Многослойная металлофторопластовая лента и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению многослойных антифрикционных изделий, и может быть использовано в машиностроении для изготовления подшипников скольжения, втулок, прокладок и т. д. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости за счет снижения коэффициента трения, снижение трудоемкости изготовления и себестоимости изделий. Указанный технический результат достигается тем, что в многослойной металлофторопластовой ленте, состоящей из основы и спеченного пористого слоя бронзы, пропитанного антифрикционным составом, содержащим фторопласт, основа выполнена из стальной ленты и покрытия из латуни, пористый слой бронзы сформирован на латуни с образованием на границе раздела промежуточного эвтектического слоя CuZnSn, а на поверхности слоя из бронзы расположен антифрикционный слой, содержащий фторопласт. Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления многослойной металлофторопластовой ленты, включающем формирование на основе ленты пористого слоя из бронзы, пропитку его антифрикционным составом, содержащим фторопласт, и калибровку на окончательный размер, пропитку осуществляют с образованием на поверхности пористого слоя из бронзы антифрикционного слоя, содержащего фторопласт, после пропитки проводят наплавку антифрикционного слоя, при этом формирование пористого слоя и наплавку антифрикционного слоя осуществляют при непрерывном прохождении ленты через многозонные печи, в качестве основы используют стальную ленту с покрытием из латуни, пористый слой формируют на латуни с образованием на границе раздела эвтектического промежуточного слоя CuZnSn путем пропускания ленты через печь со скоростью (50±5) м/ч, температура нагрева по зонам 700^oC, 790^oС, 850^oС и охлаждения 780^oС, 710^oС, 660^oC с последующим принудительным охлаждением до 500^oС. 2 с.п. ф-лы.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению многослойных антифрикционных изделий, и может быть использовано в машиностроении для изготовления подшипников скольжения, втулок, прокладок.

Из уровня техники известны приемы увеличения антифрикционных свойств изделий, заключающиеся в формировании на заготовке спеченного пористого покрытия и последующей пропитке его антифрикционной смазкой.

Так, в авторском свидетельстве СССР 77337 изложен способ изготовления антифрикционных изделий, заключающийся в напрессовывании на металлическую заготовку слоя из порошка, образующего антифрикционный сплав на медной основе, пропитке слоя расплавом свинца и олова и последующей термообработке изделия. Способ позволяет получать изделия с бронзовым покрытием, обладающим хорошей адгезией с основой. Однако изделия, изготовленные указанным способом, обладают недостаточной износостойкостью вследствие высокого коэффициента трения.

В авторском свидетельстве СССР 1533841 улучшение антифрикционных свойств достигается за счет формирования на поверхности изделия покрытий из фторопласта с наполнителем. В качестве наполнителя используют порошки меди, никеля, дисульфида молибдена. Способ включает нанесение на предварительно обработанную поверхность металлического изделия фторполимера с наполнителем, спекание под давлением в вакууме или защитной атмосфере, после чего, не снимая давления, проводят охлаждение в две стадии. Антифрикционные покрытия, полученные таким способом, обладают низкой прочностью сцепления с основой и, как следствие, низкими физико-механическими свойствами.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ изготовления многослойных подшипниковых изделий, защищенный авторским свидетельством СССР 446355. Способ включает нанесение на стальную заготовку промежуточного слоя меди, припекание к нему порошка бронзы, отжиг заготовки в течение двух часов в среде водорода и охлаждение. Затем пористое покрытие из бронзы подвергают многократной вакуумной пропитке суспензией, содержащей фторопласт, проводят термообработку и окончательную калибровку. Этот способ достаточно сложен и длителен по времени. Кроме того, покрытия, полученные таким способом, имеют достаточно высокий коэффициент трения.

Техническим результатом изобретения являются: усиление механической прочности конструкции, повышение износостойкости, снижение трудоемкости изготовления и реализация промышленно применимой технологии серийного производства многослойной металлофторопластовой ленты. Указанный технический результат достигается тем, что в многослойной металлофторопластовой ленте, состоящей из основы и спеченного пористого слоя бронзы, пропитанного антифрикционным составом, содержащим фторопласт, основа выполнена из стальной ленты и покрытия из латуни. Пористый слой бронзы сформирован на латуни с образованием на границе раздела промежуточного эвтектического слоя CuZnSn, а на поверхности пористого слоя из бронзы расположен антифрикционный слой, содержащий фторопласт.

Изобретение осуществляется следующим образом. На стальную ленту с латунным покрытием толщиной 4-6% от толщины стальной ленты наносят порошок бронзы. Ленту пропускают через многозонную конвейерную печь со скоростью 50±5 м/ч, с температурой нагрева и охлаждения по зонам: 700/790/850/780/710/660^oС±10^oС. После чего проводят принудительное охлаждение до 500^oС в восстановительной среде, далее на воздухе. Образовавшийся в результате такого режима спекания промежуточный эвтектический слой CuZnSn на границе раздела латунь/пористый бронзовый слой, увеличивает прочность сцепления покрытия из бронзы с основой. А непрерывный режим спекания формирует развитую пористую структуру без оплавления гранул бронзового порошка, что позволяет в дальнейшем полностью пропитать пористый слой антифрикционным составом и, как следствие, повысить износостойкость.

Далее, антифрикционным составом, полученным методом совместной коагуляции суспензии фторопласта со спиртовой дисперсией дисульфида молибдена, пропитывают пористый бронзовый слой. Пропитку осуществляют прокатыванием на вальцах. Антифрикционный состав в виде пасты заполняет поры бронзового слоя и покрывает ленту ровным непрерывным слоем. Затем пасту сушат и наплавляют в режиме непрерывного прохождения ленты со скоростью 65±5 м/ч через многозонную конвейерную печь с воздушной средой и температурой нагрева и охлаждения по зонам: 90/200/330/355/370/310^oС±10^oС. На выходе из печи ленту калибруют на окончательный размер.

В результате получают многослойную металлофторопластовую ленту, содержащую биметаллическую основу из стальной ленты с латунным покрытием, промежуточный эвтектический слой CuZnSn, пористый слой бронзы, пропитанный антифрикционным составом, и наружный антифрикционный слой.

Пример Покрытие наносили на биметаллическую ленту, изготовленную из стали марки 08 кп, покрытой с обеих сторон латунью марки Л90 с толщиной покрытия ~0,05 мм. Толщина ленты составляла 0,77 мм, ширина 130 мм. Бронзовый порошок марки БрО-10 с насыпной плотностью 3,7 г/см³ насыпали на биметаллическую ленту из дозатора толщиной не менее 0,28 мм. Ленту пропускали через многозонную конвейерную печь с восстановительной средой со скоростью 50±5 м/ч, с температурой нагрева и охлаждения по зонам: 700/790/850/780/710/660^oС±10^oС, с последующим принудительным охлаждением до 500^oС. Затем ленту охлаждали на воздухе. Толщина ленты с бронзовым пористым слоем составляла 1,03 мм. Пасту фторопластовую марки ПФМ-60 помещали в устройство формирования фторопластового слоя и через вальцы вкатывали на ленту, осуществляя пропитку пористого слоя бронзы и нанесение на поверхность ровного непрерывного слоя пасты. Ленту пропускали через многозонную конвейерную печь с воздушной средой со скоростью 65±5 м/ч и температурой нагрева и охлаждения по зонам: 90/200/330/355/370/310^oС±10^oС. В этих технологических режимах осуществляли сушку и наплавку антифрикционного слоя. На выходе из печи ленту калибровали на окончательный размер 1,08 мм.

Испытания экспериментальных втулок, изготовленных из металлофторопластовой ленты, показали удовлетворительные результаты. Приработка антифрикционного слоя втулки с внутренним диаметром 30,00 мм после запрессовки в шкив клиноременной передачи прекратилась после 328 ч работы и составила 0,01 мм на сторону при исходном приработочном слое на ленте не более 0,07 мм. Сопрягаемый вал диаметром 29,65 мм изготовлен из стали 40Х, чистота поверхности 1,6 Ra.

Формула изобретения

1. Многослойная металлофторопластовая лента, состоящая из основы и спеченного пористого слоя из бронзы, пропитанного антифрикционным составом, содержащим фторопласт, отличающаяся тем, что она снабжена содержащим фторопласт антифрикционным слоем, основа выполнена из стальной ленты с покрытием из латуни, пористый слой бронзы сформирован на латуни с образованием на границе раздела промежуточного эвтектического слоя медь-цинк-олово, а антифрикционный слой расположен на поверхности пористого слоя из бронзы.

2. Способ изготовления многослойной металлофторопластовой ленты, включающий формирование на основе ленты пористого слоя из бронзы, пропитку его антифрикционным составом, содержащим фторопласт, и калибровку ленты на окончательный размер, отличающийся тем, что одновременно с пропиткой пористого слоя бронзы анифрикционным составом проводят наплавку содержащего фторопласт антифрикционного слоя, при этом формирование пористого слоя из бронзы, пропитку его антифрикционным составом, содержащим фторопласт, и наплавку антифрикционного слоя осуществляют при непрерывном прохождении ленты через многозонные конвейерные печи, при этом в качестве основы используют стальную ленту с покрытием из латуни, пористый слой из бронзы формируют на латуни с образованием на границе раздела промежуточного эвтектического слоя медь-цинк-олово путем пропускания ленты через зоны многозонной конвейерной печи со скоростью (50±5) м/ч, температуру нагрева в которых устанавливают соответственно, 700^oС, 790^oС, 850^oС ±10^oС и охлаждения соответственно 780^oС, 710^oC, 660^oC ±10^oС с последующим принудительным охлаждением до 500^oС в восстановительной среде.