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.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ВКЛАДЫШАХ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ | 1993 |
|
RU2076960C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ВКЛАДЫШАХ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ | 2000 |
|
RU2186269C2 |
МАТЕРИАЛ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ | 1993 |
|
RU2111280C1 |
Многослойный шатунный вкладыш коленчатого вала | 2023 |
|
RU2813220C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛА ДЛЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ | 2003 |
|
RU2244612C2 |
АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ РОМАНИТ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТ УЗЛА ТРЕНИЯ | 2001 |
|
RU2201431C2 |
ПОРОШКОВЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ | 2010 |
|
RU2528542C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ВКЛАДЫШАХ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ | 2006 |
|
RU2319049C1 |
АНТИФРИКЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ | 2002 |
|
RU2230238C1 |
Способ изготовления вкладышей подшипников скольжения | 1991 |
|
SU1771883A1 |
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.
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.
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Переносные ножницы | 1991 |
|
SU1780947A1 |
Устройство для электрической сигнализации | 1918 |
|
SU16A1 |
Авторы
Даты
1996-04-10—Публикация
1993-03-31—Подача