Способ изготовления вкладышей подшипников скольжения

 

Сущность способа: изготавливают стальную основу и на нее последовательно наносят покрытие из бронзового порошка и покрытие на полимерной основе, содержащей дисульфид молибдена, углерод, алюминий и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%: дисульфид молибдена 19-24, углерод 15-22, алюминий 39-44, кремний 3-6. 1 табл.

СОЮЗ COBETCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 В 22 Г 7/04

ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 ф„, ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4898573/02 (22) 02.01.91

{46) 30.10.92. Бюл. К 40 (71) Производственное объединение "Завод

"Большевик" (72) В. Б, Хмелевская, 10. Л. Сапожников, М.

Д. Егоров, Л, И. Погадаев и Н. И. Захаров (56) Вахтель А, В. Прогрессивная технология изготовления и контроля тонкостенных вкладышей подшипников. Л.: Изд. ЛДНТП, 1967.

Авторское свидетельство СССР

К 4833511, кл. B 27 Г 7/04, 1990.

Изобретение относится к области машиностроения, связанной с производством разьемных узлов скольжения, залитыми антифрикционными сплавами и может быть использовано для ремонтно-восстановительного производства двигателей внутреннего сгорания: судовых энергетических установок, насосных систем в металлургическом производстве и теплотехнике и др.

Известны конструкции вкладышей подшипников скольжения, включающих стальную обечайку, на которую методом заливки, . наплавки и т. д, наносят баббитовый антифрикционный сплав.

Недостатками являются низкие антифрикционные свойства и задиростойкость подшипников, необходимость дополнительного меднения для лучшего теплоотвода, кадмирования. никелирования и прочие улучшающие операции.

Обработкой вкладышей по пат.ГДР №

208370 возможно увеличение эадиростойкости подшипника. но при этом антифрикционные свойства не улучшаются.

„„5U„„1771883 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ (57) Сущность способа: изготавливают стальную основу и на нее последовательно наносят покрытие из бронзового порошка и покрытие на полимерной основе, содержащей дисульфид молибдена, углерод, алюминий и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.0/,: дисульфид молибдена 19 — 24, углерод 15-22, алюминий 39-44, кремний 3 — 6. 1 табл.

Наиболее близким по назначению и технической сущности решаемой задачи является подшипник скольжения и состав покрытий, описанный в заявке на изобретение ¹ 4833511 — прототип.

Способ изготовления данного подшипника и состав антифрикционного покрытия хоть и позволяют существенно повысить ðåсурс работы подшипника, однако использование подшипника при высоких скоростях скольжения и нагрузках снижает возможности его применения.

Целью настоящего изобретения является увеличения срока службы подшипника.

Цель достигается тем, что в известном способе изготовления вкладышей подшипников скольжения, включающем изготовление стальной основы и нанесение антифрикционного слоя из порошков бронзы, поверх бронзового покрытия нанаап покрьпие на полимерной основе с наполнителем.

Кроме того, с целью улучшения антифрикционных свойств, в качестве наполнителя вводят дисульфид молибдена, 1771883 алюминий и кремний при следующем соотношении компонентов, мас. /,;

Дисульфид молибдена 19-24

Углерод 15-22

Алюминий 39-44 5

Кремний 3 — б

Полимерная основа Остальное

По сравнению с прототипом заявленное техническое решение отличается наличием полимерного покрытия с 10 наполнителем определенного состава, что обеспечивает высокую прочность сцепкения с бронзовой подложкой, прочность покрытия и высокие антифрикционные свойства (коэффициент трения и износ в 2 15 раза ниже, чем по прототипу, отсутствие схватывания и быстрая прирабатываемость подшипника).

В качестве полимерной матрицы покрытия могут быть использованы лак ФБФ- 20

74Д, ВАФ-31, фторопластовая паста

ПФМ-75 и др, фторсодержащие композиции, а также полиметилсилоксановые >кидкости и олигомеры. Для наполнителя используются дисульфид молибдена марки 25

ДМ-1, ДМ-2 и др. В качестве углеродного материала могу» быть использованы ламповая сажа, пирографитмарок ГК вЂ” 2, ГК вЂ” 3 идр. предварительно тонкоизмельченные .В качестве алюминия и кремния используются 30 алюминиевые пудры, кремний или их эвтектический сплав. Соотношения компонентов покрытия оптимизированы.

Дисульфид молибдена . обеспечивает низкий коэффициент трения в покрытии, 35

Содер>кание его в покрытии менее 19% увеличивает износ покрытия, а увеличение свыше 24 /, является экономически нецелесообразным из-за высокой стоимости дисульфида молибдена. 40

Углерод вводится для улучшения прирабатываемости подшипника и снижения износа, Кроме того, углерод способствует упрочнению покрытия при термической обработке. При содержании углерода менее 45

15 / износ увеличивается, а увеличение содержания углерода свыше 22 / уменьшает прочность сцепления покрытия с бронзой, Алюминий и кремний обеспечивают теплоотвод от полимерного покрытия, повыша- 50 ют несущую способность покрытия в случае . его перегрева при трении. При содержании алюминия менее 35 Д эффект теплоотвода незначителен, при увеличении его содержания более 44/ возрастает коэффициент 55 трения и прочность покрытия снижается.

При содержании кремния менее 3/ увеличивается коэффициент трения покрытия, а при увеличении свыше бо/ снижается эффект упрочнения покрытия в сочетании с алюминием.

Технических решений со сходными признаками в части конструктивного чередования антифрикционных слоев вкладышей подшипников и состава полимерного покрытия не обнаружено, Применение подобной конструкции подшипников приводит к увеличению срока межремонтных работ в

2 — 5 раз, т. к. после выработки полимерного покрытия далее работает бронзовое покрытие, которое имеет свойства, отличающиеся от бронзового покрытия без полимерного слоя.

Дело в том, что бронзовое напыленное покрытие, являющееся подложкой для полимерного слоя, имеет естественную пористость 5 — 17 / и грубую шероховатую поверхность, Полимерное покрытие проникает в поры, что в сочетании с шероховатой поверхностью обеспечивает высокую прочность сцепления. При выработке в процессе эксплуатации полимерного покрытия происходит диффузия легирующих компонентов в бронзовое покрытие, что в сочетании с заполненными полимером порами, позволяет сохранить высокие антифрикционные свойства подшипника и, таким образом, увеличить срок службы механизма. Из изложенного ясно, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями и позволяет получить новые технические свойства изделий, Процесс изготовления вкладышей подшипников заключается в газотермическом напылении бронзового слоя, на который наносится по лакокрасочной технологии полимерное покрытие. Для отверждения полимерного покрытия вкладыши подшипника нагреваются в течение 120 — 180 мин при температуре 150 — 180 С, Полимерное покрытие приготавливается механическим смешением вышеприведенных фторсодер>кащих паст или лаков с компонентами наполнителя, Пример 1. Восстановлению подвергались вкладыши подшипника правильной машины. После восстановления вкладыша до чертежного радиуса газотермическим напылением бронзовым порошком. поверх слоя бронзы наносилось полимерное покрытие кистью и имело следующий состав: дисульфид молибдена 20,1/; углерод 15/: алюминий 39 /; кремний 4 7.

После отверждения собирали подшипник и машина эксплуатировалась. Через

1000 ч эксплуатации износ подшипника составил 20/ от нормативного значения.

1771883

Пример 2. Восстановлению подвергались вкладыши шатуна водяного насоса

Г305А как в примере 1, Полимерное покрытие наносилось кистью и имело состав как в примере 1, Через

100 ч эксплуатации износ составил 5 g, от нормативного.

Пример 3. Изготавливались вкладыши подшипника посадочного места на распределительном валу двигателя НДВ, работающего в паре со сталью 35 по рецептуре примера 1.

В течение навигации износа посадочного места не обнаружено. Износ шатунной детали составил 0,035 мм.

После технической экспертизы вкладышей подшипников и сопряженных деталей установлено, что подшипник сопряжения и детали не имеют царапин, задиров, сколов и т. д. и наблюдается равномерный износ без ухудшения шероховатости поверхности сопряженных деталей.

Результаты проведенных испытаний и исследований на машине трения СМЦ вЂ” 10 показали, что предложенная конструкция подшипников и состав полимерного покрытия позволяют повысить антифрикционные свойства и увеличить моторесурс машины и механизмов, В таблице приведены антифрикционные свойства подшипников скольжения.

Для реализации изобретения не требуется нового технологического оборудования или применения новых дефицитных материалов.

Применение предлагаемого способа существенно повысит срок службы судовых и других двигателей металлургического оборудования. шахтного оборудования, энергетических установок и т. д., где используются подшипники скольжения.

5 В виду отсутствия информации по всесоюзной номенклатуре изделий, в качестве примера приводим пример расчета экономического эффекта от изготовления подшипников скольжения шатунов насосов

10 кузнечно-прессового оборудования.

Экономический эффект образуется за счет снижения трудоемкости изготовления, снижения брака. увеличения межремонтного периода при эксплуатации.

15 Восстанавливались бронзовые вкладыши шатунов насосов станции Г305А. Срок службы шатуна увеличился в 2 раза.

Формула изобретения

Способ изготовления вкладышей подшипников скольжения, включающий изго- товление стальной основы и нанесение антифрикционного покрытия из порошков

25 бронзы, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы и улучшения антифрикционных свойств, íà бронзовое покрытие дополнительно наносят покрытие на полимерной основе с наполни30 телем из дисульфид молибдена, углерода, алюминия и кремния при следующем соотношении компонентов, мас. :

Дисульфид молибдена 19-24

Углерод 15 — 22

35 Алюминий 39-44

Кремний 3 — 6

Полимерная основа Остальное

1771883

Состав антифрикционноrо слоя, нас,2

11знос, г 10 з

1ч 2ч 3ч

Примечание

0 8 2 0 0 16 0 15

0,086

1 слой " бронза

2 слой; дисульфид молибдена " 19 углерод " 15 алюминий " 39 кремний -3 полимерная матрица ост, 0,21 0 30 0,51 0,038 0,031

1 слой - бронза

2 слой:

0,18 0>31 0,48 0,035 0,032

- ост.

1 слой - бронза

2 слой

0,19 0,28 0 50 0,034 0,033

- ост.

Составитель

Техред М,Моргентал

Корректор С,Пекарь

Редактор

Заказ 3801 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Прототип

Бронза состав

ПГ-19-М01 - 60

БР08С12 " 110 дисульфид молибдена углерод алюминий кремний полимерная матрица дисульфид молибдена углерод алюминий кренний полимерная матрица

- 24

" 15

" 0,9

- 4

- 20

" 22

- 44

- 6

Ко эффи цив нт t ре ни я (со смазкой) макси- а установиамальны шемся режиме

Скорость скольжения

0.,628 м/с, нагруз» ка 150 кг/смз контр. тело - ст.45 закал.