바빗 (알로이)

Babbitt 금속 또는 베어링 금속은 플레인 베어링의 베어링 표면에 사용되는 여러 합금 중 하나이다.

원래 바빗 합금은 1839년 미국 매사추세츠 주 타운턴에서 아이작 바빗에^[1] 의해 발명되었다. 그는 자신의 합금 요리법 중 하나를 공개했지만 다른 것들은 영업 비밀로 했다.^[2] 다른 공식들은 나중에 개발되었다.^[3] 강조된 지 오래 된 (디젤 엔진이나 유스타치안 튜브와 같은) 다른 용어들과 마찬가지로, babbitt 금속이라는 용어는 종종 소문자로 스타일링된다.^[3][4] 후기는 다양한 베어링 합금, 납 또는 주석 기반 합금 또는 아연 다이캐스팅 금속을 나타낼 수 있기 때문에 "흰 금속"이라는 용어보다 선호된다.

바비비트 금속은 복잡한 다중금속 구조에서 얇은 표면층으로 가장 많이 사용되지만, 원래 사용했던 것은 주물 내부 벌크 베어링 재료였다. 바빗 금속은 갈기에 대한 저항성이 특징이다. Babbitt 금속은 부드럽고 쉽게 손상되기 때문에 베어링 표면에 적합하지 않을 수 있다. 그러나, 그것의 구조는 더 부드러운 금속으로 분산된 작은 단단한 결정체로 이루어져 있어, 그것은 금속 매트릭스 합성물이 된다. 베어링이 마모됨에 따라 부드러운 금속이 다소 침식되어 실제 베어링 표면을 제공하는 경질 높은 지점들 사이에 윤활유를 위한 경로가 형성된다. 주석을 부드러운 금속으로 사용할 경우 마찰로 주석을 녹여 윤활유 역할을 하므로 다른 윤활유가 없을 때 베어링이 마모되지 않도록 보호한다.

내연기관들은 순환하중을 견딜 수 있기 때문에 주로 주석 기반의 Babbitt 금속을 사용한다.

기존 Babbitt 베어링

전통적인 스타일의 바빗 금속 베어링에서는 주철 베개 블록이 샤프트 주위로 느슨한 핏으로 조립되며, 샤프트는 대략적인 최종 위치에 있다. 주철 베개 블록의 안쪽 면은 제자리에 주조되면서 베어링 금속을 위치시키는 열쇠를 형성하기 위해 드릴로 뚫는 경우가 많다. 샤프트는 방출제로 그을음으로 코팅되고 베어링 끝부분은 점토로 포장되며, 용융된 금속은 샤프트 주위의 캐비티에 주입되어 처음에는 베개 블록을 절반 정도 채운다. 베어링은 벗겨지고, 금속은 베개 블록의 윗면까지 다시 다듬어진다. 경화된 개비트 금속은 칼이나 날카로운 끌로 자를 수 있을 만큼 부드럽다.

하부 베어링의 표면을 보호하고 베개 블록의 캡을 샤프트에서 멀리 떨어뜨리기 위해 강철 심을 삽입한다. 진흙으로 끝단을 다시 봉한 후 더 많은 금속을 부어 베개 블록 캡 윗부분의 구멍을 통해 베개 블록의 캡을 채우게 되는데, 이것은 결국 윤활 구멍이 될 것이다.

그리고 나서 베어링의 두 반쪽은 심에서 갈라지고, 오일 구멍은 금속으로 제거되며, 오일 구멍은 새 베어링의 표면으로 잘려진다. 샤프트는 엔지니어의 청색으로 얼룩져 있고 베어링에서 회전한다. 베어링을 분해하면 파란색은 속이 빈 곳을 채우고 높은 곳을 비벼낸다. 높은 부분은 긁어내고, 그 과정이 반복되어, 균일하고 고르게 분포된 파란색 패턴이 샤프트를 제거했을 때 나타난다. 그런 다음 베어링을 청소하고 윤활하며 샤프트가 베어링에 단단히 고정되지만 결합되지 않도록 샤밍업한다. 그 다음 베어링은 저부하와 회전으로 심하게 윤활되어 단단한 베어링 표면을 노출하는 과정을 완료함으로써 "실행"된다. 쉬밍의 최종 조정 후, 매우 신뢰할 수 있고 높은 부하 성능의 베어링 결과가 나타난다.

저비용 전기모터가 등장하기 전, 수백 개의 Babbitt 베어링에서 작동하는 오버헤드 샤프트를 통해 중앙 엔진으로부터 공장을 통해 전력이 분배되었다.

윤활 실패는 베어링의 마찰로 열이 쌓이고, 결국 베어링 금속이 액화돼 베개 블록 밖으로 빠져나갈 수 있기 때문에 '런 베어링'이라는 표현도 이런 베어링 스타일에서 유래한다.

모던 바빗 베어링

1950년대 중반까지 주입된 Babbitt 베어링은 자동차 용도에 흔히 사용되었다. Babbitt는 형태를 이용하여 블록이나 캡에 부었다. 주석 기반의 Babbitts는 연결봉과 크랭크축에서 발견되는 충격 하중을 견딜 수 있기 때문에 사용되었다. 부은 밥빗 베어링은 얇게 유지되었다. 막대기와 뚜껑에는 바빗이 입을 때 벗겨낼 수 있는 심이 달려 있을 것이다. 포드는 각 캡과 밥빗에 0.002" 2개를 사용하는 것으로 알려졌는데, 86% 주석, 7% 구리, 7% 안티몬이었다(모델T의 원화 카탈로그 참조). 오늘날 사용되는 황동 심은 시간이 지남에 따라 압축되어 베어링 수명을 단축시키는 경향이 있기 때문에 강철 심이 사용되었다. 주입된 Babbitt 베어링은 일반적으로 교체가 필요하기 전에 5만 마일을 넘게 사용한다. 부은 밥빗 베어링도 우아하게 고장 나 장시간 주행이 가능한 것으로 알려져 있다. 베어링이 고장나더라도 크랭크축이 손상될 가능성은 없다.

좀 더 현대적인 관행에서, 현대 자동차 엔진의 크랭크축과 커넥팅 로드 빅 엔드 베어링은 베어링 캡에 키가 있는 교체 가능한 강철 셸로 만들어진다. 강철 껍질의 내부 표면은 청동 코팅으로 도금되어 있으며, 이 도금은 베어링 표면으로 Babbitt 금속의 얇은 층으로 차례로 코팅되어 있다.

이 백금속을 깔아놓는 과정을 밥베팅이라고 한다.

대체 베어링

많은 용도에서 볼 또는 롤러 베어링과 같은 롤링 요소 베어링은 Babbitt 베어링을 대체했다. 이러한 베어링은 평형 베어링보다 마찰계수가 낮을 수 있지만, 윤활유를 지속적으로 가압 공급하지 않고도 안정적으로 작동할 수 있는 것이 핵심 장점이다. 볼과 롤러 베어링은 방사형 및 축방향 추력을 모두 전달하는 데 필요한 구성에도 사용할 수 있다. 그러나 롤링 소자 베어링은 Babbitt와 같은 유체 필름 베어링에 의해 제공되는 유익한 댐핑 및 충격 하중 기능이 부족하다.

바빗 합금

산업 이름	ASTM 등급	평.	Sn	PB	CU	SB	로서	oth.	항복점, psiD(MPa)		존슨의 겉모습 탄성 한계 psi(MPa)E		멜팅 포인트 °F(°C)	적정 주입 온도 °F(°C)
									20°C(68°F)	100 °C(212 °F)	20°C(68°F)	100 °C(212 °F)
1번[5]	1		90–92	≤ 0.35	4–5	4–5			4400 (30.3)[6]	2650 (18.3)[6]	2450 (16.9)[6]	1050 (7.2)[6]	433 (223)[6]	825 (441)[6]
니켈 정품[5]	2	베어링 라이닝에 대한 가장 일반적인 산업 표준.	88–90	≤ 0.35	3–4	7–8			6100 (42.0)[6]	3000 (20.6)[6]	3350 (23.1)[6]	1100 (7.6)[6]	466 (241)[6]	795 (424)[6]
슈퍼 터프[5]	3		83–85	≤ 0.35	7.5–8.5	7.5–8.5			6600 (45.5)[6]	3150 (21.7)[6]	5350 (36.9)[6]	1300 (9.0)[6]	464 (240)[6]	915 (491)[6]
4급[5]	4		74–76	9.3–10.7	2.5–3.5	11–13
11급[5]	11		86–89	≤ 0.35	5–6.5	6–7.5
중압[5]	7		9.3–10.7	72.5–76.5		14–16	0.3–0.6		3550 (24.5)[6]	1600 (11.0)[6]	2500 (17.2)[6]	1350 (9.3)[6]	464 (240)[6]	640 (338)[6]
로열[5]	8		4.5–5.5	77.9–81.2		14–16	0.3–0.6		3400 (23.4)[6]	1750 (12.1)[6]	2650 (18.3)[6]	1200 (8.3)[6]	459 (237)[6]	645 (341)[6]
13급[5]	13		5.5–6.5	82.5–85		9.5–10.5	≤ 0.25
두라이트[5]	15		0.8–1.2	79.9–83.9		14.5–17.5	0.8–1.4

D 항복점의 값은 게이지 길이의[6] 0.125% 변형 시 응력 변형 곡선에서 구했다.

E Johnson의 겉보기 탄성 한계치는 곡선과 접선의 기울기가 원점[6] 기울기의 2/3배인 지점에서 단위 응력으로 간주된다.

Babbitt 선정의 베어링 과학

베어링의 Babbitt 라이닝의 엔지니어링은 일반적으로 기계 설계 중에 완료된다. 특정 직업에 적합한 Babbitt의 유형을 선택할 때 고려해야 할 여러 요소가 있는데, 그 중 가장 중요한 요소는 다음과 같다.

1. 축의 표면 속도
2. 베어링이 운반하는 데 필요한 하중

베어링의 크기에 비례하여 높은 부하를 받는다면 높은 주석 합금이 바람직하지만, 훨씬 느린 속도 작업과 덜 무거운 부하 베어링의 경우 납 기반 Babbitt를 사용할 수 있으며, 훨씬 더 경제적이라는 것은 의심의 여지가 없다.

1. 샤프트의 표면 속도: (샤프트를 원주적으로 하여 분당 이동하는 피트 수)

공식: (Pi x D x RPM) / 12 = S
예: 분당 1,400바퀴 회전하는 직경 2인치 축 표면 결정(RPM)
(Pi x D x RPM) / 12 = (3.1416 x 2 x 1,400) / 12 = 733.04 Ft/min

여기서: Pi = 3.1416, D = 축의 지름, S = 축의 표면 속도

2. 적재 베어링은 다음과 같이 운반해야 한다: (축의 중량과 축의 기타 직접 중량을 조합하여 평방 인치 당 파운드로 측정되는 중량)

공식: W / (ID x L.O.B.) = L
예: 2인치 I 베어링의 하중을 결정한다.D 베어링, 길이 5인치, 무게 3,100파운드
W / (I.D x L.O.B.) = 3,100 / (2 x 5) = 310 Lbs/sq.in

위치: W = 베어링에 의해 운반되는 총 중량, I.D = 베어링 내부 직경, L.O.B = 베어링 길이, L = 운반에 필요한 하중

Babbitt 베어링 선택

정밀한 계산이 필요하지는 않지만 다음과 같은 고려 사항도 고려해야 한다.

• 서비스 연속성
• 본딩 특성
• 냉각설비
• 윤활
• 청결
• 사용 중인 베어링의 유지보수 일정
• 예를 들어 정기적인 유지보수를 하지 않고 가혹한 환경에서 연속적으로 사용하는 베어링은 깨끗하고 가벼운 듀티 환경에서 간헐적으로 사용하는 베어링과 다른 Babbitt 및 윤활을 필요로 한다. 소위 예술이라 불리는 이 예술은 실제로 정비사의 경험과 베어링이 재건되는 경험의 응축이다.

만약 베어링이 수년 동안 잘 사용된다면, 베어링은 단순히 원래의 사양과 제형으로 다시 제작되어야 한다. 이 경우 정비사의 최대 관심사는 다음과 같다.

1. 베어링 표면 준비
2. 주석 처리 화합물 및 Babbitt 층의 접합 특성 및,
3. 하중 베어링 표면 준비 및 마감

에코밥비트

Eco-Babbitt는 기술적으로 Babbitt 금속이 아닌 90% Sn, 7% Zn, 3% Cu의 합금이다. Eco-Babbitt에 대한 자세한 내용은 솔더 합금을 참조하십시오.^[7]

참조

참고 문헌 목록

• Houghton Mifflin (2000). The American Heritage Dictionary of the English Language (4th ed.). Boston and New York: Houghton Mifflin. ISBN 978-0-395-82517-4..
• Oberg, Erik; Green, Robert E. (1996). Machinery's Handbook: A Reference Book for the Mechanical Engineer, Designer, Manufacturing Engineer, Draftsman, Toolmaker, and Machinist. Industrial Press. ISBN 9780831125752.

외부 링크

무료 사전인 위키트리노리에서 babbitt 금속이나 babbitt를 찾아보자.

• "How white metal is moulded to steam locomotive big-end bearings". Ropley, Mid Hants Railway. Archived from the original on 2011-10-09. Retrieved 2011-07-01.
• "How to Pour Babbitt Bearings". WikiHow.