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

Изобретение относится к нанесению защитных покрытий в вакууме и может быть использовано в машиностроении для получения поверхностей трения, например подшипников скольжения машин и приборов

Цель изобретения - повышение износостойкости поверхности трения за счет уве- личения ресурса работы кристаллов твердосмазочного материала и его уплотнения в углублениях

На фиг 1 изображен элемент подшипника с поверхностью трения и маской; на фиг. 2 - фрагмент маски на фиг 3 - элемент подшипника с поверхностью трения, имеющий углубления и слой твердосмазочного материала; на фиг. 4 - элемент подшипника с поверхностью трения, подвергнутой пластическому деформированию

Способ осуществляется следующим образом

На поверхность трения подшипника скольжения 1, изготовленного из твердой металлической основы методом ионного травления в вакууме, через металлическую маску 2 с определенными размером и расположением отверстий (маска изготавливается из фольги методом фотолитографии) наносят рисунок, состоящий из регулярно расположенных по поверхности углублений (ячеек) Глубина травления ячеек опоеделя- ется временем и режимом ионной бомбардировки. После завершения травления маска не удаляется, и установка переключается на режим напыления антифрикционного покрытия 3 (например, Мо5г). Напыление магнетронным или катодным распылением производится на рабочую (обрабатывавО

00

ь. ел

Јь Ю

мую) поверхность с таким расчетом, чтобы заполнить ячейки полностью. Режим напыления и время процесса напыления рассчитываются, исходя из условия заполнения вытравленного углубления

hn hi. где hr - глубина травления;

hn - толщина напыленного слоя.

Затем маска удаляется и наносится поверхностный слой антифрикционного материала 3 (фиг. 3). Можно также после создания углублений антифрикционное покрытие наносить без использования маски.

После завершения процесса напыления твердосмазочного покрытия материал покрытия находится в относительно рыхлом состоянии, кроме того, кристаллиты твердосмазочного материала ориентированы неблагоприятно (плоскость базиса перпендикулярна поверхности трения). Для уплотнения материала и ориентации кристаллов базисными плоскостями скольжения параллельно поверхности трения последняя механически обрабатывается до перехода в пластическое состояние верхнего слоя вершин перемычек между углублениями металлической матрицы (см. фиг. 4). Примером такой обработки может быть любой процесс обработки даалением (деформирование штампом, прокатка, обкатка роликом, выглаживание алмазным или стальным инден- тором, протягивание без снятия стружки и т.п.) с усилием, рассчитанным таким образом, чтобы превысить предел текучести материала матрицы на теремычках между углублениями. Обрабо энное таким образом покрытие имеет долговечность выше, чем необработанное покрытие MoSz Эффект достигается за счет того, что материал покрытия уплотняется, плоскости скольжения ориентируются так, что улучшают смазочное действие покрытия и, как видно на фиг. 4, пластическая деформация перемычек матрицы позволяет лучше удерживать твердосмазочный материал в углублениях (своеобразное анкерное зацепление).

П р и м е р. На образцах из меди, используемых для испытания на трение по схеме диск-сфера (многопозиционная машина трения 622П) создавали поверхность трения тремя различными методами:

1)травлением углублений в матрице, нанесением дисульфида молибдена магнет- ронным распылением (по прототипу);

2)травлением углублений в матрице, нанесением порошка дисульфида молибдена насыпкой и затем пластическим деформированием поверхностного слоя матрицы плоским штампом при удельном давлении Р 0,5 кгс/мм2;

3)травлением углублений в матрице, нанесением дисульфида молибдена магнет- ронным распылением и затем пластическим деформированием поверхностного слоя

матрицы плоским штампом при удельном давлении прессования (отнесенном к номинальной поверхности матрицы) Pi 5 кгс/мм2, Р2 Ю кгс/мм2, Рз - 50 кгс/мм2 (предлагаемое техническое решение).

0 Углубления во всех случаях получали ионным травлением через маску, форма и расположение отверстий в которой представлены на фиг. 2. Размеры промежуточных расстояний и отверстия в маске; d 0,1

5 мм, с 0,2 мм, b 0,17 мм. Режим травления: среда аргон, давление Т0рр, напряжение разряда U 1000В, глубина травления Нт 5 мкм. После травления поверхность доводилась до Rc 0,04 мкм.

0 Испытания на трение проводились в режиме: нормальная нагрузка N 0,3 кгс. скорость скольжения V 0,02 м/с. Условия испытания: диск из меди (D 10мм, мм); сфера из стали У10А (R 1,5 мм). Через

5 определенные промежутки времени (или пути трения) измеряли диаметр пятна износа сферического индентора и рассчитывали объемный износ сферы.

Результаты испытаний поверхностей,

0 полученных по изобретению и другими методами, представлены в таблице.

Объемный износ сферического индентора, работающего в паре с поверхностью диска, обработанной предлагаемым спосо5 бом, меньше, чем износ индентора, работающего в паре с другими исследованными поверхностями. Износостойкость поверхности возрастает с ростом нагрузки, с которой поверхность обрабатывается при пластическом деформировании.

0

Формула изобретения Способ получения поверхности трения, заключающийся в создании на метапдкче- ской поверхности регулярно распсложен5 ных углублений и внесении в них твердосмазочного материала вакуумным ионно-плазменным методом, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости поверхности тоения за счет увеличения

0 ресурса работы кристаллов твердосмазочного материала и его уплотнения в углублениях, после нанесения твердосмазочного материала последний подвергают пластическому деформированию до перехода в пла5 стическое состояние и до ориентации кристаллитов твердосмазочного материала базисными плоскостями скольжения параллельно поверхности трения.

ции кристаллитов твердосмазочного материала базисными плоскостями

скольжения параллельно поверхности трения.

Изобретение касается нанесения защитных покрытий в вакууме и может быть использовано в машиностроении для получения поверхностей трения, например, подшипников скольжения машин и приборов. Цель изобретения - повышение износостойкости поверхности трения за счет увеличения ресурса работы кристаллов твердосмазочного материала и его уплотнения в углублениях. Способ заключается в создании на металлической поверхности регулярно расположенных углублений и внесении в них твердосмазочного материала ионно-плазменным методом, После нанесения твердосмазочный материал подвергают пластическому деформированию до перехода в пластическое состояние и до ориентации кристаллитов твердосмззочного материала базисными плоскостями скольжения параллельно поверхности трения, обработанный таким образом твердосмазочный материал уплотняется и улучшаются смазочные свойства покрытия 4 ил., 1 табл. (Л С

YJ-Л VS/1 У/Л УМ У/Л У77Л

Фиг,

О О О О

о о о о о оО О О О О Gо о о о о

Фив. 2

Фиг.З

Фиг. Ч