RU2691356C1

RU2691356C1 - Способ нанесения антифрикционного слоя на металлическую деталь

Info

Publication number: RU2691356C1
Application number: RU2018129167A
Authority: RU
Inventors: Юрий Георгиевич Кузьмин
Original assignee: Туманов Александр Викторович; Юрий Георгиевич Кузьмин
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2019-06-11

Abstract

Изобретение относится к нанесению антифрикционного слоя на металлические поверхности, в частности на колодки и подшипники. Осуществляют отливку методом литья под давлением пластины из полиэфирэфиркетона. Указанную пластину отливают по размеру и геометрии металлической детали в литьевой форме под давлением 130 кг⋅с/см, при температуре расплава 430°С, скорости впрыска 120 ммв секунду и температуре пресс-формы 250°С. На поверхность металлической детали наносят бронзоникелевый слой, размещают нагретую до 390-435°С металлическую деталь в горизонтальном положении в матрице, изготовленной по габаритам упомянутой детали и предварительно прогретой до температуры 200-230°С. На шток пресса помещают пуансон и осуществляют задавливание упомянутой предварительно нагретой до температуры 180-200°С пластины из полиэфирэфиркетона на бронзоникелевый слой с получением антифрикционного слоя толщиной 1,0-1,2 мм. Обеспечивается исключение образования пор и микротрещин, что, в свою очередь, увеличивает несущую способность не менее чем на 40% и износостойкость не менее чем на 50%. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к нанесению антифрикционного слоя на металлические поверхности, например, опорных, в том числе, (радиальных) колодок и подшипников.

Из уровня техники известен документ RU 2294398, C23C28/00, опубл. 27.02.2007 из которого известен способ, который включает плазменное напыление адгезионного металлического подслоя и последующее формирование слоя фторопласта с его оплавлением. Плазменное напыление адгезионного подслоя осуществляют при силе тока 90-110 А, напряжении 30-45 В с последующей его термической обработкой при температуре 650-800°С. Оплавление фторопластового покрытия проводят при температуре 250-270°С в течение 3-5 часов. Напыляют адгезионный подслой на основе медно-цинкового сплава. Защитное покрытие получают на поверхности алюминиевого сплава или углеродистой стали.

Недостатком данного способа является, высокая стоимость установки газоплазменного напыления, слишком мелкая фракция зерна, это до 220-240 микрон, что в свою очередь не обеспечивает, необходимую адгезию полимерного антифрикционного слоя с бронза-никелевым подслоем. Оптимальным размером зерна является 550-600 микрон.

Из уровня техники известен документ 2005130482/11, 03.03.2004. Изобретение относится к подшипникам, пластиковым материалам подшипников и способам их получения. Подшипник содержит слой материала подложки, пористый слой, расположенный на слое подложки, и слой экструдированного материала подшипника, размещенный посредством пропитки в пористом слое и имеющий сплошную затвердевшую структуру, включающую сплошную политетрафторэтиленовую матрицу и раздельные частицы материала добавки, при этом слой материала подшипника имеет часть пористого слоя. Также заявлен пластиковый материал подшипника,

который включает экструдированную неспеченную ленту или полосу, предназначенную для пропитки в пористом слое, расположенном на материале подложки, и включающий политетрафторэтиленовую матрицу и раздельные частицы материала добавки.

При данной технологии, полимерный материал в виде пластины или ленты, изготавливается способом экструзии. При экструзии полимера, давление составляет не более 15 кгс\см². Что не обеспечивает полное и равномерное спрессовывание полимерных пластин. Они имеют поры и микротрещины. И это негативно сказывается на несущей способности подшипника и его износостойкости.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ нанесения антифрикционного слоя на металлическую деталь, включающий нанесение антифрикционного материала на металлическую деталь по документу EP 201301220, МПК С23С28/00, 28.02.2014.

Во всех известных методах нанесения дронзо-никеля, методом электро-дугового напыления (металлизации), напыляемая деталь, маленького габарита, жестко закреплена неподвижно, а металлизатор в ручную двигается относительно поверхности детали.

Технический результат заключается в том, что при давлении 130 кгс\см², исключается образование пор и микротрещин, что в свою очередь увеличивает несущую способность не менее чем, на 40% и износостойкость не менее чем, на 50%.

Технически результат достигается за счет способа нанесения антифрикционного слоя на металлическую деталь. Методом литья под давлением отливают пластину из полиэфирэфиркетона, при этом указанную пластину отливают по размеру и геометрии металлической детали в литьевой форме по давлением 130 кгс/см², температуре расплава 430°С, скорости впрыска 120 мм³ в секунду и температуре пресс-формы 250 °С, на поверхность металлической детали наносят бронзо-никелевый слой, размещают нагретую индукционным нагревателем до 390-435^оС металлическую деталь в горизонтальном положении в матрице,

изготовленной по габаритам упомянутой детали, и предварительно прогретой до температуры 200-230°С, помещают на шток пресса пуансон и осуществляют задавливание упомянутой предварительно нагретой до температуры 180-200 °С пластины из полиэфирэфиркетона на бронзо-никелевой слой с получением антифрикционного слоя толщиной 1,0-1,2 мм.

Металлическую деталь используют в виде колодки.

Металлическую деталь используют в виде подшипника.

На первом этапе производится отливка, методом литья под давлением, пластин толщиной 2.2 мм, по размеру и геометрии колодки или подшипника, в литьевой форме под давлением 130 кгс\см². температура расплава 430 градусов. Скорость впрыска 120 мм 3 в секунду. Температура пресс-формы 250 °С.

После чего наносится дополнительный слой. Дополнительный слой может наносится двумя различными способами.

Упорные колодки устанавливаются на магнитный диск, диаметром 300 мм, при этом вращение диска происходит со скоростью 50-52 оборотов в минуту, скорость перемещения металлизатора в горизонтальной плоскости 500 мм в 1 минуту.

На металлическую поверхность, разогретой до 180-200 градусов и предварительно обработанную колотой дробью, фракция 1,5-1,8 мм, и доведённой до шероховатости не менее 4,5 мкм, наносится первый слой бронзо-никеля, электродуговым металлизатором, с зернистостью до 200 микронов, толщина слоя 0.2-0.3 мм, шероховатость 4-5 мкм, сила тока 220 ампер, давление воздуха 40бар., диаметр проволоки 2 мм, расстояние от дуги до поверхности металла 100-120 мм, затем наносится второй слой бронзо-никеля с зернистостью 500-600 микрон, толщина слоя 0.5-0.8 мм, при этом сила тока 280 ампер, давление 15 бар, диаметр проволоки 2.2 мм, при нанесении второго бронзо-никелевого слоя, одновременно производится

продувка инертным газом под давление 10 бар., для устранения окиси. Данная технология предназначена для металлизации ровных поверхностей.

Деталь закреплена на магнитной установке, движется в горизонтальной плоскости, при помощи механизма с серво-приводом, а металлизатор, закрепленный на площадке, которая в свою очередь, закреплена на шарико-винтовой паре, приводимой в движение мотор-редуктором, движется в вертикальной плоскости. При этом процесс повторяется несколько раз, при изменяющейся силе тока, скорости подачи проволоки и давления воздуха. Что в свою очередь обеспечивает разную величину зерна, в каждом нанесённом слое.

Опорные колодки или подшипники, устанавливаются в другую установку, на поворотный стол, диаметром 550 мм, возвратно-поступательное вращение стола на 180 градусов происходит со скоростью 1500 мм в минуту, скорость перемещения металлизатора, в вертикальной плоскости 120 мм в минуту, на металлическую поверхность, разогретой до 180-200 градусов и предварительно обработанную колотой дробью, фракция которой составляет 1,5-1,8 мм, и доведённая до шероховатости не менее 4,5 мкм, наносится первый слой бронзо-никеля, электродуговым металлизатором, с зернистостью до 200 микронов, толщина слоя 0.2-0.3 мм, шероховатость 4-5 мкм, при этом сила тока 220 ампер, давление воздуха 40 бар., диаметр проволоки 2 мм, расстояние от дуги до поверхности металла 100-120 мм, затем наносится второй слой бронзо-никеля с зернистостью 500-600 микрон, толщина слоя 0.5-0.8 мм, при силе тока 280 ампер, давление 15 бар, диаметр проволоки 2.2 мм, при нанесении бронзо-никелевого слоев, одновременно производится продувка инертным газом под давление 10 бар, для устранения окиси. Данная технология предназначена для металлизации радиальных поверхностей (внутренняя или наружная часть трубы).

После чего в обоих случаях наносится антифрикционный слой трения, на основе полиэфирэфиркетона.

Толщина слоя трения из антифрикционного материала П-30НТ на основе полиэфирэфиркетона (РЕЕК), составляет 1,0-1,2 мм. Только такая толщина обеспечивает отвод тепла в зоне трения.

На втором этапе колодка или подшипник устанавливается в матрицу (постель), изготовленную по ее габаритам, в горизонтальном положении, предварительно прогретую до температуры 390-435 °С. На шток пресса устанавливается пуансон с калибром и задавливает материал П-30НТ на слой бронзо-никеля. Сама пластина из полиэфирэфиркетона, для избежания трещин, предварительно нагревается до температуры 180-200 градусов.

Колодка или подшипник нагревается индукционным нагревателем, до температуры от 390 до 435 градусов, в зависимости от толщины металла. Чем тоньше металл, тем ниже температура.

Данные приведены в таблице 1.

Толщина металла в мм.	Температура в градусах Цельсия	Давление кг⋅с\ см 2	Время удержания под давлением в секундах.
10	435	30	40
20	425	35	60
30	418	40	120
40	415	45	180
50	405	50	220
60	400	60	250
70 и более	390	70	350

Claims

1. Способ нанесения антифрикционного слоя на металлическую деталь, отличающийся тем, что методом литья под давлением отливают пластину из полиэфирэфиркетона, при этом указанную пластину отливают по размеру и геометрии металлической детали в литьевой форме под давлением 130 кг⋅с/см², температуре расплава 430°С, скорости впрыска 120 мм³ в секунду и температуре пресс-формы 250°С, на поверхность металлической детали наносят бронзоникелевый слой, размещают нагретую индукционным нагревателем до 390-435°С металлическую деталь в горизонтальном положении в матрице, изготовленной по габаритам упомянутой детали и предварительно прогретой до температуры 200-230°С, помещают на шток пресса пуансон и осуществляют задавливание упомянутой предварительно нагретой до температуры 180-200°С пластины из полиэфирэфиркетона на бронзоникелевый слой с получением антифрикционного слоя толщиной 1,0-1,2 мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлическую деталь используют в виде колодки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлическую деталь используют в виде подшипника.