СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛА С АНТИФРИКЦИОННЫМ СПЛАВОМ НА АЛЮМИНИЕВОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК B23K20/04 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к получению биметаллических листов и полос из стали, плакированной антифрикционным сплавом на алюминиевой основе, предназначенных для изготовления подшипников скольжения.

Известен способ изготовления биметалла для вкладышей подшипников скольжения (RU 2244612 С2, В 23 К 20/04), включающий подготовку поверхностей исходных материалов, сборку пакета, плакирование путем холодной прокатки с обжатием 50-70%, термообработку, пакет собирают из слоев стали и омедненной с двух сторон бронзы, толщину слоев меди в омедненной бронзе определяют из условия обеспечения в готовом биметалле медного подслоя толщиной не более 60-80 мкм, биметалл для вкладышей подшипников скольжения изготавливают по технологической схеме и на оборудовании для холодной прокатки биметалла сталь-сплав АО20-1, термообработку осуществляют при температуре 610-630°С в среде защитного газа.

Однако данный способ не позволяет получить биметалл с антифрикционным сплавом на алюминиевой основе толщиной более 6,2 мм.

За ближайший аналог принят способ изготовления биметалла для вкладышей скольжения (Засуха П.Ф. Биметаллический прокат / П.Ф.Засуха, В.П.Корщиков, О.Б.Бухвалов, А.А.Ершов. - М.: Металлургия, 1971, - 264 с.), включающий подготовку стальной основы путем последовательного травления, промывки, зачистки, сушки, калибровки, обрезки кромок, резки на мерные длины, химического обезжиривания, отжига и зачистки контактной поверхности, подготовку плакирующего слоя путем химического обезжиривания и зачистки контактной поверхности, сборку пакетов, холодное плакирование, правку биметаллического подката, промежуточный отжиг, прокатку на готовый размер, правку, окончательный отжиг, резку на готовый размер и контроль качества биметалла.

Недостатком данного способа является также невозможность получения биметалла с антифрикционным сплавом на алюминиевой основе толщиной более 6,2 мм.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления биметалла для вкладышей подшипников скольжения, включающем подготовку стальной основы из сталей марок 08ПС, Ст3, Ст10 путем раскроя стали, обработки кромок, отжига, правки полос, двухсторонней шлифовки, зачистки контактной поверхности, сборку пакетов, холодное плакирование, правку биметаллического подката, отжиг, резку на готовый размер и контроль качества. Подготовка стальной основы включает обработку полос по торцам, отжиг, правку, двухстороннюю шлифовку по плоскости, зачистку контактирующей поверхности. Отжиг стальной основы производят при температуре 690° С в течение 24 часов. Плакирование до необходимого размера осуществляется с обжатием 41-43% в один проход.

Способ осуществляется следующим образом.

Для получения биметалла берут стальную основу и плакирующий антифрикционный сплав на алюминиевой основе. Предварительно стальную основу подвергают раскрою стали, обработке стальных полос по торцам, отжигу стальных полос в конвейерной электропечи с защитной атмосферой, правкой стальных полос и двухсторонней шлифовкой полос стали по плоскости, зачисткой контактной поверхности стального основания. Плакирующий слой обезжиривают и зачищают контактную поверхность. Из подготовленных - стальной основы и плакирующего слоя собирают пакеты для холодного плакирования, которое проводят с обжатием 41-43% в один проход. После прокатки биметаллические полосы отжигают в электропечах, правят и осуществляют зачистку стальной основы, режут на заданные размеры и осуществляют контроль качества.

Технический результат - улучшение качества биметалла и расширение технологических возможностей за счет увеличения номенклатуры по толщине биметалла.

Пример. Условное обозначение биметалла сталь + антифрикционный сплав АО20-1 размером 9,8^+0,22×8,4^±0,14×155 мм, где 9,8^+0,22 - общая толщина биметалла, 8,4^±0,14 - толщина стального основания в биметалле, 155 мм - ширина биметаллической полосы.

Биметалл для вкладышей подшипников скольжения сталь + антифрикционный сплав АO20-1 размером 9,8^+0,22×8,4^±0,14×155 мм получаем способом холодного плакирования.

Для получения биметалла используем холоднокатаную сталь марки Ст10 толщиной 16 мм, холоднокатаный сплав АO20-1 толщиной 2,6^+0,05 мм.

Стальную основу подвергаем раскрою стали, обработке полос по торцам на продольно-строгательном станке, получая стальные полосы размером 16×155×1450 мм, отжигу в защитной атмосфере при температуре 690°С, правке полос стали, двухсторонней шлифовке полос по плоскости до толщины стали 14,25 мм и зачистке контактной поверхности стали шлифовальной бесконечной лентой 3050×215 зерно 50 ТУ У3.02-0022225-015-95. Шероховатость зачищенной поверхности должна быть в пределах Ra 6,3÷12,5 мкм по ГОСТ 2789-73.

Плакирующий слой - холоднокатаный сплав АO20-1 подвергаем обезжириванию в трихлорэтилене в специальной установке для удаления жировых пятен и зачистке контактной поверхности тремя вращающимися щетками, изготовленными из стальной проволоки диаметром 0,3 мм до металлического блеска.

После зачисток контактных поверхностей стальной основы и плакирующего слоя сплава АО20-1 формируем из них пакеты сталь размером 14,25×155×1450 мм + сплав АO20-1 размером 2,6×153,5×1450 мм. Общая толщина пакета 16,85 мм. Прокатка биметаллических полос производится в один проход с обжатием 41-43% на прокатном стане ДУО 900. После холоднокатаные биметаллические полосы подвергаем отжигу в туннельной электропечи при температуре 355°С в течение 2 часов 45 минут при набранной температуре. Назначение отжига - снятие внутренних напряжений после проката и для равномерного распределения структурных составляющих в биметалле. Отожженные биметаллические полосы со стороны стальной основы подвергаем зачистке вращающимися стальными проволочными щетками, проверке качества биметалла, резке в заданный размер и консервации.

Проверка качества биметалла со сплавом АO20-1 размером 9,8^+0,22×8,4^+0,14×155 мм, партия № 95 включает:

1. Проверку геометрических параметров биметаллических полос:

- толщины полосы - 9,8^+0,22мм - микрометр МЛ ГОСТ 6507-90;

- ширины полосы - 155 мм - линейка металлическая ГОСТ 427-75;

- длины полосы - 1450 мм - рулетка L=3 м ГОСТ 7502-98.

2. Проверку соотношения слоев в биметалле:

- общая толщина биметалла - 9,8^+0,22 мм - микрометр МЛ ГОСТ 6507-90;

- толщина антифрикционного слоя - 1,4^±0,14 мм - индукционный толщиномер НАТИ №7034 или прибор измерения геометрических параметров многофункциональный Константа К5;

- толщина стального основания - определяется математическим расчетом:

толщина стального основания = общая толщина биметалла - толщина антифрикционного слоя, т.е. 9,8^+0,22 мм - 1,4±^0,14=8,4^±0,14 мм;

- толщина технологического подслоя алюминия - 0,10÷0,11 мм - определяется металлографически на шлифах.

3. Проверку качества сцепления слоев в биметалле, производится по методике ТУ 23.1.142-98:

- испытание прочности сцепления слоев при проверке на срез сдвигом при помощи тензометра - 8,8÷9,2 кгс/мм²;

- с помощью пневмозубила.

4. Проверку химического состава антифрикционного сплава в биметалле:

- ГОСТ 14113-78 Сплавы алюминиевые антифрикционные. Марки;

- Олово - 19% - Методика выполнения измерений содержания олова МВИ 1-2004;

- Медь - 0,80% - ГОСТ 11739.13-98. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения меди;

- Железо - 0,24% - ГОСТ 11739.6-98. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения железа;

- Титан - 0,048÷0,056% - ГОСТ 11739.20-99. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения титана;

- Кремний - 0,12% - ГОСТ 11739.7-99. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения кремния;

- Цинк - 0,11% - ГОСТ 11739.13-98. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения цинка.

5. Проверку твердости стального основания по ГОСТ 9013-59.

- Твердомер Роквелла ТК-2 ГОСТ 9013-59- 88; 90; 88 HRb.

6. Проверку твердости антифрикционного сплава по ГОСТ 9012-59.

- Твердомер Бринелля ТШ-2М ГОСТ 9012-59 - 31,5; 31,7; 31,7.

7. Проверку шероховатости стального основания по ГОСТ 2789.

- Профилометр мод. 283 ГОСТ 19300-86 или профилометр мод. 171621.

Изобретение может быть использовано при получении биметаллических листов и полос из стали, плакированной антифрикционным сплавом на алюминиевой основе, толщиной более 6,2 мм, предназначенных для изготовления подшипников скольжения. При подготовке стальной основы полученные полосы обрабатывают по торцам на продольно-строгальном станке и отжигают в защитной атмосфере при 690°С. Затем осуществляют правку полос, их двухстороннюю шлифовку и зачистку контактной поверхности до шероховатости в пределах Ra 6,3-12,5 мкм. После подготовки плакирующего слоя и сборки пакета производят его холодную прокатку в один проход с обжатием 41-43% и правку биметаллического подката. После дальнейшего отжига при температуре 355°С в течение 2 ч 45 мин проводят резку на готовый размер и контроль качества. Способ обеспечивает улучшение качества биметалла и расширение технологических возможностей за счет увеличения номенклатуры по толщине биметалла. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления биметалла для вкладышей подшипников скольжения, состоящего из стальной основы и плакирующего слоя из антифрикционного сплава на алюминиевой основе, толщиной более 6,2 мм, включающий подготовку стальной основы путем раскроя стали, обработки полос по торцам на продольно-строгальном станке, отжига в защитной атмосфере при 690°С, правки полос, двухсторонней шлифовки полос и зачистки контактной поверхности до шероховатости в пределах R_a 6,3-12,5 мкм, подготовку плакирующего слоя, сборку пакета, холодную прокатку пакета в один проход с обжатием 41-43%, правку биметаллического подката, его отжиг при температуре 355°С в течение 2 ч 45 мин, резку на готовый размер и контроль качества.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стальную основу выполняют из стали марок 08ПС, или Ст3, или Ст10, а плакирующий слой - из сплава АO20-1.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что двухстороннюю шлифовку и зачистку контактной поверхности полос стальной основы производят шлифовальной бесконечной лентой 3050×215 с зерном 50.