Способ получения поверхности трения Советский патент 1991 года по МПК F16C33/12 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нанесению защитных покрытий в вакууме для получения поверхностей трения.

Цель изобретения - улучшение рабочих характеристик поверхности трения путем снижения шероховатости.

На фиг. 1 изображен элемент подпятника с рабочей поверхностью, имеющей требуемую . шероховатость и плоскостность; на фиг. 2 - маскирующий шаблон с одной из разновидностей формы прорезей, план; на фиг. 3 - элемент подшипника с наложенным на его рабочую поверхность маскирующим шаблоном, разрез; на фиг. 4 - элемент подшипника с маскирующим шаблоном и нанесенным вспомогательным слоем, разрез; на фиг. 5 - элемент подшипника после удаления маскирующего шаблона, сечение; на фиг. 6 - элемент подшипника после нанесения на его поверхность твердого износостойкого покрытия, сечение; на фиг. 7 - элемент подшипника после механической обработки его рабочей поверхности, сечение; на фиг. 8 - элемент подшипника с покрытием после стравливания вспомогательного слоя, сечение.

Способ осуществляется следующим образом.

На рабочей поверхности основы 1 механическим или любым другим способом создается требуемая конструктором достаточно низкая шероховатость Rai и высокая плоскостность. Затем на поверхность укладывается маскирующий шаблон 2 и закрепляется. На основу с маской производится напыление вакуумным ионно-плазменным или иными методами вспомогательного слоя 3, который осаждается как на поверхность маски, так и на рабочую поверхность

О

о

00

VJ

Os

основы через сквозные отверстия (прорези) в шаблоне. Затем шаблон удаляется и на рабочую поверхность основы наносится твердое износостойкое покрытие 4. Механической обработкой снимают слои материала с поверхности, обеспечивая определенную конструктором шероховатость Ra2 и плоскостность и обнажая вспомогательный слой. Вытравливая его химическим или иными способами, получают на поверхности трения основы газо- или гидродинамические канавки, дно которых имеет шероховатость Наз . Вытравливание вспомогательного слоя и удаление ненужных участков износостойкого слоя может производиться до окончательной механической обработки.

Пример. Производилось получение газодинамичских канавок на подпятнике приборного подшипника. Подпятник изготавливался из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и представлял из себя диск диаметром 25 мм. Маскирующий шаблон был изготовлен из титанового листа толщиной 0,3 мм. Прорези в шаблоне были изготовлены электроэрозионным способом. В качестве вспомогательного слоя использовали чистый алюминий марки А99. Нанесение алюминия осуществляли магнетронным распылением алюминиевой мишени в аргоне. Толщина алюминиевого слоя составляла 6 мкм. В качестве износостойкого покрытия использовали нитрид алюминия, получаемый распылением алюминиевой мишени в среде азота на установке МИР- 2. Толщина покрытия составляла 6 мкм. После доводки поверхности на плите с алмазной пастой формировалась поверхность трения с шероховатостью ,32 мкм и плоскостностью не хуже 0,5 мкм. Толщина износостойкого слоя после доводки соответствовала 5 мкм, Протравив поверхность подпятника в 20%-ном растворе щелочи (NaOH) в течение 120 мин, произвели удаление алюминиевого слоя до металлической основы. Шероховатость дна канавки была не хуже шероховатости первоначально подготовленной поверхности подпятника и составляла Ra 0,32 мкм.

На профиллограмме поверхности подпятника с канавками, снятой при вертикальном увеличении 4000 на профилографе Калибр- 201 трасса, профилографиро- вания пересекает канавку в поперечном направлении. Несущая способность такого подпятника в 1,3-1,5 раза выше, чем у прототипа.

Использование предлагаемого способа

получения поверхности трения позволяет повысить несущую способность подшипников, подпятников и уплотнений с газовой и жидкой смазкой, За счет увеличения напора среды в газо- гидродинамических канавках

в виду низкой шероховатости поверхности дна канавки (благодаря чему снижается сопротивление движению по канавке рабочей газообразной или жидкой среды).

Кроме того повышается износостойкость, т. е. долговечность работы подшипника в результате более надежного разделения слоем газообразной или жидкой рабочей среды трущихся поверхностей, а также достигается экономия материальных и энергетических ресурсов за счет уменьшения объема и периодичности ремонта, восстановления и замены узлов трения, а также экономия материалов на изготовление новых узлов трения.

Формула изобретения

Способ получения поверхности трения, включающий следующие операции: подготовку поверхности основы, нанесение на поверхность твердого износостойкого

покрытия, формирование требуемой шероховатости и плоскостности созданной поверхности, закрепление на поверхности маскирующего шаблона с прорезями, образование в поверхности по месту расположения прорезей углублений и удаление маскирующего шаблона, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения рабочих характеристик поверхности трения путем снижения шероховатости, перед удалением

шаблона через его прорези на поверхность основы наносят вспомогательный слой материала с повышенной травимостью по сравнению с твердым износостойким покрытием и материалами основы, твердое

износостойкое покрытие наносят после удаления маскирующего шаблона, формирование требуемых шероховатости и плоскостности созданной поверхности осуществляют до обнажения поверхности ма0 териала с повышенной травимостью, а углубления получают путем удаления последнего с помощью травителя, нейтрального к материалу основы и твердого износостойкого покрытия.

5

Фиг.1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к нанесению защитных покрытий в вакууме для получения поверхностей трения. Цель изобретения - улучшение рабочих характеристик поверхности трения путем снижения шероховатости. Подготавливают поверхность основы. Наносят на нее твердое износостойкое покрытие. Формируют требуемую шероховатость и плоскостность созданной поверхности. Затем закрепляют на поверхности маскирующий шаблон с прорезями и наносят вспомогательный слой материала с повышенной травимостью. После удаления шаблона наносят твердое износостойкое покрытие. И после формирования требуемой шероховатости и плоскостности созданной поверхности до обнажения вспомогательного слоя образуют углубления путем удаления вспомогательного слоя травителем. 8 ил.

Фиг. z

/

J-L

-J

Фиг.З

Фиг. В

Фиг. 8