙炔焰做热源自行熔制而成。焊丝熔制后，用刮刀倒去棱角，除去表面氧化膜和渣孔。轴瓦焊接修复过程如下：

1）预热。选用的焊炬型号为H01—6，1号喷嘴。轴瓦表面处理之后，若其温度降低过多，则需将它加热至150℃～180℃。并放置在电炉上，以减缓其在焊接修复时的冷却速度。此时须注意防止已经处理的轴瓦表面再污染。

2）焊接修复工艺参数。乙炔压力为0.02MPa，中性火焰，焊接速度5cm/min～8cm/min，一次焊道宽8mm～10mm，厚3mm～4mm。施焊2～3层，焊接层间温度大于150℃。轴瓦壳体暴露部分在清洗之后，应先在底层焊接。焊接温度为180℃～200℃，焊接层厚0.5mm～1.0mm，焊剂为30%氯化锌溶液[1]。

3）焊接操作要点：

（1）采用平位焊接，左向焊法。焊接时，焊炬、焊丝作锯齿形摆动，与工件的夹角要比焊接碳钢材料时夹角略小，为30°。填丝时，焊丝不能脱离熔池。

（2）巴氏合金的熔点较低，底层焊接时，焊接温度不能过高，否则非焊接部位的巴氏合金亦会产生过热或熔化。

（3）为确保焊道内不残留气孔和夹渣，每层焊道完成后，要进行重熔，并使用直径5mm的紫铜丝搅动熔池，以促进气孔和夹渣上浮。重熔时，焊炬和焊丝摆动方法以及速度与焊接时相同。

（4）巴氏合金易氧化，为保证焊接质量，每层焊道及重熔完成后，都要涂刷氯化锌溶液，并刷除焊道表面的氧化物和浮渣。

（5）最后一层焊道表面要比轴瓦原始表面略高，并注意在焊道与原始表面交界处不要产生咬边和未熔合等缺陷。

4）焊后检验和加工。进行表面检查，没有气孔、夹渣和未熔合为合格。焊补后应进行退火以消除应力。最后进行机械加工，以达到要求的尺寸和形位精度。

3 拂刮操作

1）曲轴拂刮轴瓦

拂刮轴瓦时，先在修复后的曲轴主轴颈上涂抹一层薄而均匀的色油，然后将轴放在轴瓦上，转动1～2转后吊起轴，观察轴瓦工作表面上的沾油情况。起初由于轴与轴瓦接触不良，仅在个别地方有接触点，瓦面上局部沾油，在接触压力大处呈黑色的硬点。用刮刀刮去黑亮硬点和局部沾油较多处后，再次进行轴与瓦的互研，依沾点情况再次刮削，直至轴瓦工作面全部与轴颈表面均匀接触。要求在接触点为45°～60°范围内，每25×25mm面积上至少有3个沾点[2]。

2）根据臂距差拂刮轴瓦

除了用曲轴拂刮轴瓦外，也可以考虑用臂距差来进行拂刮轴瓦。在焊补后轴瓦的主轴颈前后两个曲柄上分别安装拐档表，并在主轴颈上涂以色油。先盘车1～2转，然后测量两个曲柄的臂距差值。根据臂距差值和盘出下瓦观察到的主轴颈和焊补后轴瓦沾点情况确定下瓦上应拂刮的部位。依上下臂距差值检查下瓦底部，依左右臂距差值检查瓦口部位。拂刮时，不可一次刮削太多，拂刮一次后再将下瓦装入轴承座内，再次研瓦和测量臂距差，然后再盘出下瓦进行拂刮，直至符合上述要求。

4 轴承间隙的调整

经过修理的轴瓦在拂刮合格后应测量轴与瓦的径向间隙。当所测轴承径向间隙与说明书要求不符合时，可以采用改变轴承垫片的方法进行调整，如当轴承间隙过小时，在厚壁轴瓦的上下瓦之间，左右同时增加相同的垫片厚度，直至调整轴承间隙符合技术要求。

5 小结

通过巴氏合金轴瓦的修复，使之恢复原滑动轴瓦的机械性能，确保正常使用，解决了因轴瓦损坏导致机组被迫停机带来的各种损失和危险。可利用设备检修的间隙时间进行补焊修复，缩短检修时间，大大节省备件的再投资，降低成本，提高设备的使用率。可见，主轴承轴瓦的正确修复带来的经济效益是多方面的，而且非常可观。此外，其修复原理也对其他滑动轴承的维护和修理具有一定的参考价值。

[1]高兴林.焊接手册[M].北京:机械工业出版社,1992.

[2]满一新,李素玉.船机检修工艺[M].北京:人民交通出版社,1993.

[3]冯立民.船舶柴油机轴瓦损坏的几种形式与预防措施[J].中国修船,2006,19(02):15—18.

[4]顾卓明.轮机维护与修理[M].北京:人民交通出版社,2008.

[5]史美堂.金属材料及热处理[M].上海:上海科学技术出版社,2008.