Многослойное тело качения
1. МНОГОСЛОЙНОЕ ТЕЛО КАЧЕНИЯ , состоящее из сердечника с нанесенным на него внутренним и рабочим наружным слоями, отличающееся тем, что, с целью повышения несущей способности и контактной выносливости, оно снабжено расположенными между внутренним и рабочим наружным слоями, по меньшей мере одним промежуточньм слоем, выполненным из материала, выбранным ИЗ группы, содержащий борид, нитрид, карбид тугоплавкого металла, внутренний слой выполнен из твердого раствора тугоплавкого металла с его нитридом дли карбидом, рабочий наружный слой выполнен, из карбида или борида тугоплавкого металла, а толщины слоев от наружного рабочего к внутреннему присоединительному свя- i заны соотношением 1:
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (111 1511 F 16 С 33/32
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ (21) 3446303/25-27 (22) 07.04.82 (46) 15.04.84. Бюл. И 14 (72) В.В.Бабук, В.А.Федорцев, С.А.Иващенко, С.И,Моисеенко, В.В.Костюченко и В,N.Ñåìàíèí (71) Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт (53) 621.822.71(088.8) (56) 1. Патент США Р 3515447, кл, F 16 С 33/00, 1970 (прототип). (54) (57) 1 ° МНОГОСЛОЙНОЕ ТЕЛО КАЧЕНИЯ, состоящее из сердечника с нане. сенным на него внутренним и рабочим наружным слоями, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения несущей способности и контактной выносливости, оно снабжено расположенными между внутренним и рабочим наружным слоями, по меньшей мере одним промежуточным слоем, выполненным из материала, выбранным из группы, содержащий борид, нитрид, карбид тугоплавкого металла, внутренний слой выполнен иэ твердого раствора тугоплавкого металла с его нитридом лли карбидом, рабочий наружный слой выполнен.из карбида или борида тугоплавкого металла, а толщины слоев от наружного рабочего к внутреннему присоединительному связаны соотношением l:(0,2-0,4):
:(0,2-0,6) .
108б248
2. Тело качения по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что рабочий наружный слой выполнен иэ материала с твердостью, ти материала слоя. большей твердоспромежуточного
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в изделиях подшипниковой промышленности, Известно многослойное тело качения, состоящее иэ сердечника с на- 5 несенным на него внутренним и рабочим наружным слоями (lj.
Недостатком известного многослойного тела качения является невысокая несущая способность и контактная выносливость при увеличении нагрузок на рабочую поверхность.
Цель изобретения — повьш1ение несущей способности и контактной выносливости. 15
Поставленная цель достигается тем что многослойное тело качения состоящее из сердечника с нанесенным на него внутренним и рабочим наружными слоями, снабжено расположенными меж- 20 ду внутренним и рабочим наружным сло=ями, по меньшей мере одним промежуточ= ным слоем, выполненным из материала, выбранным из группы, содержащей бо" рид, нитрид, карбид тугоплавкого ме- 25 талла, внутренний слой выполнен из твердого раствора тугоплавкого металла с его нитридом или карбидом, рабочий наружный слой выполнен из карбида или борида тугоплавкого ме- у1 талла, а толщины слоев от наружного рабочего к внутреннему присоединительному связаны соотношением 1:
:(О, 2-0,4);:(0,2-0,6) .
Кроме того, рабочий наружный слой
35 выполнен из материала с твердостью, большей твердости материала промежуточного слоя.
На чертеже изображено предлагаемое многослойное тело качения.
Тело качения содержит сердечник внутренний присоединительный слой
2, выполненный из твердого раствора тугоплавкого металла с его нитридом или карбидом, промежуточные слои 3, выполненные из материала, выбранного иэ группы, содержащей борид, нитрид<
2 карбид тугоплавкого металла, и рабочий наружный слой 4, выполненный иэ карбида или борида тугоплавкого металла. Многослойное покрытие может быть получено методами вакуумного нанесения покрытий, например методом КИБ (конденсации вещества из плазменной фазы в условиях ионной бомбардировки). Последовательное снижение твердости покрытия от рабочегп наружного слоя к промежуточному позволяет снизить градиент остаточных напряжений в многослойном покрытии и тем самым увеличить суммарную толщину многослойного что благоприятно сказывается на контактной выносливости изделия и позволяет наносить слои по верхнему пределу соотношения толщин тела качения Il:0,4-0,4:О,б). В случае превышения этого соотношения наблюдается отслаивание покрытия.
Нижний предел соотношения толщин слоев тела качения (1:0,2-0,2:0,2) обусловлен получением необходимой несущей способности слоев, так как в случае выхода за нижний предел соотношения толщин слоев возможно продавливание твердого многослойного покрытия, нанесенного на относительна мягкую основу иэ нержавеющей стали. Кроме того, выполнение присоединительного и промежуточных слоев толщиной менее мкм не обеспечит надежное присоединение наружноГ го рабочего слоя, что отрицательно сказывается на работе тела качения, так как толщины слоев покрытия в э-ом случае становятся соизмеримыми с высотой микронеровностей поверхности изделия.
Пример 1. В случае использования тел качения, например, в шарикоподшипниках из стали Х18 для работы в агрессивных средах, они должны быть предохранены ат коррозии и иметь низкое сопротивление качению. Для этого с целью повышения
1086248 несущей способности и контактной вы нослпвости основа тела качения содержит многослойное покрытие из (последовательно) с4 Ti + TiC; TiC u
Твердость, Материал . кгс/мм
Средняя толщина, мкм
Толщина,мкм
Коэффициент термического расширения (КТР),град.
Соотношение слоев по толщине относительно
Слой толщины рабочего слоя
14,0 ° 10
HRC 53-57
Основа X) 8
Присоединительный aLTi+TiC
8,6 10
0,2-0,6
2,5
Ер 1820-2040
Промежу- . точный TiC
H) 3000-3340 7,95 ° 10 1-3
О, -0,4
Наружный рабочий
Hp 3310-3430 4,6 ° IO 5-8 6 5
TiB2
Пример 2. В случае использования тел качения, например, в шарикоподшипниках иэ стали Х18Н9Т для работы в вакууме они должны быть предохранены от схватывания и иметь низкое сопротивление качению в связи с тем, что основа тел качения выполнена из стали Х)8Н9Т, хаТ а блица 2
Соотношение
1 оев по
Твердость, Коэффициент
I кгс/мм термического
Толщи- Средняя на,мкм толщина мкм
Слой
Материал щине отительно расширения
{KTP),град. шины раего слоя ф 5, 6
)7,09)0 6
Присоединительный
Hp) 660) 980 7,5 ) 0
1-4
0,2-0,6
Zr+ZrC
2,5
Основа Х18П9Т НВ)40-160
Т>В2, чтобы обладать требуемыми экс= плуатациониыми свойствами.
Свойства толщины и соотношения слоев приведены в табл.1.
Таблица 1 рактериэующейся низкой твердостью.
Для повышения несущей способности и контактной выносливости основа тел качения содержит многослойное покрытие из (последовательно) Zr+ZrC;
БАС; HfC u WS
Свойства, толщины и соотношения
40 слоев приведены в табл.2.
1086248
Продолжение табл.2
Н 2690-2970 6,8 10
0,2-0,4
HKC
Промежуточный
Н(4 2830-3070 7,0 10 1-3
0,2-0, 4
Нр3880-4120 5 8 10
6,5 ИВ4
Предлагаемое многослойное тело качения позволяет повысить несущую
7{) Вос1ье
Составитель В.Пузанов
Редактор Н.Киштулинец Техред M,Òeïåð Корректор Г.Огар
Заказ 2221/37 Тираж 772 . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4
Промежуточный
Наружный рабо-, чий способность и контактную выносли
