Способ обработки узлов трения


 


Владельцы патента RU 2413036:

Шарафутдинов Ринат Наильевич (RU)
Зыков Андрей Юрьевич (RU)

Изобретение относится к способам обработки узлов трения. Согласно способу осуществляют подготовку технологической среды путем приготовления композиции из частиц металлсодержащих минералов и перемешивания ее со смазочным материалом. Затем технологическую среду подают в зону трения и формируют износостойкую антифрикционную поверхность под термической и механической нагрузкой. При этом композиция содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: синтетические фуллерены 5-50, металлосодержащие минералы 5-20, синтетические кристаллы 10-80, молекулярные сита 2-10. Минералы подвергают предварительной физико-химической очистке от примесей. При приготовлении композиции сначала смешивают частицы фуллеренов, минералов и синтетических кристаллов, а затем осуществляют перемешивание упомянутой смеси с частицами молекулярных сит, совмещенное с обезвоживанием и механоактивацией с измельчением частиц до размеров менее 1 мкм. Технический результат - повышение антифрикционных и прочностных свойств трущихся поверхностей.

 

Изобретение относится к способам обработки узлов трения и предназначено для увеличения износостойкости узлов трения и снижения механических потерь на трение. Срок службы двигателей и механических узлов определяется степенью изнашивания трущихся поверхностей. В настоящее время за рубежом и в России при решении вопросов трибологии все чаще используются природные минералы для обеспечения условий снижения трения и защиты поверхности трения от коррозии и износа, повышение их жаростойкости и механической прочности механизмов.

Минералы используются, в основном, для создания в узлах трения природных зеркал скольжения, обладающих аномально низким коэффициентом трения. Высокие антифрикционные свойства покрытий при возможности их создания без разборки механизмов определили значительный интерес исследователей к составу исходных минералов и способам формирования поверхностей трения.

Выяснилось, что получение природных зеркал скольжения облегчается при наличии в используемых минералах "стеклообразующих" окислов в аморфном состоянии. К таким минералам относятся серпентениты, офиты, нефриты и т.п.

Известен способ формирования сервовитной пленки трущихся поверхностей с использованием в качестве основной составляющей серпентинита и шунгита [RU 2182268]. Согласно изобретениям предварительно готовят состав, который смешивают с базовым маслом перед подачей в зону трения и формируют покрытия при работе механизма. При этом обеспечивается финишная антифрикционная футеровка поверхностей трения природными зеркалами скольжения.

Однако такого рода покрытия могут быстро разрушаться при больших нагрузках и циклических колебаниях из-за специфических особенностей материала покрытия и малой толщины его.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является "Способ безразборного восстановления трущихся соединений" [RU 2149741]. Согласно изобретению предварительно готовят ремонтно-восстановительный состав на основе порошка дисперсностью 10…30 мкм из смеси природных минералов при содержании в них аморфной двуокиси кремния 40…55% и катализаторов на основе шунгита в количестве 0,02…2,0 мас.%. Порошковый состав в количестве 0,15…20 мас.% смешивают с базовым маслом и подают в зону трения. Формируют покрытия при эксплуатационной нагрузке в течение от нескольких часов до нескольких десятков часов, что зависит по изобретению от "степени изношенности зоны трения и материала, из которого изготовлена зона трения".

Данный способ не обеспечивает достижения оптимальных зазоров, получаемое покрытие обладает малой прочностью, недостаточными антифрикционными свойствами и предполагает длительный технологический цикл формирования покрытия, что объясняется слабой физико-химической активностью предлагаемого ремонтно-восстановительного состава.

Цель предлагаемого изобретения - обеспечение износостойкости узлов трения за счет повышения антифрикционных свойств и прочности трущихся поверхностей, ускорение формирования покрытия.

Предлагаемый способ обработки поверхностей узлов трения включает подготовку технологической среды путем приготовления композиции, включающей частицы металлсодержащих минералов, и перемешивания ее со смазочным материалом, подачу технологической среды в зону трения и формирование износостойкой антифрикционной поверхности под термической и механической нагрузкой. В композицию дополнительно вводят частицы синтетических фуллеренов, синтетических кристаллов и алюмосиликаты в качестве молекулярных сит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

синтетические фуллерены 5-50,

металлосодержащие минералы 5-20,

синтетические кристаллы 20-80,

молекулярные сита 2-10.

Материалы подвергают предварительной физико-химической очистке от примесей, а при приготовлении композиции сначала смешивают частицы фуллеренов, минералов и синтетических кристаллов, а затем осуществляют перемешивание упомянутой смеси с частицами молекулярных сит, совмещенное с обезвоживанием и механоактивацией с измельчением частиц до размеров менее 1 мкм.

Примеры композиций в соотношении компонентов, мас.%:

синтетические фуллерены - С70 30;

металлосодержащий минерал - силикат магния MgSiO3 или 3Mg-2SiO2-2H20 10;

синтетические кристаллы - монокристаллический кремний Si 50;

алюмосиликаты - цеолиты Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O 10;

синтетические фуллерены - С60 25;

металлосодержащий минерал - фаялит Fe2SiO4 20;

синтетические кристаллы - титанат алюминия Al2TiO5 47;

алюмосиликаты - цеолиты Na86[(AlO2)86 (SiO2)106] Н2О 8.

Материалы в процессе подготовки их к использованию по предлагаемому изобретению подвергаются стадийному измельчению до 1 мм и обязательной физико-химической очистке от примесей, поскольку примеси в минералах отрицательно влияют на процесс формирования износостойкой антифрикционной поверхности в узлах трения, снижают ее качество и долговечность. Синтетические кристаллы изначально обладают высокой физико-химической чистотой и также измельчаются до размера частиц менее 1 мм.

На последней стадии подготовки операция перемешивания минералов и синтетических кристаллов с молекулярными ситами совмещается с механоактивацией и обезвоживанием. Механоактивацией обеспечивается получение ультратонких частиц размерами менее 1 мкм. Полученный ультрадисперсный порошок склонен к поглощению влаги, которая существенно снижает качество обеспечения износостойкости узлов трения, поскольку эффективность процесса формирования износостойкой поверхности и ее прочность снижается с повышением содержания влаги в рабочей смеси из минералов и синтетических кристаллов.

Использование в изобретении большого процентного содержания синтетических фуллеренов обусловлено тем, что в их составе присутствуют углеродные молекулы, которые образуют кристаллическую структуру, состоящую из идеально гладких шаров, свободно вращающихся в гранецентрированной кубической решетке. Такая форма кристаллов, при попадании их в зону трения поверхностей, позволяет существенно снизить коэффициент трения, исключить явление «задира» металла и таким образом защитить пару трения от износа.

При этом одновременно протекают процессы заполнения неровностей поверхности трения частицами минералов и синтетических кристаллов и диффузионные процессы и химические реакции связывания водорода с кислородом с образованием воды, т.е. устранение явления водородного изнашивания (охрупчивания). В этих процессах весьма значительную роль играют молекулярные сита, которые обезвоживают рабочее пространство и обеспечивают оптимальные условия формирования износостойкой антифрикционной поверхности в парах трения.

Таким образом, процесс формирования износостойкой антифрикционной поверхности улучшается за счет использования ультратонких частиц минералов, синтетических кристаллов и молекулярных сит.

Толщина получаемого покрытия саморегулируется. При равенстве энергии термической активации и энергии, поглощенной материалом трущихся деталей, изменений в сформированном покрытии не происходит.

Окончательное формирование износостойкой антифрикционной поверхности, обеспечивающей износостойкость узлов трения, осуществляется под высокой термической и механической нагрузкой, в течение короткого промежутка времени. При этом максимальная нагрузка составляет 80% от предельно допустимой нагрузки для конкретного механизма.

При достижении оптимальной толщины износостойкой антифрикционной поверхности дальнейший процесс наращивания слоя прекращается, т.е. происходит саморегулирование процесса.

Прочностные свойства сформированного покрытия обуславливаются использованием минералов в качестве центров кристаллизации, синтетических кристаллов, которые являются чистой физико-химической основой новой антифрикционной износостойкой поверхности, прочностные показатели которой определяется ультрадисперсностью и низким содержанием влаги в рабочей среде за счет использования молекулярных сит.

Способ обработки поверхностей узлов трения, включающий подготовку технологической среды путем приготовления композиции, включающей частицы металлсодержащих минералов, и перемешивания ее со смазочным материалом, подачу технологической среды в зону трения и формирование износостойкой антифрикционной поверхности под термической и механической нагрузкой, отличающийся тем, что в композицию дополнительно вводят частицы синтетических фуллеренов, синтетических кристаллов и алюмосиликаты в качестве молекулярных сит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

синтетические фуллерены 5-50
металлосодержащие минералы 5-20
синтетические кристаллы 10-80
молекулярные сита 2-10

при этом минералы подвергают предварительной физико-химической очистке от примесей, а при приготовлении композиции сначала смешивают частицы фуллеренов, минералов и синтетических кристаллов, а затем осуществляют перемешивание упомянутой смеси с частицами молекулярных сит, совмещенное с обезвоживанием и механоактивацией с измельчением частиц до размеров менее 1 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий путем переноса материала покрытия посредством цилиндрической щетки с металлическим ворсом. .
Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам плакирования щеткой, и может быть использовано для нанесения металла или сплава на твердую поверхность.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для обработки внутренних поверхностей деталей пластическим деформированием с одновременным нанесением покрытия.

Изобретение относится к устройствам для обработки материалов методом поверхностного пластического деформирования с одновременным нанесением покрытий из металлических материалов.

Изобретение относится к способу и устройству для нанесения покрытия на детали и может найти применение при нанесении покрытия на плоскостные детали, в частности на лицевые поверхности мебели, с помощью пленки.
Изобретение относится к способу формирования прочного износостойкого покрытия на трущихся поверхностях узлов трения и механизмов. .

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.
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 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 машиностроению, в частности к способу формирования покрытия на трущихся поверхностях, и может быть использовано для формирования прочного износостойкого покрытия в узлах трения гидравлических, прецизионных, механических систем, зубчатых и цепных передач, систем с циркуляционной смазкой, применяемых в автомобильной и в других отраслях промышленности

Изобретение относится к композициям для поверхностного упрочнения буровых инструментов

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к формированию (восстановлению) кромок деталей машин, и может быть использовано, например, для восстановления кромок гидродинамических турбин

Изобретение относится к области нанотехнологий, используемых для нанесения покрытий, и может найти применение в ракетостроении, авиационной и машиностроительной промышленности

Настоящее изобретение предусматривает способ тонкодисперсного осаждения порошка металлического лития или тонкой литиевой фольги на подложку, избегая применения растворителя. Способ включает осаждение порошка металлического лития или тонкой литиевой фольги на носитель, приведение носителя в контакт с подложкой, имеющей более высокое сродство к порошку металлического лития по сравнению со сродством носителя к порошку металлического лития, подвергание подложки, находящейся в контакте с носителем, воздействию условий, достаточных для переноса осажденных на носителе порошка металлического лития или литиевой фольги на подложку, и разделение носителя и подложки так, чтобы сохранить порошок металлического лития или фольгу металлического лития осажденными на подложке. Предотвращение снижения исходной зарядной емкости литиевой батареи является техническим результатом предложенного изобретения. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 9 пр., 1 табл.

Изобретение относится к способу модификации и восстановлению железосодержащих поверхностей узлов трения с помощью ремонтно-восстановительного состава и может быть использовано в авиационной промышленности, автомобильном и железнодорожном транспорте, машиностроении, полиграфии и пищевой промышленности. Предварительно готовят порошкообразную смесь дисперсионных частиц минералов, содержащую следующие компоненты, мас.%: клинохризотил - 40-45, ортохризотил - 25-30, лизардит ленточный - 10-20 и кластеры фуллерена - 5-10. Приготовленную смесь подают в зону обработки железосодержащих поверхностей узлов трения. Дисперсность смеси составляет 10-50 нм. Расход смеси составляет 0,005-0,010 г/см2. Повышается эффективность технологического процесса, снижается коэффициент трения железосодержащих поверхностей узлов трения за счет образования высокоуглеродистого феррокерамического защитного слоя, не взаимодействующего с углеводородными материалами, и повышается износостойкость модифицируемых поверхностей. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к способу вакуумно-дугового нанесения на подложку покрытия из каталитически активного материала и к подложке, полученной указанным способом. Осуществляют осаждение материала на одной или более сторон подложки в условиях вакуума в вакуумной камере. Предварительно подложку очищают путем введения газообразного восстановителя в вакуумную камеру. Наносят на подложку промежуточный слой у каталитически активного материала, который является таким же, как материал подложки или подобным ему. Температуру в вакуумной камере устанавливают 150°C-400°C. Затем осуществляют вакуумно-дуговое нанесение покрытия из по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, содержащей рутений, иридий, титан и их смеси, с подачей кислорода в ходе нанесения покрытия. Получают на одной или более сторонах подложки покрытие, по меньшей мере 99% которого не содержит составляющих, которые изначально содержались в подложке, и, по меньшей мере 99% покрытия, нанесенного на промежуточный слой, не содержит неокисленных металлов. На последнем этапе подложку с нанесенным покрытием извлекают из вакуумной камеры. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх