Способ обработки цилиндрических пар трения

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей узлов-трибосопряжений , втом числе для машин криогенной техники . Цель изобретения - снижение износа сопряженных поверхностей и повышение производительности процесса. Способ обработки цилиндрических пар трения включает ионную имплантацию внутренней цилиндрической поверхности ионами металлов до дозы насыщения. Имплантацию производят с помощью конического преобразователя ионов. Преобразователь выполнен из имплантируемого материала. Преобразователь размещен соосно внутри обрабатываемого цилиндра вершиной к источнику имплантируемых ионов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 16 С 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4684541/27 (22) 25.04.89 (461 07.05.92, Бюл, ¹ 17 (72) К).К.Машков, А.И.Блесман и В,В.Иссерс (53) 621.822,5 (088.8) (56) Гусева М.И, Ионная имплантация в ме.таллах. Поверхность, физика, химия, механика, 1982, №4. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПАР ТРЕНИЯ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при йзготовлении деталей узлов-трибосопряжеИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении деталей узлов-трибосопряжений, в том числе для. машин криогенной техники.

Известен способ снижения износа поверхностей заключающийся в нанесении на них анодной пленки с последующим внедрением в нее твердой смазки, например дисульфида молибдена, методом ультразвукового дорнования.

Недостатками этого способа являются низкая производительность технологического процесса, его сложность, нестабильность и, как следствие, низкое качество поверхностей трения и достаточно высокий износ сопрягаемых поверхностей.

Известен также способ снижения трения и износа с использованием метода ионн6й имплантации, предусматривающий внедрение в поверхностный слой обрабатываемой детали ускоренных ионов, что вызывает улучшение триботехнических характеристик узла трения.

» . Ж 1732040 А1 ний, в том числедля машин криогенной техники. Цель изобретения — снижение износа сопряженных поверхностей и повышение производительности процесса. Способ обработки цилиндрических пар трения включает ионную имплантацию внутренней цилиндрической поверхности ионами металлов до дозы насыщения, Имплантацию производят с помощью конического преобразователя ионов. Преобразователь выполнен иэ имплантируемого материала.

Преобразователь размещен соосно внутри обрабатываемого цилиндра вершиной к источнику имплантируемых ионов. 2 ил.

Недостаток этого способа заключается в том, что достаточно эффективно он может быть применен при обработке плоских поверхностей или поверхностей с малой кривизной. Это объясняется тем, что эффективность ионной имплантации, оцениваемая количеством и глубиной () . проникновения имплантируемых ионов в обрабатываемую поверхность, прямо зависит от угла, под которым встречается поток ионов с поверхностью. Наиболее благоприятным является угол в 900. С уменьшением угла встречи снижается глубина проникновения ионов и увеличивается количество отраженных от поверхности ионов. Следовательно, для достижения одной и той же дозы при прочих равных условиях при уменьшении угла встречи необходимо увеличивать продолжительность облучения-обработки.

При обработке внутренних цилиндрических поверхностей деталей типа втулок, цилиндров, гильз и т.п. потоком ионов, направленных вдоль образующей цилиндра, угол встречи ионов с поверхностью зти1732040.чительно меньше 90 и поэтому эффективность процессе резко снижается. Кроме того вследствие отклонения траектории части положительно заряженных ионов и краевого эффекта плотность насыщения поверхности цилиндра имплантируемыми ионами .снижается по мере удаления от верхнего торца цилиндра, Это приводит к неравномерности механических и триботехнических свойств обрабатываемой поверхности и увеличению износа сопряженной детали.

Целью изобретения является снижение износа цилиндрических пар трения путем повышения равномерности распределения импланта на внутренних цилиндрических поверхностях при минимально необходимом времени набора дозы насыщения.

Поставленная цель достигается тем, что при имплантации внутренней цилиндрической поверхности ионами металлов до дозы насыщения, внутрь обрабатываемой детали, соосно, вершиной к источнику ионов помещается конусный преобразователь, выполненный из материала, ионы которого выбраны в качестве импланта.

На фиг, 1 и 2 представлено устройство, поясняющее способ.

При ионно-лучевой обработке внутренних цилиндри!åñких поверхностей 1 по извес ному сгlocG5$, имеет место зна ительный градиент концентрации имплантируемой примеси, что является причиной неравномерного упрочнения рабочей поверхности и ведет к увеличению износа.

Применение конического преобразователя, выполненного из имплантируемого материала, позволяет снизить эту неравномерность за счет имплантации внутренней цилиндрической поверхности 2 отраженными ионами, а также распыленными атомами отражателя. При этом сокращается время набора дозы и глубина проникновейия легирующей примеси за счет увеличения угла встречи имплантируемых ионов с цилиндрической поверхностью.

Пример,Обработке по предлагаемому способу подвергаются втулки из алюминиевого сплава, которые затем проходят триботехнические испытания в паре с

5 уплотнением в виде воротниковых манжет из композиционного материала на основе фторопласта 4 по схеме "втулка-поршень" при перепаде давления рабочего газа на манжетном уплотнении 2-10 МПа и средней

10 скорости скольжения 1,1 м/с.

Образцы в виде втулок предварительно химически обрабатываются по известному способу и помещаются в камеру имплантора, где реализуется их ионно-лучевая обра15 ботка потоком ионов меди, причем в половину количества помещают конические преобразователи, изготовленные из меди.

Эффективность проведенной обработки оценивают в результате испытаний об20 разцов по величине пересчитываемого в скорость изнашивания массового износа сопряженных полимерных уплотнительных элементов-манжет.

Результаты сравнительных испытаний

?5 приведены в таблице.

Из таблицы видно, что ионная имплантация по изобретению снижает величину износа в металлополимерной паре трения типа "втулка-поршень" по сравнению с об30 работкой по известному способу в 2 — 3 раза, при этом вдвое сокращается время, необходимое для набора дозы насыщения, Формула изобретения

Способ обработки цилиндрических пар

35 трения, включающий ионную имплантацию внутренней цилиндрической поверхности ионами металлов до дозы насыщения, о тлича ю шийся тем, что, с целью снижения износа сопряженных поверхностей и повы40 шения производительности процесса, имплантацию производят с помощью конического преобразователя ионов, выполненного из имплантируемого материала, устанавливаемого соосно внутрь обрабатываемого цилиндра

45 вершиной к источнику имплантируемых ионов.

Фиг. f

Составитель Ю;Машков

Редактор В.Бугренкова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Ципле

Заказ 15б8 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101