Подшипник скольжения Советский патент 1993 года по МПК F16C33/12 

Изобретение относится к машиностроению, частности к подшипникам скольжения с повышенной нагрузочной способностью.

Цель изобретения - увеличение нагрузочной способности.

Htf чертеже показан подшипник скольжения в схематическом разрезе нанесенного на несущий слой слоя заливки.

Изображенный подшипник скольжения в основном состоит из подшипникового металлического слоя в качестве несущего слоя 1, нанесенного при определенных обстоятельствах на неизображенный стальной опорный вкладыш, и физически нанесенного в вакууме на этот подшипниковый металлический слой слоя заливки 2, состоящего из основного материала с имеющими столбчатую форму кристаллитами 3, ориентированными в основном перпендикулярно по отношению к рабочей поверхности 4, соответственно к граничной поверхности 5 между слоем заливки 2 и подшипниковым

металлическим слоем 1. В этом закристаллизованном в столбчатой форме основном материале тонко распределенным образом. помещены исключительно более мягкие включения 6 со средним диаметром частиц максимум 3 мкм, так что также в узко ограниченных местных зонах трибологические свойства слоя заливки определяются не одним основным материалом или одними включениями 6, а как основным материалом, так и включениями. Столбчатая форма кристаллитов 3 достигается за счет перпендикулярного наплавления нанесения атомов по отношению к граничной поверхности 5, а именно при поддержании определенных услЪвий по температуре и давлению, как это является известным самим по себе при катодном распылении. Катодное распыление осуществляется, например, при температурематериала мишени приблизительно 80°С и давлении аргона приблизительно 2-10 3 мбар, причем соосно

ю

00

ы

расположенный по отношению к стержневому катоду подшипниковый металлический слой удерживается при постоянной температуре, которая, например, соответствует половинной абсолютной температуре точки плавления основного материала слоя заливки.

Перед этим покрытием подшипникового металлического слоя 1 слоем заливки поверхность подшипникового металлического слоя следует, однако, без остатка очистить и, например, с помощью ионной бомбардировки удалить в газовом разряде окисный слой поверхности, соответственно активировать поверхность подшипникового металла для того, чтобы обеспечить требуемую прочность сцепления между слоем заливки и подшипниковым металлическим слоем.

Если, например, на подшипниковый металлический слой ,.5Si CuPbMg 1 должен наноситься слой заливки 2 из AlPb 30 с помощью описанного способа катодного распыления, то на катод могут наноситься соответствующие кольца из свинца и алюминия в надлежащей последовательности, причем за счет осевого относительного движения между катодом и подшипниковым металлическим слоем во время распыления алюминий кристаллизуется в столбчатой . форме на подшипниковом металлическом слое 1 с перпендикулярной по отношению к рабочей поверхности 4 преимущественной ориентацией и одновременно в этом основном материале при тончайшем распределении осаждается более мягкий свинец, а именно с долей от объема приблизительно 9,5%. При этом диаметр имеющих столбчатую форму кристаллитов 3 примерно соответствует среднему диаметру частиц включений 6 и определяется условиями давления и температуры во время процесса распыления. Толщина слоя заливки должна составлять от 5 до 30 мкм, преимущественно от 8 до 16 мкм. Если диаметр включений больше половины толщины слоя, то прочность очень быстро падает. Так как склонность к раскатыванию становится тем меньше, чем более тонко распределены включения в основном материале, следует стремиться к сравнительно малому диаметру как включений б, так м кристаллитов 3. Особенно благоприятные условия достигаются при средних диаметрах между 0,1 и 1,5 мкм.

Если при другом примере осуществления слой заливки AISn20 должен наноситься на подшипниковый металлический слой AIZn4, BMgZr, то для катодного распыления могут отличаться кольца-мишени из AISn20. Для более мягких включений олова составляет при таком слое приблизительно 8,5

объемных %. Этот слой заливки следует предпочесть слою заливки из при коррозирующих смазочных маслах.

Для особых нагрузок подшипниковый

металлический слой 1 на базе алюминия может быть заменен отлитой свинцовистой бронзой СР 22 без того, чтобы потребовался необходимый в качестве диффузионной блокировки промежуточный слой, если

обеспечивается, то что в зоне граничной поверхности слоя заливки 2 более мягкие включения в основном отсутствуют. Выполнение этого требования простым образом может достигаться за счет соответствующего расположения материалов мишени на катоде при одновременное осевом относительном движении катода и подшипникового металлического слоя, Толщина свободной от включений граничной зоны изза нерастворимости включений в основном материале слоя заливки при заданных рабочих температурах играет при этом подчиненную роль.

Если должен быть изготовлен подшипник скольжения, особенно нечувствительный к раскатыванию и допускающий особенно большие нагрузки, то может наноситься слой заливки АдРЬ35 на отлитую свинцовую бронзу CuPb22Sn, причем серебро и свинец вновь могут наноситься на катод в виде отдельных колец. Доля от объема более мягких включений свинца составляет в этом случае приблизительно 33 объемный %.

Для высокого сопротивления износу от абразивных частиц в смазочном масле является пригодным, в частности, слой заливки из СиРЬЗО на подшипниковом металлическом слое AIZn4,5 или CuPb22Sn. Для катод

ного распыления могут отличаться

кольца-мишени из СиРЬЗО и наноситься на

катод. При этом доля свинца в слое заливки

составляет приблизительно 25 объемных % ;

Вместо свинца может также использо5 ваться висмут в качестве мягкого включения

в основном материале из серебра или меди.

Изобретение, само собой разумеется,

не ограничивается описанными примерами

осуществления. Так, слой заливки может на0 носиться на подшипниковый металлический слой также с помощью другого способа, а не катодного распыления, например, за счет ионного плакирования, так как ведь прежде всего имеют значение описанное выполне5 ние в столбчатой форме кристаллитов основного материала слоя заливки и тонко распределенные в нем более мягкие включения, а не способ изготовления, Кроме того, для особых условий нагрузки можно отказаться от подшипникового металлического слоя и наносить слой заливки непосредственно на стальной опорный вкладыш в качестве несущего слоя 1.

Формула изобретения

1. Подшипник скольжения для повышенной нагрузки, включающий металлический несущий слой с непосредственно физически нанесенным на нем в вакууме слоем заливки, содержащий основной материал с мелкодисперсно распределенными включениями, нерастворимыми в основном материале при рабочей температуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения нагрузочной способности подшипника, включения выполнены меньшей твердости, чем твердость основной составляющей основного материала слоя заливки, со средним диаметром частиц, меньшим 3 мкм, материал слоя заливки закристаллизован в столбчатой форме с перпендикулярной по отношению к рабочей поверхности преимущественной ориентацией, основные составляющие несущего слоя и слоя заливки представляют собой металлы, не образующие при рабочей температуре интерметаллические соединения.

2. Подшипник по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что основная составляющая основ-. ного материала слоя заливки соответствует основной составляющей несущего слоя.

3. Подшипник поп.1,отличающий- с я тем, что температура плавления основ. 4

ных составляющих несущего слоя и слоя заливки соответствует по меньшей мере трехкратной рабочей температуре.

4. Подшипник по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что включения размещены преимущественно в зоне рабочей поверхности слоя заливки.

5. Подшипник по пп.1-4, отличающийся тем, что несущий слой выполнен в виде стального вкладыша.

6. Подшипник по пп.1-5, отличающийся тем, что основные составляющие с лоя заливки и соответственно несущего слоя выполнены из алюминия, меди, желе- за, никеля или серебра.

7. Подшипник по пп.1-6, отличающийся тем, что включения выполнены из олова, свинца или висмута.

8. Подшипник по пп.1-7, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что объемная доля включений в слое заливки составляет . 5 45%.

9. Подшипник по п.8, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что при слое с алюминием в качестве основной составляющей .включения Co - ставляют не более 20 об.%.

10. Подшипник по п.8, отличающи- . и с я тем, что при слое заливки с медью или серебром в качестве основной составляющей включения составляют 15-40 об.%. 11, Подшипник по пп. 1-10, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что твердость слоя заливки по меньшей мере в основном соответствует твердости несущего слоя.

Сущность изобретения: слой заливки непосредственно физически нанесен в вакууме на подшипниковый металлический слой и состоит из основного материала с тонко распределенными включениями, в основном не растворимыми при рабочей температуре в основном материале. Чтобы обеспечить в течение требуемого срока службы в значительной степени свободу от износа и минимальную склонность к раскатыванию, включения должны обладать меньшей твердостью, чем основной материал, закристаллизованный в столбчатой форме с перпендикулярной по отношению к рабочей поверхности преимущественной ориентацией. Юз.п.ф-лы, 1 ил.