Способ нанесения покрытий

 

Использование: технология нанесения металлических и неметаллических покрытий с созданием ориентированных под углом относительно друг друга полос различной толщины и ширины, создание регулярно расположенных по поверхности детали зон с различной суммарной толщиной покрытия. Сущность изобретения: способ включает подготовку поверхности, нанесение на нее одного или нескольких материалов твердого покрытия с использованием в качестве средства нанесения вращающейся упругой щетки, установленной с возможностью взаимодействия с материалом покрытия, который перемещают относительно щетки с натягом. Щетке сообщают поступательное перемещение вдоль детали, а детали - вращения. Регулированием соотношения скоростей и направлений перемещения щетки и обрабатываемой детали, а также изменением скорости поступательного перемещения щетки вдоль оси детали и/или изменением скорости вращения самой детали на поверхности последней создают покрытие в виде ориентированных под углом друг к другу полос различной толщины и ширины с образованием как линейчатого, так и сетчатого рисунка, а также в виде локальных зон покрытия с различной суммарной толщиной покрытия. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии нанесения металлических и неметаллических покрытий на поверхность детали.

Известен способ покрытия поверхности пары трения скольжения типа сталь-антифрикционный сплав [1] согласно которому с целью сокращения времени приработки и увеличения срока службы перед приработкой стальную поверхность обрабатывают металлической щеткой с нанесением медьсодержащего покрытия с направлением движения ворса щетки под углом 10-45^o к направлению микронеровностей поверхности, причем направление ворса относительно микронеровностей поверхности изменяют в каждом проходе щетки под углом +/- 10-45^o.

Известный способ не позволяет, однако, получить с помощью наносимого покрытия поверхностей слой различной толщины, а также покрытия в виде локальных зон.

Наиболее близким к предлагаемому является способ нанесения покрытий, согласно которому осуществляют предварительное обезжиривание и протравливание поверхности изделия с последующим упрочнением и нанесением на подготовленную поверхность материала твердого покрытия. Материал покрытия располагают перед зоной обработки, в качестве средства для нанесения покрытия используют упругую щетку, установленную с возможностью вращения и взаимодействия с материалом покрытия, который перемещают относительно упругой щетки с натягом.

Способ [2] получил дальнейшее развитие, например, с использованием среды защитного газа, выполнением материала покрытия в виде конического элемента, установленного с возможностью вращения относительно продольной оси и подачей в зону обработки электрического тока, уплотнением наносимого покрытия и т.д.

Недостатком известного способа [2] и вариантов его развития является то, что не представляется возможным получить с помощью наносимого покрытия поверхностный слой различной толщины, в виде локальных зон, в виде ориентированных под углом относительно друг друга полос различной толщины и ширины.

Целью изобретения является повышение износостойкости трущихся поверхностей и сокращение времени их приработки путем создания опоры скольжения с заданными триботехническими свойствами (различная (необходимая) жесткость опорных поверхностей, нагрузочная способность в заданном диапазоне скоростей, температур, динамики нагружения, заданная износостойкость (ресурс) и ограничения по потерям (коэффициент трения) за счет формирования на поверхности скольжения и на ее отдельных участках определенного микро- и макропрофилей).

Цель достигается тем, что обрабатываемой детали сообщают вращение относительно продольной оси, а покрытие наносят в виде ориентированных под углом относительно друг друга полос различной толщины и ширины с образованием как линейчатого, так и сетчатого рисунка и созданием на поверхности детали регулярно расположенных зон с различной суммарной толщиной покрытия путем регулирования соотношения скоростей и направлений перемещений щетки и обрабатываемой детали, причем угол наклона полос регулируют изменением скорости поступательного перемещения щетки вдоль детали и/или изменением скорости вращения самой детали. В качестве дополнительного средства для нанесения покрытий могут быть использованы трафареты с различными рисунками. Трафареты выполняют из материала покрытия.

В качестве материалов покрытий могут быть использованы металлы и сплавы, а также неметаллы, например полимеры.

На фиг. 1 проиллюстрирован способ нанесения покрытия в виде полос одного направления; на фиг. 2 нанесение покрытий в виде сетки; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2.

Материал покрытия переносится на обрабатываемую деталь стальной щеткой с брусков, полос, ленточной спирали, цилиндра с теплоизолирующей направляющей и других видов исполнения элементов, содержащих материал покрытия. Общим для всех случаев является прижатие элемента, содержащего материал покрытия, к вращающейся стальной щетке с определенным усилием. В процессе трения щетки об элемент последний в зоне контакта разогревается и реализуются условия, при которых частицы материала покрытия переносятся на ворс щетки (прилипают, привариваются).

Аналогичный процесс, но в обратном порядке происходит при трении щетки о деталь. Отдельные проволочки щетки снимают с поверхности детали окисные пленки, создают ювенильную поверхность, на которую легко переносится с этой же щетки материал покрытия, образуя надежную адгезию.

Реализация способа может быть осуществлена на токарном станке, на котором вместо резцедержателя установлен шпиндельный узел с вращающейся от независимого привода металлической щеткой. Если щетка будет выполнена шириной 3-4 мм, как резец для нарезания прямоугольной резьбы с шагом 6-10 мм, и станок будет настроен по режиму нарезания прямоугольной резьбы, то инструмент - металлическая щетка нанесет на поверхности детали покрытие в виде спирали, т. е. полос под углом к образующей цилиндра, шириной 3-4 мм. Если в процессе нанесения покрытия, не меняя направления вращения детали, изменить направление относительно поступательного движения щетки на противоположное, то покрытие нанесется в виде полосы под тем же углом к образующей цилиндрической поверхности детали с учетом изменения направления вектора скорости поступательного движения щетки.

Две спирали под углом α между ними образуют сетчатую поверхность, представленную на фиг. 2. Форму наносимого покрытия регулируют соотношением скоростей и направлений перемещения щетки и обрабатываемой детали, а также регулированием скорости поступательного перемещения щетки вдоль детали и/или изменением скорости вращения детали.

Нанесение покрытия в виде рисунка с регулярным чередованием зон с различной толщиной покрытия может быть выполнено с помощью одного или нескольких трафаретов, используемых поочередно при наложении многослойных покрытий.

Трафарет может представлять собой стальную ленту толщиной 0,1-0,2 мм с вырезанными в ней отверстиями в виде, например, прямоугольников. В этом случае рисунок трафарета будет похож на поверхность детали, изображенной на фиг. 2. Если таким трафаретом закрыть деталь и выполнить операцию нанесения покрытия при поступательном перемещении вращающейся щетки вдоль детали, то на поверхности детали будет нанесено покрытие в виде чередующихся пятен четырехугольной формы.

Нанесение покрытий согласно описываемому способу позволяет повысить динамические характеристики опор скольжения, увеличивает износостойкость трущихся пар, сокращает время их приработки.

Формула изобретения

1. Способ нанесения покрытий, включающий подготовку поверхности детали, нанесение на нее одного или нескольких материалов твердого покрытия с использованием в качестве средства нанесения вращающейся упругой щетки, установленной с возможностью взаимодействия с материалом покрытия, который перемещают относительно щетки с натягом, при этом щетке сообщают перемещение вдоль продольной оси обрабатываемой детали, отличающийся тем, что детали сообщают вращения относительно продольной оси, покрытие наносят в виде ориентированных под углом относительно друг друга полос различной толщины и ширины с образованием как линейчатого, так и сетчатого рисунка и созданием на поверхности детали регулярно расположенных зон с различной суммарной толщиной покрытия путем регулирования соотношения скоростей и направлений перемещения щетки и обрабатываемой детали, причем угол наклона полос регулируют изменением скорости поступательного перемещения щетки вдоль оси детали и/или изменением скорости вращения самой детали.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дополнительного средства для нанесения покрытий используют трафареты с различными рисунками.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что трафареты выполняют из материала покрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3