Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВТУЛОК-ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВТУЛОК-ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВТУЛОК-ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: ремонт подшипниковых узлов высокоскоростных машин, имеющих втулки-вкладыши с многослойным покрытием на рабочей поверхности. Сущность изобретения: сначала с рабочей поверхности удаляют слои антифрикционного сплава и никеля, а также часть бронзового слоя. Затем методом ионного распыления при температуре от 150 до 250°С наносят бронзовое покрытие до восстановления первоначальных размеров. На полученный бронзовый слой при тех же условиях накладывают слой из никеля, после этого при температуре от 20 до 180°С наносят слой из антифрикционного материала также методом ионного распыления.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2025246
Класс(ы) патента: B23P6/00
Номер заявки: 4934079/27
Дата подачи заявки: 06.05.1991
Дата публикации: 30.12.1994
Заявитель(и): Всесоюзный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт металлургического машиностроения
Автор(ы): Сивак Б.А.; Маркелов В.В.; Воронин В.В.; Васильчикова Н.М.; Тодер И.А.; Сидоров О.Ф.
Патентообладатель(и): Маркелов Владимир Владимирович
Описание изобретения: Изобретение относится к восстановлению и ремонту изделий и может быть использовано при восстановлении втулок-вкладышей подшипников скольжения с многослойным покрытием на рабочей поверхности.
Известен способ восстановления цилиндрических рабочих поверхностей деталей подшипника скольжения, включающий подачу дополнительного материала на изношенную поверхность, пластическую деформацию детали и калибровку рабочей поверхности [1].
Однако известный способ не может быть использован для восстановления втулок-вкладышей подшипников скольжения с многослойным покрытием на рабочей поверхности.
Известен способ восстановления втулок-вкладышей подшипников скольжения, имеющих на рабочей поверхности многослойное покрытие из бронзы, никеля и антифрикционого свинцово-оловянистого сплава, включающий удаление с рабочей поверхности изношенных слоев антифрикционного сплава и никеля и последующее нанесение удаленных слоев до восстановления их первоначальных размеров [2].
Данный известный способ не обеспечивает качественное восстановление втулок-вкладышей подшипников, высокоскоростных машин, например прокатных станов.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа за счет обеспечения восстановления вкладышей подшипников, используемых в высокоскоростных машинах.
Указанная цель достигается тем, что предварительно с рабочей поверхности удаляют изношенные слои антифрикционного свинцово-оловянного сплава и никеля, а также часть бронзового слоя, после чего методом ионного распыления осуществляют нанесение удаленных слоев до восстановления их первоначальных размеров, при этом нанесение бронзового и никелевого слоев проводят при температуре 150-250оС, а нанесение слоя из антифрикционного свинцово-оловянистого сплава - при температуре 20-180оС.
Втулки-вкладыши с покрытием из бронзы, никеля и антифрикционного сплава устанавливаются в радиальных подшипниках жидкостного трения (ПЖТ) высокоскоростных блоков прокатных станов. В процессе эксплуатации слой антифрикционного сплава истирается и втулки-вкладыши заменяются новыми, когда на их поверхности появляются участки бронзы, площадь которых превышает 15% от величины рабочей зоны.
Для восстановления изношенных слоев используется метод ионного распыления, так как покрытия, нанесенные этим методом имеют лучшие антифрикционные и адгезионные свойства по сравнению с покрытиями, нанесенными другими методами (вакуумным испарением, электролизом и пр.) [3].
Для получения покрытий с хорошей адгезией нанесение бронзы и никеля желательно проводить при высокой температуре. Однако на наружной поверхности втулки-вкладыша имеется слой антифрикционного свинцово-оловянного сплава, который был нанесен на нее при изготовлении для облегчения запрессовки в эксцентриковую обойму. Кроме того, следы сплава остаются и во внутренних карманах втулки-вкладыша. При повышении температуры частицы сплава, имеющие низкую температуру плавления, начинают собираться в крупные капли, что портит как внутреннюю, так и наружную поверхность втулки-вкладыша. Экспериментально было установлено, что интервал температур от 150 до 250оС является оптимальным. Так как при температуре выше 250оС начинается заметный рост капель свинцово-оловянного сплава, а при температуре ниже 150оС было отмечено ухудшение адгезии получаемых покрытий. Кроме того, нанесение покрытий при низкой температуре требует использования таких рабочих режимов, которые резко снижают производительность процесса.
При нанесении антифрикционного свинцово-оловянистого сплава формы роста и структура покрытия в значительной степени зависят от температуры подложки. Известно, что рост пленок свинца и олова происходит с участием процесса коалисценции, при котором две или несколько изолированных частиц сливаются в один сплошной островок. С понижением температуры процессы коалисценции затухают из-за уменьшения миграционной подвижности атомов. Формы роста частиц также изменяются с повышением температуры. При t = 2/3 Тпл. частицы переходят от плоских форм к объемным сферическим формам. Поскольку свинец и олово являются легкоплавкими металлами, незначительные изменения температурного режима процесса осаждения могут вызвать большие изменения в структуре и свойствах получаемого покрытия.
Экспериментально было установлено, что лучшие антифрикционные и износостойкие свойства имеют покрытия, полученные при низких температурах. Был определен оптимальный интервал рабочих температур от 20 до 180оС. При повышении температуры более 180оС коэффициент трения пленок и их износ увеличились, при этом покрытие имело выраженную капельную структуру. Нижнее значение температуры ограничивалось возможностями процесса.
Способ осуществляют следующим образом.
Внутренняя рабочая поверхность новой втулки-вкладыша образуется последовательным нанесением на стальную заготовку трех различных слоев из бронзы, никеля и антифрикционного свинцово-оловянистого сплава. Последний слой необходим для приработки трущихся поверхностей. Износостойкость этого слоя и определяет ресурс работы подшипника жидкостного трения. В процессе эксплуатации слой антифрикционного сплава истирается. Втулка-вкладыш заменяется на новую, когда на ее поверхности появляются участки бронзы, площадь которых превышает 15% от величины всей рабочей поверхности.
Процесс восстановления начинают с удаления изношенных слоев антифрикционного свинцово-оловянистого сплава, никеля и части слоя бронзы. Затем внутреннюю поверхность втулки очищают и измеряют ее внутренний диаметр.
Методом ионного распыления на втулку-вкладыш наносят покрытие из бронзы при температуре 150-250оС. Толщина покрытия зависит от внутреннего диаметра втулки-вкладыша и выбирается таким образом, чтобы восстановить его первоначальный размер. После чего на бронзовый слой наносят никелевое покрытие при температуре 150-250оС, а затем при температуре 20-180оС на никелевое покрытие наносится антифрикционный свинцово-оловянистый сплав.
П р и м е р. Проводилось восстановление втулки-вкладыша ПЖТ с покрытием на внутренней рабочей поверхности. Покрытие состояло из слоя бронзы толщиной 300 мкм, слоя никеля толщиной 5 мкм и слоя антифрикционного сплава (Рb 83% , Sn 14%, Cu 2%) толщиной 20 мкм. Размеры втулки: наружный диаметр 110, внутренний диаметр 100, высота 70 мм.
Для удаления изношенных слоев втулка-вкладыш подвергалась расточке на токарном станке в специальном приспособлении, которое обладало достаточной жесткостью, чтобы не деформироваться при его установке в патроне станка. После расточки рабочая поверхность обрабатывалась тонкой шкуркой и промывалась бензином, ацетоном и керосином. Затем втулка измерялась и определялся усредненный размер ее внутреннего диаметра, являющийся исходным при восстановлении. На основании полученных данных было определено, что для восстановления первоначальных размеров на внутреннюю поверхность втулки-вкладыша необходимо нанести слой бронзы толщиной 40 мкм, слой никеля толщиной 5 мкм и слой антифрикционного сплава толщиной 20 мкм.
Нанесение покрытий проводилось на установке магнетронного распыления.
Режим нанесения бронзового покрытия.
Рабочее давление 5-6 х10-3 мм. рт. ст., рабочее напряжение 500 В; ток разряда 1,5А; скорость осаждения 0,35 мкм/мин; температура подложки 150-210оС. Время нанесения покрытия толщиной 40 мкм - 115 мин.
Режим нанесения никеля.
Рабочее давление 5-6 х 10-3 мм рт. ст.; рабочее напряжение 500В; ток разряда 0,45А; скорость осаждения 0,08 мкм/мин; температура подложки 200-230оС. Время осаждения покрытий толщиной 5 мкм - 62,5 мин.
Режим нанесения антифрикционного сплава.
Рабочее давление 5-6 х 10-3 мм рт. ст.; рабочее напряжение 500В; ток разряда 0,8А; скорость осаждения 0,33 мкм/мин; температура подложки 80-150оС. Время осаждения покрытия толщиной 20 мкм - 60 мин.
Предлагаемый способ восстановления позволяет повторно использовать отработанные втулки-вкладыши ПЖТ. Многократное использование втулок-вкладышей дает возможность обеспечить запасными частями высокоскоростные блоки прокатных станов.
Формула изобретения: СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВТУЛОК-ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ, имеющих на рабочей поверхности многослойное покрытие из бронзы, никеля и антифрикционного свинцово-оловянистого сплава, включающий удаление с рабочей поверхности изношенных слоев антифрикционного сплава и никеля и последующее нанесение удаленных слоев до восстановления их первоначальных размеров, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа за счет обеспечения восстановления вкладышей подшипников, используемых в высокоскоростных машинах, после удаления слоя никеля производят удаление части бронзового слоя и его последующее нанесение до восстановления первоначальных размеров, а нанесение всех удаленных слоев осуществляют методом ионного распыления, при этом бронзовый и никелевый слои наносят при 150 - 250oС, а слой из антифрикционного сплава - при 20 - 180oС.