بابیت ریزی و تاریخچه بابیت

اشتراک گذاری

مطلب قبلی

"سلام دنیا!"

In مقالات | 0 نظر

بابیت ریزی :آیزاک بابیت در سال 1839 میلادی جعبه ای را توسط آلیاژ نرمی با پایه قلع پوشش داد و ثبت این اختراع به پیدایش و توسعه یاتاقانهای بابیتی انجامید.امروزه عناصری مثل مس و آرسنیک نیز به بابیت ها اضافه شده است که این آلیاژ ها قابلیت تحمل بار بالا و حداکثر سختی 32 برینل را دارا میباشند.

ساختمان یاتاقان:    

معمولا یاتاقان از دوقسمت اصلی تشکیل شده

1- پوسته

2- آلیاژ نرمی که به روشهای مختلف به پوسته داخلی چسبانده میشود

آلیاژ نرم داخلی؛ دارای انواع مختلفی میباشد که طراح و سازنده ، ترکیب شیمیایی و پارامترهای ابعادی ان را بادر نظرگرفتن محل استفاده ، فشار و بار اعمالی ،تعداد دور، دمای کارکرد ، و نیز اولویت بندی خواص مکانیکی مورد انتظار تعیین میکند

آلیاژ بابیت باید:

1- بابیت دارای سختی کافی باشد ولی نه انقدر که سبب سائیدگی اضافی سر محور شود.

2- بابیت دارای قابلیت تغییر شکل تحت تنشهای موضعی باشد،یعنی نرم باشد.

3- بابیت مواد ضد سایش (مثل روغن) را بر سطح خود نگه دارد.

بین سر محور و یاتاقان ، ضریب اصطکاک کوچکی به وجود آورد.

 

خواص کلی عناصر آلیاژی بابیت:

قلع: نقطه ذوب ْ-232C چگالی  7/3 نقطه تبخیر cْ2270که در حالت فلزی سختی و مقاومت کم و هدایت الکتریکی و حرارتی زیاد دارد. و دارای سه شکل آلوتروپی است‌ـ (قلع سفید‌ یا بتا)( قلع خاکستری یا آلفا با ساختار الماس) وقلع گاما

مشخصات کلی: فلزی است نرم و سفید با خواص خوردگی و روغنکاری خوب. وقتی تحول چند شکلی قلع رخ می‌دهد وقلع سفید به قلع خاکستری تبدیل می‌شود‌ـ در نتیجه تغییر تراکم کریستال  همراه با افزایش حجم قابل ملاحظه‌ای (تقریباً 25 درصد) و توسعه تنش‌های بزرگی در قطعه می‌شود. که این تنش‌ها در نهایت موجب خرد شدن فلز به صورت پودر به شکل خاکستری می‌شود که این به طاعون قلع معروف است.

افزوده‌های آلیاژی در قلع:

قلع در درجه حرارت محیط در مقابل هوا و آب مقاوم است و اکسید فیلم Sno2 پرده محافظتی مناسبی در سطح فلز ایجاد می‌کند و مانع از اکسید شدن قلع می‌گردد و به همین دلیل است که قلع یکی از عناصری است که در پوشش سطح فلزات کاربرد دارد و این خاصیت یکی از مهمترین کاربردهای قلع است.

دومین کاربرد اصلی قلع به صورت یک عنصر آلیاژی برای تهیه برنزهای قلع‌دار مختلف‌ـ وبا سرب برای تولید لحیم‌ـ وبا آنتیموان‌ـ مس یا سرب برای تشکیل بابیت‌ ها کاربرد دارد.

آلیاژهای قلع:

آلیاژهای مختلف قلع را در مصارف ساخت آلیاژهای لحیم و یاتاقان به کار می‌بردند.

و نقره، مس، آنتیموان و سرب عناصر اصلی آلیاژهای قلع هستند، که عنصر سرب مهمترین و اصلی‌ترین عنصر آلیاژی است.

1ـ آلیاژهای لحیم: پرکاربردترین استفاده قلع را دارندـ قلع یک ماده تشکیل دهنده در لحیم می‌باشد. زیرا قلع قابلیت مرطوب بودن و چسبندگی به بسیاری از فلزات اصلی و پایه را در حرارتهایی که به میزان قابل توجهی کمتر از دمای ذوب آنها می‌باشد دارا است قلع همواره با سرب آلیاژ می‌شود تا لحیم‌های برای فلزاتی با نقطه ذوب پائین‌تر از هر یک از قلع و سرب را به انتهایی داشته باشند.

مقادیر کمی از سایر فلزات که معمولاً آنتیموان و نقره مورد توجه هستند به لحیم‌های قلع و سرب افزوده می‌شوند تا مقاومت آنها را افزایش دهند. این لحیم‌ها را می‌توان برای مفصل‌هایی که در معرض اتصال در دمای بالا یا حتی زیر صفر درجه  استفاده نمود.

آلیاژهای بابیت:

نکته اساسی در انتخاب یک آلیاژ بابیت باید در نظر داشت اینست که مواد باید دارای ضریب اصطکاک پائینی داشته باشند آلیاژ‌های بابیت همچنین باید تعادلی بین ملایمت و استحکام را برقرار کنند.

برای مثال AL در آلیاژهای یاتاقان قلع، یک سازی واعتدال خوبی را بین استحکام و خستگی وویژگی‌های سطحی مناسب مانند نرمی‌ـ مقاومت در برابر توقف ناگهانی را ایجاد می‌کند.

قلع دارای ضریب اصطکاک کمی است بنابراین جزء اولین و اصلی‌ترین نیازمندیهای مواد ترکیبی یک یاتاقان می‌باشد.

عناصر ناخالصی‌ در بابیت :

1) آرسنیک: مقاومت در برابر تغییر شکل را در تمامی درجه حرارت افزایش می‌دهد.

2)روی: وجود آن در یاتاقان قلعی سودمند نیست.

3) مقادیر بسیار کم AL کمتر از 1% میکروساختار را تغییر و اصلاح می‌نمایند.

4) بابیت های قلع: بابیت های قلع به علت خاصیت ضد سوزان و مقاومت به خوردگی نشان به صورت آلیاژهای یاتاقان به کار می‌روند. سرب تا حدود 30 درصد افزوده می‌شود تا هزینه آلیاژ کاهش یابد علاوه بر آن عناصر مانند مس و آنتیموان 10ـ 15 درصد اضافه می‌شود که این عناصر موجب سخت شدت یاتاقان می‌شوند.

خواص کلی بابیت های قلع:

1) بابیت های قلع دارای سختی کافی باشند.

2) بابیت های قلع نرم باشند.

3) بابیت های قلع مواد ضدسایش (مثل روغن) را بر سطح خود نگهدارند.

4) بابیت های قلع نقطة ذوبشان نباید بالا باشد. (بابیت هایی بر پایه – قلع ، دارای نقطه ذوبی در برد از 180 درجه سانتیگراد تا 240 درجه سانتیگراد بوده)

5) بابیت های قلع باید پیش ریخته شدن به داخل یاتاقان محکم به دیواره‌هایش بچسبند.

6) بابیت های قلع باید دارای هدایت حرارتی و مقاومت خوردگی خوبی باشند.

7) باید ارزان باشند.

انواع بابیت:

1-فلز سفید= آلیاژ ریختگی قلع است که 62% قلع و 8% آنتیموان دارد که برای جواهر آلات از این فلز اسفتاده می‌شود.

2-پیتر= یک آلیاژ قلع است که 90ـ95% درصد قلع و 1 تا 3درصد مس و بقیه آنتیموان است. به سهولت قابلیت لحیم‌کاری و چکش کاری را دارد.

سرب: خواص فیزیکی سرب:

وزن اتمی: 9/207عدد اتمی 82نقطة ذوب Cْ317/5نقطة جوش ْ1744وزن 35/11 مخصوص هدایت الکتریکی98/7(زاگرس را 100 در نظر می‌گیریم)سختی 1/5mohرنگ: آب خاکستری، شبکه کریستالی Fcc، ثابت شبکه

خصوصیات کلی سرب:

وزن زیاد، دانسیته بالا، نرم بودن، چکش‌خوار، نقطه ذوب پائین و استحکام کم، خواص روغنکاری خوب، ضریب هدایت

الکتریکی پائین، ضریب انبساط حرارتی بالا، مقاومت عالی به خوردگی.

خواص مکانیکی سرب، استحکام کششی 2kg/mm2، درصد ازدیاد طول نسبی 45 درصد سختی 413Hz

بخش اعظم سرب تولیدی در ساخت باتریهای الکترولیتی و تهیه تتراتیل سرب به کار می‌رود سرب از نظر خواص مکانیکی کاربرد بهینه ندارد ولی می‌توان با اضافه کردن بعضی از عناصر مانند آنتیموان، آرسنیک، کلسیم و مس، … خواص مکانیکی را بهبود بخشید.

وزن سنگین سرب در ساخت وزنه‌ها، دانسیته بالای سرب نیز در جذب اشعه‌های B و گاما مؤثر است.

از انعطاف‌پذیری آن برای ایجاد غلاف روی کابل‌ها استفاده می‌شود.از سرب به عنوان عنصر آلیاژی برای افزایش ماشین‌کاری،  برنجها و فولادها استفاده می‌شود.

یکی از خواص مهم سرب مقاوم بودن در مقابل خوردگی است. زیرا در مجاورت هوا روی قطعات سربی پوسته نازک کربنات سرب ایجاد می‌شود که از اکسیژن هوا به داخل فلز جلوگیری می‌کند.

سرب مذاب در دمای بیش از Cْ500 به سرعت اکسید می‌شود و pbo تبدیل می‌شود که اصطلاحاً به اکسید سرب یا لیتارژ معروف است.

سرب مقاومت زیادی در اسید سولفوریک دارد و به وسیله اسید نیتریک مورد حمله قرار می‌گیرد.

آلیاژهای سرب:

آنتیموان و قلع فلزاتی هستند که با سرب آلیاژی می‌شوند، و یکی مهمترین آلیاژهایی هستند که در صنعت کاربرد دارند.

آنتیموان برای افزایش سختی و استحکام در صفحات باتری و آلیاژهای ریختگی به کار می‌رود. افزودن آنتیموان درجه حرارت تبلور مجدد را نیز افزایش می‌دهد.

اکثر در لحیم نرم مصرف می‌شود متداول‌ترین ماده لحیم دارای 60درصد سرب و 40 درصد قلع یا 50ـ50 قلع و سرب اضافه می‌شود. معمولاً مقداری آنتیموان نیز استفاده می‌شود.

نمودار سرب آنتیموان

این نمودار یک سیستم اتکتیک ساده می‌باشد که ترکیب اوتکتیک در 11/3 آنتیموان قرار داد، حلالیت جامد آنتیموان در سرب با کاهشدرجه حرارت اوتکتیک پائین زیاد می‌شود. که این خاصیت پیر سختی آلیاژهای سرب آنتیموان و سرب آنتیموان قلع سریع خنک شده را امکان پذیر می‌سازد.

نمودار سرب قلع: دارای ترکیب و تکتیک 61/9 درصد قلع در دمای ْC183 می‌باشد.

که ترکیب اوتکتیک به صورت بسته لحیم ظریف

در جاهای که نیازهای حرارتی بحرانی مستند به کار می‌رود.

آلیاژهای بابیت سرب: درصد عناصر آلیاژی بابیت سرب عبارتند از:

As                           Cu                           sb                           sn                           pb

0/15                       1.5                          15                           20.0                        62.5

0/6                         0/5                         15                           10                           75

0/2                         0/5                         15                           5                              80

آلیاژهای بابیت سرب به سه دسته تقسیم می‌شوند.

1ـ سرب آنتیموان.

2ـ سرب فلزات قلیایی خاکی،‌ (کلسیم، منیزیم)،

3ـ سرب قلع و آرسنیک

دسته اول: دارای 10 تا 15 درصد آنتیموان دارد که آنتیموان باعث افزایش مقاومت کششی، کاهش از ازدیاد طول نسبی و انقباض حجمی می‌شود.

دسته دوم: که معمولاً 5/2، کلسیم (منیزیم) وجود دارد که ترکیبات سخت بین فلزی pbmg2,pb3.cu حاصل می‌شود.

دسته سوم: آلیاژهای معروف 15% آنیموان، 1% قلع، 1% ارسنیک و 5% مس نفت خام بابیت‌ ها است که در یاتاقان قطعات فولادی ماشین بکار می‌رود. آلیاژهای لحیم (سربی)، که حاوی 5/89% سرب و 10% قلع و 5% آنتیموان می‌باشد. خواص عمده این آلیاژ، استحکام،‌ قابلیت چسبندگی و نقطه ذوب کم می‌باشد که آلیاژهای مختلف سرب از 95% سرب تا 70% قلع از مهمترین آلیاژهای لحیم هستند. که قلع خاصیت چسبندگی را افزایش می‌دهد.

 

برای داشتن تمام این ویژگی هااین آلیاژ (بابیت ها) بایستی:

1- باید از نظر سختی دارای غیر یکنواختی ساختماتی باشند.یعنی،باید شامل یک زمینه خمیری باشند که ذرات سختی

در انهاجا گرفته است.

 

به هنگام چرخش یاتاقان ذرات سخت و مقاوم سائیدگی،سر محور را نگه میدارند در حالی که زمینه نرم ترکه بیشتر تحت تآثیر سائیدگی قرار میگیرد شیارهای باریکی تشکیل می دهند که مواد ضد سایش (مثل روغن)،از این شیارها گذشته و محصولات سائیدگی را منتقل میکنند.

ریخته گری بابیت :

بابیت به روشهای مختلف از جمله :

1- ریخته گری گریز از مرکز(سانتریفیوژ)

2- ثقلی

3- متال اسپری

در ریخته گری سانتریفیوژ بدلیل فشارحاصل از نیروی گریز از مرکز و انجماد جهت دار ،ساختار بابیت از نظر متالورژیکی  نسبت به ریخته گری ثقلی یکنواخت تر بوده و خواص مکانیکی بالاتری به همراه خواهد داشت .

 

جدول فهرست ترکیبات و کاربردهای چند گروه از بایتها که در اتحاد جماهیر شوروی مورد استفاده قرار میگیرند نشان میدهد (بابیت های برپایه- قلع وسرب ).

 

گروه ترکیب شیمیایی(درصد) کاربرد ها
Sb Cu Pb SN etc
B83 10-12 5.5-6.5 بقیه پوشش دادن یاتاقان های ماشین آلاتی که تحت بارهای سنگین قرار میگیرند.
B16 15-17 1.5-

2

بقیه 15-17 یاتاقان های موتور اتومبیل

(کلا تحت بارهای متوسط وپایین)

Bk 0.25 بقیه 0.6-0.9Na,

0.7-1.1Ca

پایه های روی خط راه آهن

 

بابیتی بر پایه قلع               Babbit base Sn

از بالاترین کیفیت برخوردار است. B83گروه

زمینه نرم ،محلول جامد الفا از انتیموان در قلع است

در حالی که کریستالهای سخت،  فازبتاهستند که محلول جامدی بر اساس ترکیب شیمیایی SnSb میباشند

 

مس در آلیاژ:

n       مقداری مس به بایت اضافه میکنند که ترکیب Cu3Snرا تشکیل میدهد. ترکیب Cu3Sn ابتدا به شکل دندریتهای انشعابی هستند که به داخل تمام الیاژمذاب دویده و کریستالهای ترکیب Sn-Sb برآن ته نشین میشود. علاوه بر این،کریستالهای Cu3Sn تشکیل ذرات سختی در داخل بابیت میدهد که برای کار دستگاه یاتاقان سودمند است.

ساختمان میکروسکوپی بابیتی بر پایه- قلع B83 در شکل نشان داده میشود.

n        در اینجا زمینه تیره تر،زمینه خمیری است که شامل محلول جامد الفا بوده،کریستالهای ستاره ای شکل،ترکیب

n       Cu3Sn هستند که از کریستالهای   SnSbهم سخت ترند

n       کریستالهایSnSb  وCu3Sn  قسمتهای ظاهری سطح پوشش یاتاقان را که گردش سر محور را تحمل میکنند،تشکیل میدهند.زمینه نرم خمیری محلول جامد الفا در بابیت ، پس از چرخش خودش را با سر محور وفق میدهد.

کاربرد بابیت گروه B83:

محتوی مقدار زیادی قلع گران قیمت میباشد.

بنابراین فقط برای پوشش دادن یاتاقانهای ماشین الات پرقدرتی مانند توربینهای بخار توربوپمپها ، توربوشارژها، و بطور کلی

مصارف خاص مورد استفاده قرار میگیرد

در سالهای اخیر، قلع در بابیت ها اغلب جای خود را به سرب که ارزان تر میباشد، داده است.

 

Babbit base Pb:

بابیت هایی بر پایه- سرب که دارای؛

  1. ضریب اصطکاک بالاتری
  2. در عین حال شکننده تر هستند

زیرا در انها، به جای کریستالهای خمیری الفا، ترکیب یوتکتیک که شکننده تر است، قسمت نرم را تشکیل میدهد.

 

بابیتی بر پایه سرب:

برپایه سرب – قلع – انتیموان میباشد. B16 بابیت گروه

ساختمان این بابیت در شکل نشان داده میشود. (فازبتا کریستالهای سفید و سخت)

وSb در Sn شامل کریستالهای محلول ترکیبات شیمیایی.

Sb در Cuکه قسمت سخت را تشکیل میدهند،است

زمینه نرم، ترکیب یوتکتیک (تیره)می باشد Pb-Sb

کاربرد بابیت B16:

در یاتاقانهای موتورهای مازوتی،

ابزارهای ماشین فلزبری، بادبزنها(پروانه ها)،موتورهای الکتریکی وبرای پوشش دادن یاتاقانهای شاه لوله و پینهای بزرگ موتورهای درون سوز، اتصال میل لنگ موتورهای اتومبیل و تراکتور، یاتاقانهای شعاعی توربینهای بخار،  موتور های بخار با راندمان p .h 1200  وتوربینهای هیدرولیکی، کمپرسورهایی با راندمان .p.h 500 وغیره مورد استفاده قرار میگیرد

پاسخ دهید

Allowed Tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

آخرین دیدگاه‌ها
    دسته‌ها