СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДЫША ПОДШИПНИКА Российский патент 1996 года по МПК F16C33/12 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при производстве подшипников скольжения мощных турбоагрегатов.

Важной проблемой при создании подшипников скольжения является обеспечение их надежной долговечной работы при минимальном коэффициенте трения.

Известен способ изготовления вкладыша подшипника скольжения, содержащего три концентрических слоя материалов, из которых наружный служит основой, внутренний антифрикционным и промежуточный подложкой для антифрикционного слоя, заключающийся в том, что подложку, выполненную из сплава, включающего олово, медь и алюминий, соединяют с основой методом плазменного напыления, а в состав антифрикционного слоя вводят дисульфид молибдена /1/.

Согласно известному способу в сплаве, из которого выполнена подложка, основным элементом является медь /89,5% / при содержании алюминия 9,5% а антифрикционный слой представляет собой смесь носителя, обладающего адгезионными свойствами по отношению к материалу подложки /эпоксидная смола, фенолы/, и твердой смазки /порошок графита, дисульфид молибдена/.

Такое выполнение вкладыша не позволяет использовать подшипники применительно к мощным турбинам, т.к. полимерные материалы, входящие в состав антифрикционного слоя, не обладают достаточной термической и механической прочностью при высоких нагрузках и повышенной температуре.

Целью изобретения является повышение прочности и долговечности подшипников скольжения при высоких нагрузках и температуре.

Для достижения этой цели в способе изготовления вкладыша подшипника скольжения, содержащего три концентрических слоя материалов, из которых наружный слой служит основой, внутренний -антифрикционным и промежуточный - подложкой для антифрикционного слоя, заключающемся в том, что подложку, выполненную из сплава, включающего олово, медь и алюминий, соединяют с основой методом плазменного напыления, а в состав антифрикционного слоя вводят дисульфид молибдена, упомянутые компоненты сплава подложки выбирают в следующем соотношении, мас.

Олово 6 20
Медь 0,6 1,0
алюминий Остальное,
в качестве основного компонента антифрикционного слоя используют металлический сплав в виде полученного ультразвуковым распылением порошка и смешивают его с дисульфидом молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.

Дисульфид молибдена 3 10
Металлический сплав Остальное,
а полученную смесь порошков наносят на подложку также методом плазменного напыления. При этом в качестве металлического сплава для антифрикционного слоя используют баббит.

Выполнение основного компонента антифрикционного слоя из металлического сплава с нанесением его в смеси с дисульфидом молибдена на подложку методом плазменного напыления значительно увеличивает прочностные свойства подшипника скольжения в условиях высоких температур. Получение указанного металлического сплава в виде порошка методом ультразвукового распыления обеспечивает однородность частиц порошка по форме и размеру, что улучшает адгезию смеси порошков при их нанесении на подложку методом плазменного напыления. Выполнение сплава подложки на основе алюминия вместо меди при указанном соотношении компонентов улучшает смачивающие свойства подложки по отношению к смеси порошков металлического сплава типа баббита и дисульфида молибдена, что также направлено на улучшение сцепления антифрикционного слоя с подложкой в процессе плазменного напыления
По описанному способу были получены следующие образцы вкладышей подшипников скольжения /см. таб. 1/.

Промежуточный след /подложка/ наносится на основу и внутренний /антифрикционный/ слой наносится на подложку методом плазменного напыления. При этом для нанесения на подложку антифрикционного слоя предварительно методом ультразвукового распыления получали порошок баббита, соединяли его при перемешивании в течение 6 ч с порошком дисульфида молибдена, после чего полученную смесь порошков наносили на подложку плазменным напылением.

При ультразвуковом распылении расплав баббита непрерывно подают в волновод-распылитель, который приводят в колебание в диапазоне ультразвуковых частот 18-22 кГц, что приводит к образованию частиц металлического порошка размером до 100 мк круглой или овальной формы, причем 90% частиц имеют размер в пределах 15-60 мк. В отличие от газового распыления ультразвуковое распыление обеспечивает более однородные по форме и размеру частицы порошка, что позволит улучшить качество антифрикционного слоя.

Плазменное напыление наиболее ответственного антифрикционного слоя производят в среде аргона в отличие от обычно применяемого напыления в смеси аргона с водородом с тем, чтобы обеспечить наиболее щадящий режим химического воздействия на дисульфид молибдена.

Полученные образцы вкладышей были испытаны в условиях сухого трения и в присутствии смазки на машинах СМТ-1.

Испытания проводили при нагрузке 20 кгс /200 Н/, скорости вращении 500 об/мин и площади контакта 1 см². В процессе испытаний определяли момент трения, температуру и износ неподвижного образца. При испытаниях в присутствии смазки неподвижные образцы были выдержаны в масле в течение 20 ч при комнатной температуре без добавления его в процессе испытаний. Во всех испытаниях в качестве контртела использовали ролики из материала марки Р2М ТУ 108-1029-81.

Результаты испытаний приведены в табл. 2. В качестве сравнения приведены испытания базового образца баббитового вкладыша, применяемого на подшипниках мощных паровых турбин.

Как видно из табл. 2, вкладыши подшипника, выполняемые по описываемому способу, обеспечивают существенное повышение прочности и улучшение антифрикционных свойств по сравнению с базовым образцом.

Использование: подшипники скольжения мощных турбоагрегатов. Сущность изобретения: вкладыш образовывают путем последовательного нанесения слоев олова в смеси с медью и аллюминием при их массовом содержании, мас.%: олово 6-20, медь 0,6-1,0, алюминий остальное, и баббита в смеси с дисульфидом молибдена при их массовом содержании, мас.%: дисульфид молибдена 3-10, баббит остальное. Нанесение смесей производят плазменным напылением. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ изготовления вкладыша подшипника, включающий образование последовательно расположенных концентрических слоев материала, из которых наружный слой соединяют методом плазменного напыления с промежуточным слоем, выполненным из сплава, включающего олово, медь и алюминий, который соединяют с внутренним антифрикционным слоем, выполненным из металлического сплава, в который введен дисульфид молибдена, отличающийся тем, что промежуточный слой выполняют из сплава, содержащего следующие компоненты в соотношении, мас.

Олово 6 12
Медь 0,6 1,0
Алюминий Остальное
антифрикционный слой наносят на промежуточный слой методом плазменного напыления в виде смеси порошков, полученной при распылении металлического сплава и добавлении дисульфида молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.

Дисульфид молибдена 3 10
Металлический сплав Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что распыление металлического сплава производят ультразвуковым методом.