Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علی شفیعی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amirhossein Kimiagari
امیرحسین کیمیاگری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Investigation and comparison the properties of Babbitt bearing produced by centrifugal casting and thermal flame spray methods
In rolling bearings layer of soft non-ferrous tin based metals is often used, called Babbitt, to be applied to the surface in contact with the rotor. These types of bearings are used for rotational applications with high speed and accuracy. In this study, centrifugal casting and arc spraying method were selected to apply babbitt coating on the bearing shell. In both methods, plain carbon steel with an outer diameter of 110 mm, an inner diameter of 100 mm and a height of 70 mm were prepared as bearing shells, and then babbitt alloy was applied to the surface of the shells by casting and thermal spray. According to the results of X-ray diffraction (XRD) test and scanning electron microscopy (SEM) examinations equipped with dispersive spectroscopy (EDS), the microstructure of Babbitt was a soft Sn solid solution with square phases and Cu 6 Sn 5 needle phase scattered in soft phase.It was observed that the porosity of the babbitt coating applied by spraying method is more than centrifugal casting method and is approximately 3%. Due to the high cooling rate in the arc spraying method, the microstructure of the babbitt formed in this method was much finer than the babbitt applied by the casting method. Hardness measurements showed that the hardness value of thermal spray coated sample is higher than casting coated sample. The hardness value of samples fabricated by casting and thermal spray was 25.2 and 30.2, respectively. In other words, the hardness value of thermal sprayed specimen was 16% higher. It could be related to higher cooling rate and lower grain size in thermal spray method. According to Hall-Pech equation, reducing in grain size increases the hardness and strength of alloys. Bonding strength between the coating and the substrate for the samples fabricated by casting and thermal spray were 73 and 34 MPa, respectively. The thicknesses of interface for casted sample and sprayed sample was 7 and 50 micrometers, respectively. In electrical arc spray, the interaction between surface of steel and babit drops formed a stronger bonding. Wear test was performed by reciprocating mechanism. Results indicated that the sample made by thermal spray had better wear resistant. lower lose weight and friction coefficient are indicant of better wear resistant for thermal sprayed specimen. Worn surfaces and wear debries were studied by scanning electron microscope equipped with energy dispersive spectroscopy. Results showed that the wear mechanism of both samples are abrasive.
در یاتاقان‌های غلتشی غالبا از لایه فلزات غیرآهنی نرم پایه قلع با نام عمومی بابیت جهت اعمال روی سطح در تماس با روتور استفاده می‌گردد. این نوع از یاتاقان‌ها جهت مصارف دورانی با دور و دقت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این پژوهش روش‌های ریخته‌گری گریز از مرکز و پاشش قوس الکتریکی جهت اعمال پوشش بابیتی روی پوسته یاتاقان انتخاب شدند. در هر دو روش ابتدا لوله‌های ساخته شده از فولاد ساده کربنی با قطر خارجی 110 میلی‌متر و قطر داخلی 100 میلی‌متر و ارتفاع 70 میلی‌متر به‌عنوان پوسته یاتاقان آماده‌سازی شد و پس از آن آلیاژ بابیتی به دو روش ذکر شده روی سطح پوسته‌ها اعمال شد. با توجه به نتایج آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) و همچنین بررسی‌های میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف‌سنجی پراکندگی انرژی (EDS)، ساختار میکروسکوپی بابیت شامل یک زمینه نرم Sn با فازهای مربعی‌شکل و سوزنی شکل Cu 6 Sn 5 پراکنده در فاز نرم می‌باشد. مشاهده شد که میزان تخلخل موجود در پوشش بابیتی اعمال شده به روش پاشش بیشتر از روش ریخته‌گری گریز از مرکز می‌باشد و تقریباً 3 درصد می‌باشد. با توجه به سرعت بالای سرد شدن در روش پاشش قوس، ریزساختار بابیت تشکیل شده در این روش به‌مراتب ریزدانه‌تر از بابیت اعمال شده به‌روش ریخته‌گری بود. با توجه به آزمون سختی‌سنجی، مقادیر سختی برای پوشش بابیتی اعمال شده به روش پاشش حرارتی بیشتر بود به‌طوریکه مقدار میانگین سختی برای بابیت اعمال شده به روش ریخته‌گری شده و پاشش شده به‌ترتیب 2/25 و 2/30 ویکرز بود. به‌عبارتی میزان سختی برای پوشش بابیتی اعمال شده به روش پاشش 16 درصد افزایش داشته است که دلیل این امر سرعت شدن بالا در روش پاشش حرارتی و ریزدانه‌ شدن ساختار پوشش می‌باشد. طبق رابطه هال-پچ ریز شدن دانه‌ها می‌تواند موجب افزایش استحکام و سختی آلیاژ می‌گردد. آزمون استحکام پیوند دوفلزی نمونه‌ها نشان داد استحکام پیوند فصل مشترک پوشش بابیتی اعمال شده برای نمونه‌های ریخته‌گری و پاشش قوس به ترتیب 34 و 73 مگاپاسکال بود. همچنین ضخامت فصل مشترک برای نمونه‌های ریخته‌گری شده و پاشش شده به ترتیب 7 و 50 میکرومتر بود. در روش پاشش قوس الکتریکی، برهمکنش نواحی سطحی فولاد زیرلایه با قطره‌های مذاب بابیتی تشکیل یک پیوند قوی‌تر را در بر داشت. آزمون سایش روی نمونه ها با مکانیزم رفت و برگشتی انجام شد. نتایج نشان داد که نمونه پوشش ایجاد شده به روش پاشش حرارتی مقاومت به سایش بهتری را از خود نشان می دهد. کاهش وزن کمتر و ضریب اصطکاک پایین تر نشان دهنده مقاومت به سایش بهتر نمونه پوشش ایجاد شده با روش پاشش حرارتی می باشد. بررسی سطوح سایش و ذرات سایشی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف‌سنجی پراکندگی انرژی انجام شد. نتایج نشان داد که مکانیزم غالب سایش برای هر دو نمونه، سایش خراشان می باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی