Способ получения сплава на основе алюминия системы алюминий-олово-свинец-медь с добавками индия и/или висмута для вкладышей подшипников скольжения для двигателей внутреннего сгорания


 


Владельцы патента RU 2413022:

Глебовский Вадим Георгиевич (RU)

Изобретения относятся к области металлургии металлических материалов с высокими трибологическими и прочностными свойствами, используемыми в машиностроении при изготовлении вкладышей для двигателей внутреннего сгорания. Способ получения сплава на основе алюминия системы алюминий-олово-свинец-медь с добавками индия и/или висмута для вкладышей подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания включает нагрев расплава алюминия до 1150°С, добавление олова, введение индия и/или висмута, перемешивание расплава, введение свинца, выдержку расплава в течение 20-30 минут при периодическом перемешивании, введение меди, выдержку расплава в течение 5-10 минут, слив расплава в водоохлаждаемый кристаллизатор, в котором обрабатывают твердеющий расплав скрещенными электрическим и магнитным полями. В расплав алюминия вводят компоненты, при следующем соотношении, мас.%: олово 6-10, индий 0,5-5 и/или висмут 0,1-0,6, свинец 10-18 и медь 1-3. При введении компонентов расплав алюминия поддерживают при постоянной температуре 1150°С. При получении сплава, содержащего и индий, и висмут, их вводят в расплав последовательно. Повышается надежность подшипника из сплава на основе алюминия за счет улучшения качества этого сплава и его прирабатываемости и противозадирности без снижения прочности и износостойкости. 1 табл.

 

Изобретения относятся к области металлургии металлических материалов с высокими трибологическими и прочностными свойствами, используемыми в машиностроении при изготовлении вкладышей для двигателей внутреннего сгорания. Основными требованиями, предъявляемыми к таким материалам, являются высокая стойкость к износу и работоспособность в экстремальных условиях.

Известны вкладыши коренных и шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания (ДВС), включающие стальную основу с нанесенным на внутреннюю поверхность антифрикционным слоем из свинцовистой бронзы, на которую гальваническим методом нанесен тонкий слой сплава свинец-олово-медь. Недостатком таких вкладышей является быстрое разрушение гальванического слоя сплава свинец-олово-медь в современных высокофорсированных ДВС.

Из уровня техники известен способ, являющийся наиболее близким аналогом предлагаемому способу [RU 2081932]. Способ получения сплава на основе алюминия системы алюминий-олово-свинец-медь с добавками индия и/или висмута для вкладышей подшипников скольжения ДВС, включающий нагрев расплава алюминия до 1150°С, добавление олова, введение индия и/или висмута, перемешивание расплава, введение свинца, выдержку расплава в течение 20-30 минут при периодическом перемешивании, введение меди, выдержку расплава в течение 5-10 минут, слив расплава в водоохлаждаемый кристаллизатор, в котором обрабатывают затвердевающий расплав скрещенными электрическим и магнитным полями.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности подшипника за счет улучшения качества сплава на основе алюминия и его прирабатываемости и противозадирности без снижения прочности и износостойкости.

Поставленная задача, в результате решения которой достигаются высокие характеристики вкладышей подшипников скольжения для ДВС, реализуется с помощью способа получения сплава на основе алюминия системы алюминий-олово-свинец-медь с добавками индия и/или висмута для вкладышей подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания, включающего нагрев расплава алюминия до 1150°С, добавление олова, введение меди, выдержку расплава в течение в течение 5-10 минут, слив расплава в водоохлаждаемый кристаллизатор, в котором обрабатывают твердеющий расплав скрещенными электрически и магнитным полями, отличающегося тем, что в расплав алюминия вводят компоненты, при следующем их соотношении, мас.%: олово 6-10, индий 0,5-5 и/или висмут 0,1-0,6, свинец 10-18 и медь 1-3, при этом при введении компонентов расплав алюминия поддерживают при постоянной температуре 1150°С, причем при получении сплава, содержащего и индий, и висмут, их вводят в расплав последовательно.

Способ получения сплава на основе алюминия системы алюминий-олово-свинец-медь с добавками индия и/или висмута для вкладышей подшипников скольжения ДВС осуществляется следующим образом. Исходный алюминий помещают в огнеупорный тигель вакуумной индукционной печи, расплавляют и разогревают до температуры 1150°С, постоянной в течение всего плавильного процесса. В расплав алюминия добавляют олово, масса которого с учетом угара и испарения должна обеспечить получение в сплаве концентрации олова в сплаве 6-10 мас.%, затем последовательно вводят индий, масса которого с учетом угара и испарения должна обеспечить получение концентрации индия в сплаве 0,5-5 мас.%, и/или висмут, масса которого с учетом угара и испарения должна обеспечить получение концентрации висмута в сплаве 0,1-0,6 мас.%, расплав перемешивают и вводят свинец, масса которого с учетом угара и испарения должна обеспечить получение концентрации свинца в сплаве 10-18 мас.%, выдерживают расплав в течение 20-30 минут при периодическом перемешивании и вводят медь, масса которой с учетом угара и испарения должна обеспечить получение концентрации меди в сплаве 1-3 мас.%, затем выдерживают расплав в течение 5-10 минут, сливают его в водоохлаждаемый кристаллизатор, обрабатывают затвердевающий расплав скрещенными электрическими и магнитными полями. Особенностью плавильного процесса является поддержание постоянной температуры (1150°С) при проведении всех операций - при введении в расплав компонентов, при перемешивании и при выдержке вплоть до разливки. Особенностью химической композиции является то, что необходимо вводить по крайней мере один из элементов - висмут или индий, при этом они вводятся последовательно в указанных пределах с учетом угара и испарения. Как показали наши испытания, в результате этих процедур значительно улучшаются трибологические и прочностные характеристики вкладышей, вследствие чего оказалось возможным повысить нагрузку до 100-120 МПа.

Пример реализации способа

Для проверки эксплуатационных характеристик антифрикционного сплава на основе алюминия, приготовленного в соответствии с предложенным способом получения, было выплавлено три слитка. Химический состав трех слитков сплава на основе алюминия разного химического состава приведен в Таблице.

Химический состав заготовок (мас.%)
Pb Sn Сu In Bi Al
1 12,5 6,3 1,0 5,0 0,10 75,1
2 15,0 8,0 2,1 5,0 0,1 69,8
3 17,2 9,8 3,0 5,0 0,1 64,9

Экспериментальная технология приготовления трех слитков сплава на основе алюминия в соответствии с предлагаемым способом получения включала расплавление исходного алюминия в огнеупорном тигле вакуумной индукционной печи и доведение расплава до температуры 1150°С. Далее в расплав алюминия вводили последовательно олово, индий и висмут в количестве, обеспечивающем получение заданных концентраций с учетом угара и испарения, расплав перемешивали и аналогично вводили свинец, выдерживали расплав при 1150°С в течение 20-30 минут при перемешивании и, в конце концов, аналогично вводили медь. После выдержки в течение 5-10 минут расплав сливали в водоохлаждаемый кристаллизатор, при этом затвердевающий расплав обрабатывали скрещенными электрическими и магнитными полями. Из всех трех заготовок отбирали образцы для металлографического и элементного анализа. По результатам испытаний, вкладыши с антифрикционным слоем, из сплава на основе алюминия, полученного в соответствии с предлагаемым способом получения, отлично выдерживали нагрузку до 100-120 МПа.

Способ получения сплава на основе алюминия системы алюминий-олово-свинец-медь с добавками индия и/или висмута для вкладышей подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания, включающий нагрев расплава алюминия до 1150°С, добавление олова, введение индия и/или висмута, перемешивание расплава, введение свинца, выдержку расплава в течение 20-30 мин при периодическом перемешивании, введение меди, выдержку расплава в течение 5-10 мин, слив расплава в водоохлаждаемый кристаллизатор, в котором обрабатывают твердеющий расплав скрещенными электрическим и магнитным полями, отличающийся тем, что в расплав алюминия вводят компоненты при следующем их соотношении, мас.%: олово 6-10, индий 0,5-5 и/или висмут 0,1-0,6, свинец 10-18 и медь 1-3, при этом при введении компонентов расплав алюминия поддерживают при постоянной температуре 1150°С, причем при получении сплава, содержащего и индий, и висмут, их вводят в расплав последовательно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к сплаву системы алюминий - медь - магний - литий, применяемого для изготовления полуфабрикатов и изделий из него, используемых в качестве конструкционных материалов для авиакосмической техники.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве деформированных полуфабрикатов из термически неупрочняемых свариваемых коррозионно-стойких сплавов на основе алюминия, применяемых в качестве конструкционного и проводникового материала преимущественно в авиакосмической и атомной технике.

Изобретение относится к деформированным сплавам системы алюминий-цинк-магний-скандий и способу их получения. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении деталей автомобильных двигателей, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150-200°С.
Изобретение относится к деформированному продукту из высокопрочного, высоковязкого Al-Zn сплава и к способу изготовления такого продукта. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы для изготовления монет. .
Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов. .
Изобретение относится к металлургии протекторных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии алюминиевых теплообменников на самолетах, морских и пресноводных судах, бытовых нагревателях, а также для защиты фюзеляжей гидросамолетов и кораблей из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов на основе алюминия. .

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при приготовлении титансодержащих алюминиевых сплавов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к производству листов пеноалюминия, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым коррозионно-стойким материалам на основе железа. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов на основе интерметаллида молибдена. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способу получения металлических композиционных материалов с матрицей из магния или его сплавов, армированной тугоплавкими наполнителями.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов на основе карбосилицида титана. .
Изобретение относится к получению высокопористых материалов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению пористого титана. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению твердого самосмазывающегося материала. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к композиционным спеченным материалам. .

Изобретение относится к способу производства жидко-твердой металлической композиции и устройству для реализации этого способа. .

Изобретение относится к области композиционных инструментальных материалов и может быть использовано для изготовления инструментов различного назначения с повышенными механическими характеристиками
Наверх