Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علي شفيعي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amirhossein Kimiagari
اميرحسين کيمياگري

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 ياتاقان‌هاي غلتشي غالبا از لايه فلزات غيرآهني نرم پايه قلع با نام عمومي بابيت جهت اعمال روي سطح در تماس با روتور استفاده مي‌گردد. اين نوع از ياتاقان‌ها جهت مصارف دوراني با دور و دقت بالا مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در اين پژوهش روش‌هاي ريخته‌گري گريز از مرکز و پاشش قوس الکتريکي جهت اعمال پوشش بابيتي روي پوسته ياتاقان انتخاب شدند. در هر دو روش ابتدا لوله‌هاي ساخته شده از فولاد ساده کربني با قطر خارجي 110 ميلي‌متر و قطر داخلي 100 ميلي‌متر و ارتفاع 70 ميلي‌متر به‌عنوان پوسته ياتاقان آماده‌سازي شد و پس از آن آلياژ بابيتي به دو روش ذکر شده روي سطح پوسته‌ها اعمال شد. با توجه به نتايج آزمون پراش پرتو ايکس (XRD) و همچنين بررسي‌هاي ميکروسکوپي الکتروني روبشي (SEM) مجهز به طيف‌سنجي پراکندگي انرژي (EDS)، ساختار ميکروسکوپي بابيت شامل يک زمينه نرم Sn با فازهاي مربعي‌شکل و سوزني شکل Cu 6 Sn 5 پراکنده در فاز نرم مي‌باشد. مشاهده شد که ميزان تخلخل موجود در پوشش بابيتي اعمال شده به روش پاشش بيشتر از روش ريخته‌گري گريز از مرکز مي‌باشد و تقريباً 3 درصد مي‌باشد. با توجه به سرعت بالاي سرد شدن در روش پاشش قوس، ريزساختار بابيت تشکيل شده در اين روش به‌مراتب ريزدانه‌تر از بابيت اعمال شده به‌روش ريخته‌گري بود. با توجه به آزمون سختي‌سنجي، مقادير سختي براي پوشش بابيتي اعمال شده به روش پاشش حرارتي بيشتر بود به‌طوريکه مقدار ميانگين سختي براي بابيت اعمال شده به روش ريخته‌گري شده و پاشش شده به‌ترتيب 2/25 و 2/30 ويکرز بود. به‌عبارتي ميزان سختي براي پوشش بابيتي اعمال شده به روش پاشش 16 درصد افزايش داشته است که دليل اين امر سرعت شدن بالا در روش پاشش حرارتي و ريزدانه‌ شدن ساختار پوشش مي‌باشد. طبق رابطه هال-پچ ريز شدن دانه‌ها مي‌تواند موجب افزايش استحکام و سختي آلياژ مي‌گردد. آزمون استحکام پيوند دوفلزي نمونه‌ها نشان داد استحکام پيوند فصل مشترک پوشش بابيتي اعمال شده براي نمونه‌هاي ريخته‌گري و پاشش قوس به ترتيب 34 و 73 مگاپاسکال بود. همچنين ضخامت فصل مشترک براي نمونه‌هاي ريخته‌گري شده و پاشش شده به ترتيب 7 و 50 ميکرومتر بود. در روش پاشش قوس الکتريکي، برهمکنش نواحي سطحي فولاد زيرلايه با قطره‌هاي مذاب بابيتي تشکيل يک پيوند قوي‌تر را در بر داشت. آزمون سايش روي نمونه ها با مکانيزم رفت و برگشتي انجام شد. نتايج نشان داد که نمونه پوشش ايجاد شده به روش پاشش حرارتي مقاومت به سايش بهتري را از خود نشان مي دهد. کاهش وزن کمتر و ضريب اصطکاک پايين تر نشان دهنده مقاومت به سايش بهتر نمونه پوشش ايجاد شده با روش پاشش حرارتي مي باشد. بررسي سطوح سايش و ذرات سايشي با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي مجهز به طيف‌سنجي پراکندگي انرژي انجام شد. نتايج نشان داد که مکانيزم غالب سايش براي هر دو نمونه، سايش خراشان مي باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی