Способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих трущихся поверхностей

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в узлах трения. В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения прочностных характеристик упругодеформационной стойкости контактирующих поверхностей, решающих проблему износа и долговечности машин и механизмов, работающих при повышенных механических и температурных режимах. Поставленная задача достигается тем, что между трущимися поверхностями размещается смесь минерального масла и предварительно измельченной до размера 0,01 мкм композиции упрочняющего вещества минерального происхождения. При этом в качестве исходного упрочняющего вещества используется композиция, содержащая мас. %: баумит (Mg, Mn, Fe, Zn)3 (Si, А1)2О5 (ОН)4 10-60, клинохлор (Mg5Al) (Si, Аl)4О10 (OH)8 10-60, титанит CaTiSiO5 1-15, двуокись кремния (SiO2) 5-10, вода (Н2О) не более 5. В качестве связующего используется минеральное масло. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в узлах трения.

Известен способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих трущихся поверхностей, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями предварительно размещают механоактивированную смесь природного серепентинита дисперсностью 0,001-1 мкм в количестве 2-4 маc.% (см., например, патент Российской Федерации RU 2006708 по классу F 16 С 33/14 от 22.12.1992 г. ).

Недостатком этого способа является низкое качество образуемого покрытия, которое не обеспечивает достаточную износостойкость трущихся элементов.

Известен также способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих трущихся поверхностей (см., например, патент Российской Федерации RU 2160856), заключающийся в том, что между трущимися поверхностями размещают предварительно механоактивированную смесь размельченного, формирующего антифрикционное покрытие вещества со связующим. В качестве формирующего антифрикционное покрытие вещества используют композицию природных минералов, содержащую, мас.%: Mg3Si2O5(OH)4 - 10-60 MgFe2O4 - 10-60 МоS2 - 10-20 Сопутствующие редкоземельные элементы - 0,1-10 Н2O - Не более 5 Предварительно механоактивацию можно проводить с пульсацией давления 0,01-10 МПа при 100-200oС. Технический результат - повышение стабильности, прочности и долговечности.

Недостатком этого способа является содержание продуктов окислов металлов и карбидов, что отрицательно влияет на конечный результат стабильности процессов упрочнения и восстановления.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения прочностных характеристик упругодеформационной стойкости контактирующих поверхностей, решающих проблему износа и долговечности машин и механизмов, работающих при повышенных механических и температурных режимах.

Согласно изобретению эта задача решается за счет упрочнения и повышения плотности контактирующих поверхностей. При этом предварительно размещают специальным образом подготовленную смесь минерального происхождения со связующим.

Способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих трущихся поверхностей, включающий размещение между контактирующими трущимися поверхностями смеси связующего и предварительно измельченной композиции упрочняющего вещества, отличающийся тем, что в качестве упрочняющего вещества используется композиция, содержащая, мас.%: Баумит (Baumite) (Mg, Mn, Fe, Zn)3(Si, Al)2O5(OH)4 - 10-60 Клинохлор (Clinoclore) (Mg5Al)(Si, Al)4O10(H)8 - 10-60 Титанит (Titanite) CaTiSiO5 - 1-15
Двуокись кремния - SiO2 - 5-10
Вода - Н2О - Не более 5
Предварительно композицию упрочняющего вещества измельчают до размера 0,01 мкм путем диспергирования с помощью жидкостного дезинтегратора и в качестве связующего используют минеральное масло, а внесение композиции в связующее осуществляют при пульсации давления в водно-аргоновой среде от 0 до 40 МПа.

Указанное процентное соотношение компонентов состава, а также границы технологических параметров, определяются следующими условиями:
1. Содержание в композиции (Mg, Mn, Fe, Zn)3(Si, Аl)2O5(ОН)4 и (Mg5Al)(Si, Al)4O10(OH)8 менее 10% снижает скорость формирования новой поверхности контакта.

2. Содержание (Mg, Mn, Fe, Zn)3(Si, Аl)2O5(ОН)4 и (Mg5Al)(Si, Al)4O10(OH)8 более 40% не приводит к увеличению скорости, но сказывается на уменьшении микротвердости.

3. Содержание CaTiSiO5 менее 1% сказывается на снижении микротвердости поверхности контакта, а более 5% не дает увеличения в твердости зон контакта, но уменьшает коэффициент трения.

4. Содержание двуокиси кремния (SiO2) от 5 до 10% положительно сказывается на приращении массы зон контакта. Повышение содержания более 10% не приводит к положительным результатам.

5. Содержание Н2О от 1 до 3% положительно влияет на начальном этапе приработки пар трения.

6. Увеличение температуры активации свыше 120oС приводит к потерям Н2О более 5%, что сказывается на времени приработки.

Реализация отличительных признаков изобретения обуславливает возникновение нового эффекта способа, заключающегося в следующем:
за счет упругой деформации контактирующих трущихся поверхностей и температуры в зонах контакта происходит возбуждение кристаллической решетки металла подложки. При этом ионы W, Mg, Fe, Ni, V и связующего (С) за счет адсорбирования водорода из металла занимают вакантные места в пространстве, образуя плотную упаковку пространственной решетки контактирующих поверхностей. При этом повышается плотность, за счет увеличения массы зон контакта. Происходит это за счет турбулентно-деформационной диффузии ионов металлов, а также снижает коэффициент трения за счет образования нового микрорельефа зон контакта, обладающих повышенными прочностными и антикоррозийными свойствами.

В ходе механического воздействия на контактирующей поверхности за счет упругих деформаций металла и адгезии состава образуется уплотненная прочная поверхность, обладающая повышенными противоизносными свойствами, прочностными характеристиками и стабильными антикоррозийными свойствами.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Пример.

В минеральное масло с вязкостью по SAE 15W40 внесли 0,1 маc.% композиции в виде порошка, содержащего, маc.%:
Баумит (Baumite) (Mg, Mn, Fe, Zn)3(Si, Аl)2O5(ОН)4 - 40
Клинохлор (Clinoclore) (Mg5Al)(Si, Al)4O10(OH)8 - 40
Титанит (Titanite) CaTiSiO5 - 10
Двуокись кремния - SiO2 - 5
Вода - Н2О - 5
Смесь диспергировали с помощью жидкостного дезинтегратора при угловой скорости 183 рад/с в течение 30 мин и изменении давления от 0 до 40 МПа, температура изменялась от 18 до 120oС при постоянном давлении инертного газа от 0,1-0,5 атм. После этого смесь охлаждали до 20oС в течение 12 ч. Затем смесь была введена между образцом и контртелом машины трения износа 2070 СМТ1. Пары трения скольжения изготовлены из стали марки 4Х13 с твердостью HRC - 60-64, ГОСТ 2789-73.

При нагрузке 160 кгс скорость образца поддерживалась 200 об/мин в течение 30 ч. В результате прирост массы образца достиг 2,5х10-3, что связано с уплотнением поверхности контакта, при этом микротвердость по Виккерсу после испытаний возросла от 15 до 55% относительно контрольного образца, а коэффициент трения составил 0,015 для образца с обработанной поверхностью и 0,061 для образца для сравнения. Относительный износ уменьшился в 72 раза.

Для поддержания эффекта возможно периодическое внесение упрочняющего вещества в зоны контакта посредством штатных смазок, используя их как временные носители комплекса. При этом периодичность определяется по эксплуатационным и инструментальным параметрам. Для реализации способа использованы распространенные в природе минералы и рудообразующие породы.


Формула изобретения

1. Способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих трущихся поверхностей, включающий размещение между контактирующими трущимися поверхностями смеси связующего и предварительно измельченной композиции упрочняющего вещества, отличающийся тем, что в качестве упрочняющего вещества используется композиция, содержащая маc. %:
Баумит (Mg, Mn, Fe, Zn)3 (Si, А1)2O5 (ОН)4 - 40
Клинохлор (Mg5Al) (Si, Al)4O10(OH)8 - 40
Титанит CaTiSiO5 - 10
Двуокись кремния SiO2 - 5
Вода Н2O - 5
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что композицию упрочняющего вещества измельчают до размера 0,01 мкм путем диспергирования с помощью жидкостного дезинтегратора.

3. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве связующего используют минеральное масло, а внесение композиции в связующее осуществляют при пульсации давления в водно-аргоновой среде от 0 до 40 МПа.

RH4A - Выдача дубликата патента Российской Федерации на изобретение

Дата выдачи дубликата: 24.08.2004

Наименование лица, которому выдан дубликат:
Патентный поверенный Б.А. Выгодин

Извещение опубликовано: 27.09.2004        БИ: 27/2004

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.05.2006        БИ: 15/2006



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нанесению покрытия из пластмассы на металлическую основу и может быть использовано в промышленности для изготовления консервных банок

Изобретение относится к модификации поверхностей узлов трения и предназначено для увеличения долговечности трущихся металлических поверхностей в двигателях внутреннего сгорания, агрегатов, трансмиссий, ходовой части транспортных средств и др

Изобретение относится к машиностроению, в частности к формированию микротопографии пар трения
Изобретение относится к технологии финишной обработки поверхности металлических деталей и может найти применение в машиностроении, металлургии и т

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления контактов вакуумной дугогасительной камеры
Изобретение относится к способам обработки поверхностей узлов трения и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и на транспорте при ремонте и профилактике механического износа различного оборудования

Изобретение относится к способу покрытия полос из электростали порошком оксида в качестве разделителя для отжига путем нанесения водного раствора, содержащего главным образом MgO и дополнительно, по крайней мере, одну добавку, в том числе хлорсодержащее соединение

Изобретение относится к области упрочняющей обработки деталей и может быть использовано для повышения износостойкости поверхностей трения

Изобретение относится к обработке поверхностей деталей, в частности к нанесению покрытий, а также к поверхностному упрочнению деталей машин и оборудования

Изобретение относится к модификации поверхностей узлов трения и предназначено для увеличения долговечности трущихся металлических поверхностей в двигателях внутреннего сгорания, агрегатов, трансмиссий, ходовой части транспортных средств и др

Изобретение относится к способам модификации железосодержащих поверхностей узлов трения

Изобретение относится к области металлообработки, касается методов повышения износостойкости различных деталей машин путем фрикционно-механического нанесения антифрикционного плакирующего покрытия и последующей электромеханической обработки

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ремонтном производстве, при отделочной обработке шеек коленчатых валов и нанесении защитных антифрикционных металлических пленок

Изобретение относится к способам изготовления сверхтвердых абразивных элементов, которые могут быть использованы в инструменте при обработке пластмасс, керамики, горных пород малой и средней твердости и особенно при точении термообработанных и нетермообработанных сталей, чугунов, никелевых сплавов

Изобретение относится к физико-химическим исследованиям горных пород и силикатных систем при высоких температурах и давлениях

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам для нанесения металлического покрытия на металлическую поверхность металлических изделий, например металлические листы, валки прокатных станов и штоки гидроцилиндров, и может найти применение в различных отраслях машиностроения
Изобретение относится к области металлобработки, в частности, для повышения износостойкости деталей типа тел вращения путем фрикционно-механического нанесения антифрикционного плакирующего покрытия и сглаживающего электромеханического воздействия

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для модификации и восстановления металлических поверхностей узлов трения деталей машин, в частности насосов высокого давления, форсунок распылителей топливных систем дизельных двигателей, двигателей внутреннего сгорания, редукторов и других деталей, условия эксплуатации которых требуют высоких триботехнических свойств
Наверх