دیدگاه مهندسی: تکامل آلیاژهای برنز در بلبرینگ‌های دریایی با کارایی بالا-

در حوزه معماری دریایی و مهندسی دریایی، لوله عقب بسیار بیشتر از یک تکیه گاه ساختاری ساده است. این یک سیستم قبیله شناختی پیچیده است. همانطور که کشتی‌ها سریع‌تر، سنگین‌تر و کارآمدتر می‌شوند، تقاضا برای موادی که محور پروانه را پشتیبانی می‌کنند به‌طور تصاعدی افزایش می‌یابد.

این غواصی عمیق فنی به بررسی علم مواد در پشت سر می‌پردازدآلیاژهای برنز دریایی، تجزیه و تحلیل چرایی ترکیبات متالورژیکی خاص برای انتخاب شده استطراحی بلبرینگ لوله عقبو چگونه آنها با واقعیت های خشن اقیانوس مبارزه می کنند.
 

زمانی که مهندسان مشخص می کنندلوله برنز استرنآنها تعادل قدرت، مقاومت در برابر خوردگی و ماشین کاری را در اولویت قرار می دهند. در حالی که فولاد استحکام کششی بالایی دارد، اما فاقد مقاومت ذاتی در برابر خوردگی مورد نیاز برای کاربردهای غوطه ور بدون پوشش های گران قیمت است.

برنز، به‌ویژه آلیاژهای مبتنی بر مس-مجموعه‌ای از ویژگی‌ها را ارائه می‌دهد:

• سازگاری گالوانیکی:برنز در مقیاس گالوانیکی نسبت به فولاد به آب دریا نزدیکتر است و خطر خوردگی تهاجمی را هنگام جفت شدن با شفت های فولادی ضد زنگ کاهش می دهد.
• قابلیت جاسازی:ساختار مواد به ذرات کوچک (ماسه، سیلت) اجازه می دهد تا به جای اینکه شفت چرخان را به ثمر برسانند، اندکی در سطح قرار گیرند.
• هدایت حرارتی:برای دفع گرمای حاصل از اصطکاک در یاتاقان ضروری است.

همه برنزها برابر نیستند. انتخاب آلیاژ به طور قابل توجهی بر عملکرد آن تأثیر می گذاردلوله های استرن دریایی.

1. برنز منگنز (برنج با کشش بالا)
اغلب استاندارد صنعتی برای برنامه های کاربردی سنگین-. علیرغم نام، از نظر فنی برنجی (مس-روی) با منگنز، آلومینیوم و آهن اضافه شده است.

• خواص:استحکام کششی بسیار بالا و مقاومت عالی در برابر خوردگی توسط آب دریا.
• کاربرد:ایده آل برای کشتی های تجاری بزرگ ولوله‌های عقب سنگین-که در آن بار سازه نگرانی اصلی است.

2. برنج دریایی (قلع برنج)
یک آلیاژ کلاسیک حاوی تقریباً 60٪ مس، 39٪ روی و 1٪ قلع.

• خواص:افزودن قلع مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد، به ویژه در برابر روی زدایی (شستشوی روی از آلیاژ).
• کاربرد:در سخت افزار عمومی دریایی و{0}}لوله های عقب با بار متوسط ​​معمول است.

3. آلومینیوم برنز
انتخاب برتر برای محیط های شدید.

• خواص:استحکام برتر، قابل مقایسه با فولاد، با مقاومت استثنایی در برابر خوردگی اسیدی و قلیایی. همچنین خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ می کند.
• کاربرد:در آب‌های بسیار تهاجمی یا جاهایی که محدودیت‌های فضا نیاز به لوله کوچک‌تر و قوی‌تر دارند (نسبت استحکام-به-به وزن بیشتر) استفاده می‌شود.

راطراحی بلبرینگ لوله عقبیک سیستم تعامل بین لوله ثابت (یا آستر) و شفت دوار است.

• لاینر:در بسیاری از طرح های مدرن، یک آستین برنزی به عنوان آستر داخل یک لوله فولادی عمل می کند. برنز سطح یاتاقان را فراهم می کند.
• روغن کاری:انتخاب آلیاژ روش روانکاری را دیکته می کند.
• روغن-روغنکاری شده:معمولاً از یاتاقان های فلزی سفید یا لاستیک مصنوعی در داخل لوله برنز استفاده می کند. به سیستم های آب بندی پیچیده (لپ سیل) نیاز دارد.
• آب-روغنکاری شده:اغلب از یاتاقان های لاستیکی یا توردون (پلیمر) استفاده می کند. آلیاژ برنز باید در برابر خوردگی بسیار مقاوم باشد زیرا در تماس مستقیم با آب دریا است.

یکی از حیاتی ترین جنبه هایتعمیر و نگهداری لوله استرنو طراحی مدیریت خوردگی گالوانیکی است. هنگامی که دو فلز غیر مشابه در یک الکترولیت (آب دریا) غوطه ور می شوند، یک واکنش الکتروشیمیایی رخ می دهد.

• خطر:اگر لوله عقب از فلز "نجیب تر" (مانند فولاد ضد زنگ) ساخته شده باشد و شافت آن نجیب کمتری داشته باشد، شفت به سرعت خورده می شود. برعکس، اگر لوله بیش از حد فعال باشد، تحلیل می رود.
• راه حل:برنز به عنوان حد وسط عمل می کند. با این حال، زمین مناسب و استفاده از آندهای قربانی (روی یا آلومینیوم) برای محافظت ازلوله برنز استرنو محور پروانه

تکامللوله های استرن دریاییبه سمت راه حل های ترکیبی حرکت می کند.

• آسترهای پلیمری:جایگزینی لاستیک سنتی با پلیمرهای پیشرفته که ضریب اصطکاک کمتر و عمر طولانی تری دارند.
• آلیاژهای روان کننده خود{{0}:فرمول‌های جدید برنزی با روان‌کننده‌های جامد (مانند گرافیت) برای کاهش اتکا به سیستم‌های روان‌کاری روغن و نگرانی‌های زیست‌محیطی در مورد نشت روغن در حال توسعه هستند.

انتخاب مواد مناسب اولین قدم در تضمین طول عمر کشتی است. چه مقاومت کششی بالا-برنز منگنز یا مقاومت در برابر خوردگی آلومینیوم برنز، درک این مواردآلیاژهای برنز دریاییبرای هر مهندس دریایی حیاتی است.