Способ восстановления неразъемных подшипников скольжения

Изобретение относится к области восстановления изношенных подшипников скольжения. Способ включает предварительную подготовку подшипника, изготовление втулки и упрочнение ее внутренней поверхности микродуговым оксидированием. Производят установку втулки в подшипник на клей ВС-10Т и сушку подшипника при температуре 225...230°С в течение 40 мин. Осуществляют механическую обработку подшипника с установленной втулкой. После механической обработки упрочняющее покрытие подшипника подвергают финишной антифрикционной безабразивной обработке. При этом используют инструмент из бронзы БрОЦС 6-6-3 и смазочно-охлаждаюшую жидкость, содержащую одну часть глицерина и три части 10% соляной кислоты. В результате снижается коэффициент трения и интенсивность изнашивания, повышается несущая способность соединения при приработке, увеличивается производительность. 1 табл.

 

Изобретение относится к области восстановления изношенных подшипников скольжения из черных и цветных металлов, преимущественно, их внутренних цилиндрических поверхностей, работающих в соединениях без смазочного материала или в условиях граничной смазки, например, его можно использовать для восстановления с упрочнением отверстий под шток передних крышек гидроцилиндров.

В ремонтном производстве известен способ восстановления втулок, включающий создание непрерывно-последовательного градиента температур вдоль оси втулки за счет нагрева и охлаждения струями воды локальной зоны стенки втулки при перемещении втулки относительно источников нагрева и охлаждения, подготовку наружной цилиндрической поверхности, нанесение на нее покрытия напылением и механическую обработку внутренней цилиндрической поверхности до номинального размера, а наружной поверхности - на 0,1...0,3 мм меньше номинального размера с последующим нанесением на нее анаэробного полимера [Патент РФ 2198953, С 23 С 4/18, В 23 Р 6/02, опубл. в БИ №5, 2003].

Недостатком данного способа является невозможность восстановления втулок, имеющих значительные износы внутренних цилиндрических поверхностей, так как максимальная величина усадки втулки, полученная за счет создания непрерывно-последовательного градиента температур, составляет 1,0...1,2 мм.

Известен способ восстановления внутренних цилиндрических поверхностей корпусных деталей путем нанесения полимерного композиционного покрытия на основе эпоксидной смолы ЭД-16. Способ включает очистку поверхности, ее обезжиривание, приготовление и нанесение слоя полимерной композиции, частичное отверждение нанесенного слоя, его калибрование и окончательное отверждение покрытия при температуре 60°С в течение 2 ч, а затем в течение 1 ч при температуре 100°С. Калибрование исключает последующую расточку внутренней цилиндрической поверхности до требуемого размера, что повышает производительность способа [Новиков А.Н. Ремонт деталей из алюминия и его сплавов: Учебное пособие. - Орел: ОГСХА, 1997. - С.41-42].

Недостатком данного способа является малая жизнеспособность приготовленной полимерной композиции на основе эпоксидной смолы, а также ее малая пластичность, что снижает долговечность восстановленных корпусных деталей. Кроме этого, используемая полимерная композиция токсична, что приводит к необходимости выполнять все работы, связанные с ее приготовлением и применением, в специальных помещениях с усиленной вентиляцией.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления изношенных деталей, включающий предварительную подготовку детали, изготовление втулок и упрочнение их внутренних поверхностей микродуговым оксидированием (МДО) с использованием анодно-катодного режима в щелочном электролите, содержащем 3 г/л гидроксида калия и 8 г/л натриевого жидкого стекла при плотности тока 25 А/дм², установку втулок в деталь на эпоксидный клей, сушку детали при температуре 180...220°С в течение 2 ч и механическую обработку детали с установленными втулками до требуемого размера [Коломейченко А.В. Применение упрочненных МДО деталей для восстановления корпуса и подшипников шестеренного насоса // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: Сб. науч. работ. - Брянск: БГСХА, 2004. - С.178-180 - прототип].

Однако приработка восстановленной по предлагаемому способу детали в соединении сопровождается его значительным изнашиванием и существенным увеличением зазора в соединении после приработки. Это, в свою очередь, приводит к ухудшению условий работы, возникновению ударных нагрузок и, как следствие, снижению долговечности соединения. Производительность способа также является низкой.

Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных и упрочненных деталей, а также соединений, в которых они установлены.

Техническим результатом изобретения является снижение коэффициента трения и интенсивности изнашивания, повышение несущей способности соединения при приработке, получение минимального зазора в соединении после приработки, а также увеличение производительности способа за счет применения клея, имеющего меньшую продолжительность сушки.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известном способе восстановления изношенных деталей, включающем предварительную подготовку детали, изготовление втулки и упрочнение ее внутренней поверхности микродуговым оксидированием, установку втулки в деталь на клей, сушку и механическую обработку детали с установленной втулкой до требуемого размера, согласно изобретению установку втулки осуществляют на клей ВС-10Т, сушку детали ведут при температуре 225...230°С в течение 40 мин, а после механической обработки упрочняющее покрытие детали подвергают финишной антифрикционной безабразивной обработке, используя при этом инструмент из бронзы БрОЦС 6-6-3 и смазочно-охлаждаюшую жидкость, содержащую одну часть глицерина и три части 10%-ной соляной кислоты.

Способ осуществляют следующим образом.

Для восстановления изношенных внутренних цилиндрических поверхностей неразъемных подшипников скольжения, например, отверстий под шток передних крышек гидроцилиндров, сначала производят предварительную подготовку крышки, заключающуюся в расточке изношенного отверстия под шток на вертикально-фрезерном станке. Втулку, предназначенную для компенсации износа отверстия под шток, отливают из литейного алюминиевого сплава АК9ч в металлической форме-кокиле, подогретой до температуры 280...320°С, и затем осуществляют ее механическую обработку, причем внутреннюю поверхность растачивают с припуском под МДО-покрытие.

Далее проводят упрочнение МДО внутренней поверхности втулки с использованием анодно-катодного режима в щелочном электролите, содержащем 0,6...0,8 г/л гидроксида калия и 22 г/л натриевого жидкого стекла с модулем m=3,4...3,5. Режимы обработки: плотность катодного тока - 28 А/дм², соотношение катодного и анодного токов - 0,92...0,94, температура электролита - 10...12°С, продолжительность оксидирования - 80 мин. Толщина внешнего упрочненного слоя сформированного МДО-покрытия составляет 110 мкм.

Втулку с упрочняющим МДО-покрытием устанавливают в предварительно расточенное и обезжиренное отверстие под шток передней крышки гидроцилиндра, смазанное клеем ВС-10Т. Затем крышку с установленной втулкой в течение 40 мин выдерживают в сушильном шкафу при температуре 225...230°С.

После этого переднюю крышку гидроцилиндра с установленной втулкой подвергают механической обработке, которая служит для придания ей требуемых размеров и геометрической формы. Данную операцию осуществляют на внутришлифовальном станке.

После механической обработки упрочняющее МДО-покрытие, сформированное на внутренней поверхности втулки, установленной в отверстие под шток передней крышки гидроцилиндра, подвергают финишной антифрикционной безабразивной обработке (ФАБО). Для этого инструмент в виде прутка, изготовленного из бронзы БрОЦС 6-6-3, неподвижно или с вращением вокруг продольной оси прутка прижимают к вращающемуся отверстию под шток передней крышки гидроцилиндра с установленной втулкой, имеющей на внутренней поверхности упрочняющее МДО-покрытие, в результате чего бронза за счет трения переносится на его поверхность и образует антифрикционный слой толщиной 5...7 мкм. Материалом для изготовления инструмента, используемого при ФАБО, также может служить латунь Л63. Перед ФАБО упрочняющее МДО-покрытие обезжиривают и обрабатывают смазочно-охлаждающей жидкостью, содержащей одну часть глицерина и три части 10%-ной соляной кислоты, которую наносят волосяной кистью. Эта операция необходима для пластификации материала инструмента и лучшей адгезии бронзы к поверхности МДО-покрытия. При ФАБО смазочно-охлаждающая жидкость подается к МДО-покрытию с помощью капельницы через равные промежутки времени строго отмеренными дозами. Режимы ФАБО: давление инструмента - 90...95 МПа, окружная скорость вращения передней крышки гидроцилиндра - 0,35 м/с, продольная подача инструмента - 0,25 мм/об, число рабочих ходов инструмента - 2, продолжительность обработки - 20 мин.

Коэффициент трения и интенсивность изнашивания соединения при приработке, а также долговечность восстановленных и упрочненных соединений оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на изнашивание на машине трения МТУ-01 ТУ 4271-001-29034600-2004. Испытания проводили в соответствии с рекомендациями руководящего документа РД 70.0009.006-85 «Указания по методам ускоренных испытаний восстановленных деталей для основных марок тракторов, комбайнов и других машин».

Слой бронзы, нанесенный на поверхность упрочняющего МДО-покрытия при ФАБО, позволяет реализовать правило положительного градиента механических свойств по глубине контактной зоны, что приводит к существенному снижению коэффициента трения соединения, так как не происходит схватывания и глубинного вырывания материала соприкасающихся поверхностей деталей. Кроме этого, слой бронзы в начальный период приработки соединения легко пластически деформируется, что приводит к существенному увеличению площади фактического контакта соприкасающихся поверхностей и их несущей способности. В результате интенсивность изнашивания соединения при приработке существенно снижается, что способствует снижению зазора в соединении после приработки и повышению долговечности соединений, в состав которых входят восстановленные и упрочненные детали (таблица).

Таблица
Показатели	Прототип	Предлагаемый способ
1. Продолжительность сушки клея, мин.	120	40
2. Коэффициент трения соединения	0,23	0,11
3. Несущая способность соединения при приработке, %	100	130
4. Интенсивность изнашивания соединения при приработке, (г/ч)×10-3	1200	640
5. Зазор на сторону в соединении после приработки, мм	0,09	0,04
6. Долговечность соединения, в состав которого входит восстановленная и упрочненная деталь, %	100	250

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления неразъемных подшипников скольжения позволяет в среднем в 2 раза снизить коэффициент трения соединения и, как следствие, в 1,8 раза - его интенсивность изнашивания при приработке, повысив при этом не менее чем в 1,3 раза несущую способность. Все это приводит к тому, что зазор на сторону в соединении после приработки оказывается в среднем в 2,2 раза меньшим, чем в прототипе, в результате чего долговечность соединения, в состав которого входит восстановленная и упрочненная деталь, увеличивается не менее, чем в 2,5 раза. Кроме этого, за счет сокращения продолжительности сушки клея в 3 раза увеличивается производительность при восстановлении изношенных подшипников скольжения.

Способ восстановления неразъемных подшипников скольжения, включающий предварительную подготовку подшипника, изготовление втулки, упрочнение ее внутренней поверхности микродуговым оксидированием, установку втулки в подшипник на клей, сушку и механическую обработку подшипника с установленной втулкой до требуемого размера, отличающийся тем, что установку втулки осуществляют на клей ВС-10Т, сушку подшипника ведут при температуре 225÷230°С в течение 40 мин, а после механической обработки упрочняющее покрытие подшипника подвергают финишной антифрикционной безабразивной обработке, используя инструмент из бронзы БрОЦС 6-6-3 и смазочно-охлаждающую жидкость, содержащую одну часть глицерина и три части 10%-ной соляной кислоты.