СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F16C33/04 

Описание патента на изобретение RU2057973C1

Изобретение относится к машиностроению, судостроению и судоремонту, в частности может использоваться для изготовления и восстановления вкладышей подшипников скольжения дизельных двигателей.

Известны конструкции вкладышей подшипников скольжения, состоящих из стальной подложки, на которую методами центробежного или кокильного литья наносится слой оловянно-свинцовистой бронзы или баббита [1]
Недостатками таких подшипников являются их склонность к схватыванию при больших удельных нагрузках, а у баббитовых это низкая усталостная прочность и несущая способность.

За прототип принят способ изготовления вкладышей подшипников скольжения [2] Известный способ включает плазменное напыление антифрикционных слоев из бронзовых порошков на стальную основу тонкостенного вкладыша. После плазменного напыления рабочий слой имеет мелкопористую структуру, позволяющую удерживать масло на рабочей поверхности в условиях недостаточной смазки, например, при пуске двигателя.

Недостатком известного способа является то, что для плазмообразования используется инертный газ аргон и его смеси, который при напылении не может обеспечить надежной защиты расплавленных частиц порошка от кислорода воздуха. Это ведет к окислению частиц, формирующих покрытие и, как следствие, к уменьшению адгезии покрытия к подложке. Кроме того, известный способ изготовления вкладышей предусматривает для повышения антифрикционных свойств пропитку покрытия серусодержащими растворами, их нагрев и выдержку при определенной температуре, что усложняет и удлиняет технологический цикл. Другими недостатками аргона являются его дефицитность и дороговизна.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Изменение соотношения между углеводородами и углекислым газом в плазмообразующей смеси позволяет изменять окислительно-восстановительный потенциал плазменной струи, в которой происходит плавление и транспортировка порошка. Это, как показал анализ состава покрытий, позволяет путем подбора режима вести процесс в неокислительной атмосфере и даже науглероживать поверхностный слой частиц, слагающих покрытие.

Минимальное окисление контактирующих поверхностей частиц позволяет увеличить адгезионно-когезионную прочность плазменного покрытия.

Улучшение антифрикционных свойств бронзового покрытия достигается введением в исходную порошковую смесь порошка графита, плакированного тонким (2-4 мкм) слоем медно-никелевого сплава или никеля. Графит при этом выполняет роль твердой смазки, а плакирующий слой металла обеспечивает связь графитовых частиц с покрытием. Плазменное напыление графитсодержащего порошка позволяет создать условия, при которых исключается окисление графита в высокотемпературной плазменной струе.

Таким образом, при плазменном напылении механической смеси бронзового и графитсодержащего порошков на стальную основу образуется покрытие, состоящее из прочносвязанной с подложкой бронзовой матрицы и равномерно распределенных в матрице чешуек графита, выполняющих функции твердой смазки. Соотношение между объемами бронзового и графитсодержащего порошков в смеси должно быть 2:1. Избыток графита уменьшает когезионную прочность покрытия делает его рыхлым, что при достижении нагрузки 100 кг/см2 вызывает осыпание покрытия и его быстрый износ. Уменьшение содержания графитового порошка в покрытии вызывает увеличение коэффициента трения и рост температуры в контакте до 100оС при меньшей удельной нагрузке.

П р и м е р. Для испытаний был взят плазмотрон ПВК с постоянно возобновляющимся катодом из плазмообразующей смеси углеводородов и углекислого газа (СН4+СО2).

Покрытия напылялись из смеси порошков оловянно-свинцовистой бронзы и плакированного графита, взятых в разных соотношениях, через подслой из порошка Ni Al, подложкой служила сталь 20.

Режим напыления: ток дуги 130А, напряжение на дуге 140 В. Расход плазмообразующей смеси газов 1,2-1,5 м3/ч. При этом в смеси, обогащенной углеводородами, соотношение СО2:CH4 было 1:1, в смеси, обогащенной окислителем, СО2: CH4= 5: 1. Дистанция напыления составляла 150-180 мм, толщина слоя покрытия ≈0,5-0,7 мм.

Угол загиба покрытия, нанесенного в плазмообразующей смеси, обогащенной окислителем (углекислым газом) составил ≈30о до растpескивания покрытия, а при обогащении восстановителем (углеводороды) угол загиба до растрескивания 110-120о, что выше требований ОСТ 24.067.40-84 (см. табл.1).

Коэффициент трения покрытий определялся на машине трения по методу "ролик-колодка". Колодка изготавливалась из нормализованной стали 45 и прижималась к ролику с нанесенным на него покрытием. Термопарой замерялась температура в зоне трения, которая по условиям эксплуатации не должна превышать 100оС.

Результаты испытаний коэффициента трения приведены в табл.2.

Как видно из примеров, приведенных в табл.1 и 2, использование обогащенной углеводородами смеси позволяет увеличить угол загиба пластины с покрытием в 2-3 раза по сравнению с прототипом. Использование смеси порошков бронзы и плакированного графита позволяет увеличить нагрузку в подшипнике до 100 кг.см2 при одинаковой с прототипом температуре в контакте ролик-колодка (100оС), при этом коэффициент трения Ктр меньше, чем у прототипа.

Похожие патенты RU2057973C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ВКЛАДЫШАХ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ 1993
  • Кормышов Е.И.
  • Абрамов Г.А.
  • Сычков Ю.Ф.
  • Володин В.И.
  • Хмелевская В.Б.
  • Погодаев Л.И.
  • Захаров Н.И.
  • Текучев А.И.
RU2076960C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ВКЛАДЫШАХ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ 2000
  • Леонтьев Л.Б.
  • Седых В.И.
  • Хмелевская В.Б.
  • Юзов А.Д.
RU2186269C2
МАТЕРИАЛ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ 1993
  • Гопиенко В.Г.
  • Черепанов В.П.
  • Хмелевская В.Б.
  • Сычков Ю.Ф.
  • Абрамов Г.А.
  • Алексеев С.В.
  • Захаров Н.И.
RU2111280C1
Многослойный шатунный вкладыш коленчатого вала 2023
  • Буянов Алексей Игоревич
  • Буянов Игорь Михайлович
  • Мельников Анатолий Васильевич
RU2813220C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛА ДЛЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ 2003
  • Плужников Ю.В.
  • Колмаков А.В.
  • Тюлин М.Н.
  • Алексеев Ю.Г.
  • Пудовкин А.П.
RU2244612C2
АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ РОМАНИТ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТ УЗЛА ТРЕНИЯ 2001
  • Романов Сергей Михайлович
  • Романов Дмитрий Сергеевич
RU2201431C2
ПОРОШКОВЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ 2010
  • Потехин Борис Алексеевич
  • Илюшин Владимир Владимирович
  • Кочугов Сергей Петрович
RU2528542C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ВКЛАДЫШАХ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ 2006
  • Леонтьев Лев Борисович
  • Хмелевская Ванда Болиславовна
  • Рассказова Надежда Анатольевна
RU2319049C1
АНТИФРИКЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ 2002
  • Левченко В.А.
  • Матвеенко В.Н.
  • Дроздов Ю.Н.
  • Буяновский И.А.
  • Петрова И.М.
  • Игнатьева З.В.
RU2230238C1
Способ изготовления вкладышей подшипников скольжения 1991
  • Хмелевская Ванда Болеславовна
  • Сапожников Юрий Леонидович
  • Егоров Михаил Дмитриевич
  • Погодаев Леонгард Иванович
  • Захаров Николай Иванович
SU1771883A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 057 973 C1

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Использование: изготовление и восстановление вкладышей подшипников скольжения дизельных двигателей. Сущность изобретения: на стальное основание наносят несущий антифрикционный слой из порошка бронзы методом плазменного напыления. К порошку бронзы в соотношении 2 : 1 добавляют графит, плакированный сплавом медь-никель, а напыление производят с помощью плазматрона с постоянно возобновляющимся катодом в плазмообразующей смеси углекислого газа и углеводородов, обогащенной углеводородами. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 057 973 C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ, включающий нанесение на стальное основание несущего антифрикционного слоя из порошка бронзы методом плазменного напыления, отличающийся тем, что к порошку бронзы добавляют в соотношении 2 1 графит, плакированный сплавом медь-никель, а напыление проводят плазмотроном с постоянно возобновляющимся катодом в плазмообразующей смеси углекислого газа и углеводородов, обогащенной углеводородами.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2057973C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Переносные ножницы 1991
  • Найдорф Виктор Аркадьевич
SU1780947A1
Устройство для электрической сигнализации 1918
  • Бенаурм В.И.
SU16A1

RU 2 057 973 C1

Авторы

Першин В.А.

Столпнер М.Е.

Хмелевская В.Б.

Даты

1996-04-10Публикация

1993-03-31Подача