合金层与瓦背的结合面呈铁锈色,而正常情况下巴氏合金与瓦背结合面应比较亮,从浇瓦工艺分析,这是典型的挂锡不合格所导致的结合面不牢现象。其中编号为B4的轴瓦失效发生在高速轴止推轴瓦的止推面上,因润滑油大量泄漏而使机组油压迅速下降,经调节后仍不能达到正常范围的下限,新瓦在试机期间运转18h后即彻底失效,是所有轴瓦中寿命最短的一次。经了解,购回的轴瓦内表面的锡基巴氏合金层(牌号为ChSnSbl-l6b)采用的是起模浇注的方法,故气孔、砂眼、结合面欠牢等冶金缺陷难以避免,在A4、A5、B5三次失效轴瓦的刮瓦过程中,在其主要承载面上就发现了大小不一的气孔。2004年10月该厂对刚购回的6副轴瓦进行无损探伤检查,结果显示有5副轴瓦的巴氏合金层中分别存在直径1mm左右的气孔12个。这些浇注缺陷的存在是轴瓦过早发生疲劳失效的潜在因素,缺陷周围合金中存在的应力相对集中在轴瓦与轴颈的高速相对运动中成为疲劳失效的潜在因素,在油膜剪切力作用下和开停车等其它可能引起载荷变化的情况下,有气孔缺陷的轴瓦表面就会逐步地萌生裂纹,并沿着最大切应力方向由表面向内部扩展,当裂纹扩展到合金层与瓦背的结合面时,就沿着结合线扩展,如果结合面本身缺陷或亲合强度不够,就很容易形成巴氏合金层的小块脱壳,许多小块脱壳的组合最终导致了轴瓦内表面或止推面的大面积脱壳。
转子动平衡超标引起轴瓦失效转子动平衡是离心鼓风机运转正常与否的关键因素,D400-15型离心鼓风机高、低速转子的允许不平衡量是270gmm和280gmm,按平衡精度推算应为G1级,要求很高。当转子不平衡量超过允许值时,在高速运转过程中就会产生很大的偏心力,从而引起转子及机组的振动,最后导致轴瓦失效。机组在试机过程中即出现周期为25s左右的振动,3min后停机,开盖检查发现高速轴轴瓦内表面多处发亮,高速转子不平衡量达到了780gmm,远远超过了设计允许值。
研刮不良引起轴瓦失效研刮后的轴瓦表面质量一般可达到78级,即Rz在1.66.3Lm之间,当它在与转子静态配合时应达到规定的接触点数要求,这样的表面质量用手指触摸应无明显不平感。由于客观存在的工时紧、工量具简陋、维修工刮瓦经验不足等原因,致使有时研刮完毕的轴瓦用手指触摸有凹凸感。轴瓦内表面超量的不平整事实上降低了轴瓦与轴颈的配合间隙。如果这种不平度在某一部位特别突出,那么在开停车和油温剧变过程中,就可能在局部区域形成边界润滑状态。边界润滑状态的摩擦系数远大于只有10-3数量级的全油膜润滑摩擦系数。高速摩擦放出大量的热使轴瓦表面合金中的低熔点相熔化并沿轴颈的旋转方向流动,流动过程中由于润滑油的散热降温作用,又使得熔化后的金属凝固并涂布在轴瓦内表面形成局部的发亮区域,在应力作用下此区域可能会出现裂纹,即检查B5次失效的轴瓦时所看到的现象。
由于刮瓦经验不足,压铅时铅丝长度偏短,可能会引起研刮后的上瓦圆弧弧形不好,在两侧45b角区域将会形成局部的二次圆弧,从而造成顶隙能达到配合的要求而侧隙却不够的现象。在运行过程中,由于侧隙不够,在微突起的二次圆弧区域会形成边界润滑状态,致使此区域出现裂纹直至由小面积到大面积脱壳,在B6次失效的轴瓦上所看到的就是这种现象,如所示。
油质不佳引起轴瓦失效第一种情况:润滑油中含有固异物。在B2次失效的高速止推轴瓦内表面和轴颈外表面有几条明显的周向刮伤痕迹,检查油路时发现主油泵和电动油泵的滤网上吸附物较多,且电动油泵滤网上有3个3mm2左右的小孔,根据以上现象分析认为,由于油比较脏,油箱中可能存在的硬质异物在油泵进口负压的带动下,随着油流通过滤网的小孔到达轴瓦内表面,当异物的最大直径超过某处轴瓦与轴颈的实际工作间隙时,随着轴承的高速转动异物部分地被压入具有良好嵌入性的巴氏合金内,在嵌入过程中以及嵌入后可能继续存在的异物尖端就在高速转动的轴颈上划出了深浅不一的周向伤痕。高速摩擦产生的大量的热量又迅速使异物周围的合金熔化,异物被油流带走后就在辅瓦内表面留下了大小不一的凹坑。