Способ нанесения антифрикционного покрытия на стальные тонкостенные вкладыши подшипников скольжения Российский патент 2018 года по МПК F16C33/04 F16C33/06 F16C33/14 

Изобретение относится к машиностроению, судостроению и судоремонту и может быть применено для изготовления и восстановления подшипников скольжения.

Известен способ получения антифрикционного покрытия на тонкостенных стальных вкладышах опор скольжения (Патент РФ №2076960), включающий нанесение смеси порошков и ее термическое соединение с поверхностью вкладыша, при этом термическое соединение смеси порошков с поверхностью вкладыша ведут послойно методом газотермического напыления с последующей электроконтактной обработкой токопровбдящим роликом слоев напыляемого материала, кроме наружных слоев толщиной 150 200 мкм, при обеспечении расстояния между струей газотермического напыления и токопроводящим роликом, равного не менее одной четверти окружности последнего, и равенства ширины ролика диаметру пятна напыления, при этом в качестве смеси порошков используют порошок алюминиевого сплава в виде частиц сферической формы, полученных путем распыления этого расплава струей азота в атмосферу азота при следующем соотношении его компонентов.

Недостатком данного способа является то, что в частицах изготавливаемой смеси порошковых материалов возникает электроконтактная коррозия, что снижает коррозионную стойкость и антифрикционные свойства покрытия, т.е. снижает технический ресурс вкладышей опор скольжения.

Известен способ получения антифрикционного покрытия на стальных тонкостенных вкладышах опор скольжения (патент РФ №2186269), включающий послойное плазменное напыление смеси порошковых материалов олова, меди, лантана и алюминия с последующей электроконтактной обработкой каждого слоя. Каждый из компонентов смеси в процессе напыления подают друг от друга отдельно под срез сопла плазмотрона по соответствующим трубопроводам, оси которых разнесены друг относительно друга на 120°.

К недостаткам этого способа следует отнести следующее: напыление смеси порошков дает неравномерную структуру покрытия, обусловленную неравномерностью распределения компонентов смеси порошков в напыляемых слоях, что снижает качество покрытия, его антифрикционные свойства; при послойной электроконтактной обработке упрочняются только границы раздела подложка-покрытие и межслойные границы, а не весь объем покрытия, что не обеспечивает необходимую усталостную прочность, и, соответственно снижает срок службы изделия.

Задачей изобретения является усовершенствование способа нанесения антифрикционного покрытия, обеспечивающего увеличение срока службы антифрикционных покрытий вкладышей опор скольжения.

Техническим результатом изобретения увеличение прочностных характеристик покрытия.

Технический результат достигается тем, что способ получения антифрикционного покрытия на стальных тонкостенных вкладышах опор скольжения с помощью высокоскоростного газопламенного напыления, при этом напыление проводят в защитной атмосфере предварительно механически активированным порошком cBN-Co-Mo, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

cBN - 70-80,

Со - 10-15,

Мо - 10-15,

с толщиной покрытия 0,8-1,2 мм, с последующим ультразвуковым воздействием на расплавленный порошок в зоне напыления с частотой ультразвуковых колебаний 35-40 кГц и механической обработкой.

При этом механически активированный порошок cBN-Co-Mo используют с размером частиц 10-30 мкм.

Высокоскоростное газопламенное напыление осуществляли при углах наклона горелки 60-80°.

В качестве защитной атмосферы при высокоскоростном газопламенном напылении используют аргон.

В процессе высокоскоростного газопламенного напыления механически активированных порошков происходит выделение энергии, накопленной в процессе механической активации, что обеспечивает более надежную адгезию с основой и между слоями и повышенные прочностных свойств покрытия, а высокая скорость напыления обеспечивает формирование наноразмерной структуры.

Пример 1.

Проводится механическая активация порошка cBN-Co-Mo при следующем содержании компонентов, масс. %: cBN (эльбор) 70, Со - 15, Мо - 15, подвергают перемешиванию и измельчению в шаровой мельнице с использованием мелющих тел (в виде шаров), содержащих WC-CrC-Ni. Механическая активация порошков осуществляется в шаровой мельнице АГО-2У. Загрузка и обработка порошка производится в инертной атмосфере (среда аргона), со следующими параметрами: частота вращения барабана 1300 мин^-1, частота вращения водила 950 мин^-1, диаметр шаров 6 мм, время работы 15 мин. После чего проводится высокоскоростное газопламенное напыление в защитной атмосфере (среда аргона) механически активированного порошка. В камере при помощи вакуумного насоса создается вакуум, далее этот вакуум заполняется аргоном из металлического баллона. Далее механически активированный порошок из cBN-Co-Mo засыпают в порошковый дозатор, связанный шлангами подачи порошка к соплу газопламенной горелки, при этом угол наклона горелки составляет 60-80°.

Антифрикционное покрытие на стальных тонкостенных вкладышах опор скольжения получаю следующим образом: производится напыление слоя механически активированного порошка с эффектом памяти формы cBN-Со-Мо при следующем содержании компонентов, масс. %: cBN (эльбор) 70, Со - 15, Мо - 15, толщиной 0,8 мм на стальной тонкостенный вкладыш опор скольжения и осуществляют ультразвуковое воздействие с частотой ультразвуковых колебаний 35-40 кГц на расплавленный порошок в зоне напыления, затем последующую механическую обработку.

Результаты испытаний на многоцикловую усталость покрытий подтвердили повышение прочностных характеристик.

Таблица 1 - Сравнительные данные результатов испытаний высокоскоростного газопламенного нанесения покрытия

Как видно из таблицы 1, полученное антифрикционное покрытие на стальных тонкостенных вкладышах опор скольжения обладает повышенными прочностными характеристиками.

Изобретение относится к машиностроению, судостроению и судоремонту и может быть применено для изготовления и восстановления подшипников скольжения. Способ получения антифрикционного покрытия на стальных тонкостенных вкладышах опор скольжения с помощью высокоскоростного газопламенного напыления заключается в том, что напыление проводят в защитной атмосфере предварительно механически активированным порошком cBN-Co-Mo, при следующем соотношении компонентов, мас.%: cBN 70-80; Со 10-15; Мо 10-15, с толщиной покрытия 0,8-1,2 мм, с последующим ультразвуковым воздействием на расплавленный порошок в зоне напыления с частотой ультразвуковых колебаний 35-40 кГц и механической обработкой. При этом механически активированный порошок cBN-Co-Mo используют с размером частиц 10-30 мкм. Высокоскоростное газопламенное напыление осуществляли при углах наклона горелки 60-80°. В качестве защитной атмосферы при высокоскоростном газопламенном напылении используют аргон. Технический результат: увеличение прочностных характеристик покрытия. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Способ получения антифрикционного покрытия на стальных тонкостенных вкладышах опор скольжения с помощью высокоскоростного газопламенного напыления, отличающийся тем, что напыление проводят в защитной атмосфере предварительно механически активированным порошком cBN-Co-Mo при следующем соотношении компонентов, мас.%:

cBN - 70-80,

Со - 10-15,

Мо- 10-15,

с толщиной покрытия 0,8-1,2 мм, с последующим ультразвуковым воздействием на расплавленный порошок в зоне напыления с частотой ультразвуковых колебаний 35-40 кГц и механической обработкой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что механически активированный порошок cBN-Co-Mo используют с размером частиц 10-30 мкм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высокоскоростное газопламенное напыление осуществляют при углах наклона горелки 60-80°.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве защитной атмосферы при высокоскоростном газопламенном напылении используют аргон.