Способ нанесения твердого смазочного покрытия

 

Способ нанесения твердого смазочного покрытия предназначен для систем, работающих при высоких температурах. В способе нанесения твердого смазочного покрытия, основанного на приработке узлов трения в среде смазочного материала, устраняют во всем диапазоне нагрузок приработки кромочный контакт между поверхностями трения, после чего осуществляют приработку в суспензии порошка твердосмазочного покрытия в густой смазке, например в литоле, при переменной нагрузке, достигающей предела заедания густой смазки. Кромочный контакт между поверхностями трения устраняют в абразивной среде как перед, так и в процессе приработки, перед началом эксплуатации удаляют суспензию; нагрузку в процессе приработки увеличивают ступенчато, а предельную ступень нагрузки при приработке определяют по нестабильности коэффициента трения. 6 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии нанесения твердых смазочных покрытий на поверхности трения машин, механизмов, приборов, контактных систем, систем обработки металлов и пластмасс давлением и резанием, особенно в условиях, когда жидкие и пластичные смазочные материалы неприменимы (системы, работающие при высоких температурах, в атомной энергетике, пищевой промышленности).

Известен способ нанесения твердого смазочного покрытия на поверхности трения, основанный на обезжиривании, нанесений и отверждении слоев твердой смазки, последующей пластической деформации слоев, отверждении и охлаждении их [1].

Недостатком этого способа является относительно низкая нагрузочная способность твердосмазочного покрытия.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ нанесения твердого смазочного покрытия на поверхности трения, основанный на приработке узлов трения в среде смазочного материала [2].

Недостатком указанного способа также является низкая нагрузочная способность и долговечность твердосмазочного покрытия.

Задачей изобретения является увеличение нагрузочной способности и долговечности контакта с твердосмазочным покрытием, повышение экологичности его применения.

Задача решается тем, что в способе нанесения твердосмазочного покрытия, основанном на приработке узлов трения в среде смазочного материала, устраняют во всем диапазоне нагрузок приработки кромочный контакт между поверхностями трения, после чего осуществляют приработку в суспензии порошка твердосмазочного покрытия в густой смазке, например в литоле, при переменной нагрузке, достигающей предела заедания в густой смазке. Кромочный контакт между поверхностями трения устраняют в абразивной среде как перед, так и в процессе приработки; перед началом эксплуатации узла трения удаляют суспензию; нагрузку в процессе приработки увеличивают ступенчато, а предельную ступень нагрузки приработки определяют по нестабильности коэффициента трения.

Предлагаемый способ позволяет увеличить нагрузочную способность твердосмазочного покрытия и долговечность, обеспечивает высокую экологичность его применения.

На фиг. 1 приведена зависимость коэффициента трения герцевского контакта (ось ординат) от наибольшей нагрузки приработки и времени приработки при данном уровне нагрузки (оси абсцисс); на фиг. 2 - зависимость коэффициента трения кромочного контакта (ось ординат) от нагрузки после удаления суспензии (ось абсцисс).

Предлагаемый способ реализуется следующим способом.

Пример 1. Приработка прямозубых эвольвентных зубчатых передач (m=4мм, а= 100 мм, z₁/z₂ = 16/34, x₁/x₂ = 0.8/-0.8 с твердостью зубьев HRC ≈ 60) производилась следующим образом. При изготовлении зубчатых колес выполнялась модификация головок зубьев, исключающая кромочный контакт при наибольшей нагрузке приработки w ≈ 180 кг/см (величина определена расчетно по методике ЦНИИТМАШ - Вестник машиностроения, 1985, N 10, с.47-49). Снижение волнистости поверхности зубьев достигнуто в процессе проработки в суспензии порошка твердосмазочного материала в литоле-24 (ГОСТ 21150-87) благодаря легкому абразивному действию порошка. Нагрузка приработки увеличивалась ступенчато до величины w ≈ 180 кг/см. Рациональность окончания приработки оценивалась также по нарушению стабильности коэффициента трения.

После тщательного удаления суспензии с поверхности зубьев по окончании приработки (общее время приработки около 1 ч при концентрации твердосмазочного материала в суспензии 10% и частоте вращения ведущего колеса передачи 1700 об/мин) нагрузка заедания передачи составила w ≈ 220 кг/см (испытание всухую).

Пример 2. Применительно к паре трения колодка-ролик с ρ_пр = 16 мм (материалы ШХ-15 и Сталь 45, твердости HRC 58-60 и НВ 320-350) приработка производилась следующим образом.

Пару трения прирабатывали сначала в суспензии микронного порошка КЗ в литоле-24, потом в суспензии литоле-24 с порошком твердосмазочного материала.

Приработку выполняли при ступенчатом увеличении нагрузки до величины 800 кг/см, при которой нарушалась стабильность коэффициента трения в контакте. Приработку на каждой ступени нагрузки заканчивали по достижении стабилизации коэффициента трения и температуры контакта.

После тщательного удаления суспензии с твердосмазочным материалом коэффициент трения составил f = 0.08 при w ≈ 100 кг/см.

Существо зависимостей на фиг. 1 и фиг. 2 отражает отрицательное влияние кромочного контакта на эффективность твердосмазочного покрытия и положительное влияние приработки пары трения при нагрузке, превышающей нагрузку эксплуатации. Обозначения на фиг. 1 и 2: О - значение, зафиксированное экспериментально; -неограниченный рост величины в пределах эксперимента.

На фиг. 1 приведены данные рекомендуемого варианта нанесения твердосмазочного покрытия. Показано, что при увеличении нагрузки приработки (2, кг) в герцевском контакте коэффициент трения (1) в эксплуатации уменьшается, и при использовании наибольшей для литола Л24 предельной нагрузки приработки 160 кг коэффициент трения после тщательного удаления приработочной суспензии и нагрузке эксплуатации 20 кг составляет менее 0,1. Время приработки в каждом режиме (3, ч) составляет 1,5-2 ч.

На фиг. 2 приведены данные для кромочного контакта. Показано, что в кромочном контакте коэффициент трения (1) устанавливается на уровне 0,2 и мало зависит от нагрузки эксплуатации (4, кг) после удаления суспензии.

Предлагаемый способ позволяет увеличить нагрузочную способность твердосмазочного покрытия и долговечность узла трения, обеспечить высокую экологичность его применения. Во многих случаях удается увеличить КПД механизма благодаря достижению коэффициента трения f<0,05, что соответствует хорошим жидким смазкам и лучшим густым смазкам. Ресурс смазки, нанесенной по п. 6 формулы, достигает несколько лет при непрерывном режиме работы и давлении по Герцу более 10 кг/мм².

Формула изобретения

1. Способ нанесения твердого смазочного покрытия на поверхности трения, основанный на приработке узлов трения в среде смазочного материала, отличающийся тем, что во всем диапазоне нагрузок приработки устраняют кромочный контакт между поверхностями трения, после чего осуществляют приработку в суспензии порошка твердосмазочного покрытия в густой смазке, например в литоле, при переменной нагрузке, достигающей предела заедания густой смазки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кромочный контакт между поверхностями трения устраняют перед приработкой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кромочный контакт между поверхностями трения устраняют в процессе приработки.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что кромочный контакт между поверхностями трения устраняют в абразивной среде.

5. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что перед началом эксплуатации узла трения удаляют суспензию.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрузку в процессе приработки увеличивают ступенчато.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что предельную ступень нагрузки приработки определяют по нестабильности коэффициента трения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2