Спосіб виготовлення вкладишів підшипників ковзання

1. Спосіб виготовлення вкладишів підшипників ковзання, переважно колінчатих валів дизелів, що включає виготовлення стале-бронзової основи вкладиша, механічну та хімічну обробку робочої 36405 У відповідності зі своєю природою – формування шарів шляхом електричної взаємодії – відомий спосіб забезпечує створення дифузійних прошарок між різними металами. Адгезійна міцність таких шарів – 7 МПа не відповідає зносостійкості, яка необхідна при роботі вкладишів з питомим експлуатаційним навантаженням 300 МПа. Технологія також не відповідає економічній доцільності виготовлення вкладишів за допомогою гальваніки, так як при цьому відсутня можливість їх виготовлення з властивостями, які адекватні новим деталям. Залишки масла, в середовищі якого приводить до розшарування покриттю при навантаженні та може стати причиною аварії тепловозу. Тому вкладиші, що відпрацювали свій ресурс, не ремонтують, а змінюють на нові. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб виготовлення вкладишів ковзання колінчатих валів дизелів, у якому за рахунок незначного локального розігрівання покриття при нанесенні шарів багатошарового антифрикційного покриття методом вакуум-плазмового напилювання з попереднім іонним бомбардуванням поверхні у вакуумі перед нанесенням кожного послідуючого шару, досягається висока адгезійна міцність всього багатошарового покриття, а також підвищення зносостійкості експлуатаційного ресурсу з відповідними робочими характеристиками деталей за однаковою для обох випадків (виготовлення та ремонту-відновлення) технологією. Поставлена задача досягається тим, що у способі виготовленні вкладишів підшипників ковзання, переважно колінчатих валів дизелів, що включає виготовлення сталевобронзовоі основи вкладишу, механічну та хімічну обробку робочої поверхні сталевобронзовоі основи з подальшим послідовним нанесенням на неї багатошарового антифрикційного покриття із шарів різних металів, у відповідності до винаходу, нанесення шарів багатошарового антифрикційного покриття здійснюють методом вакуум-плазмового напилювання з попереднім іонним бомбардуванням поверхні у вакуумі перед нанесенням кожного послідуючого шару. Крім того, як основу для відновлення використовують підшипник ковзання, який відпрацював свій ресурс. Внаслідок використання винаходу забезпеччується отримання і технічного результату, який полягає в незначному локальному розігріванні покриття, що веде до досягнення високої адгезійної міцності всього багатошарового покриття. Між суттєвими ознаками винаходу і те хнічним результатом, що досягається, існує такий причинно-слідчий зв'язок. Проведення додаткової операції – попереднього іонного бомбардування робочої поверхні у вакуумі перед нанесенням кожного послідуючого шару дозволяє учиняти інтенсивне очищення поверхні та локальний розігрів й для підвищення адгезії. Нанесення багатошарового антифрикційного покриття із послідовних шарів різних металів шляхом вакуум-плазмового напилювання на підготовлену робочу поверхню сталевобронзової основи дозволяє широко варіювати температуру в зоні нанесення покриття та разом з попереднім іонним бомбардуванням попереджує утворення геометричних, кристально-хімічних та фізико-механічних дефектів на поверхні, яку оброблювали. Відсутність перехідної зони між відновленими шарами та основою пояснюється локальним розігрівом поверхні (а не об'ємним, як у прототипі) та слабою взаємодією між конденсатом (утворювачем покриття) та основним металом, що дозволяє відновлювати зношені шари вкладиша без змін його об'ємних властивостей-міцності, в'язкості та також виключає розшарування покриттів. Таким чином, за рахунок використання в запропонованому способі виготовлення вкладишів підшипників ковзання відрізнювальних ознак досягається висока адгезійна міцність всього багатошарового покриття, а також підвищення зносостійкості, експлуатаційного ресурсу з відповідними робочими характеристиками деталей за однаковою для обох випадків (виготовлення та ремонтувідновлення) технологією. Запропонований спосіб виготовлення вкладишів підшипників ковзання здійснюють таким чином. При реалізації запропонованою рішення використовують загальнодоступне обладнання. Приклад. Сталевобронзову основу вкладиша – нову, чи відпрасовану, що пройшла обезжирювання та механічну обробку поверхні відомими методами з метою очищення її робочої поверхні, розміщували у камері установки типу "Була т" з камерою-анодом з діаметром та довжиною по 500 мм на спеціально виготовленому для цього приладді, яке забезпечує рівномірне реверсне обертання деталей. Струм дугового розряду складав 20 А. Перед напилюванням здійснюють попереднє онне бомбардування робочої поверхні сталевобронзової основи, яке учиняють потоком прискорених іонів хрому (плазми вакуумного дугового розряду) при високому (12 кВ) негативному потенціалі на виробі з енергією 1 кЕв і тиску вакууму 1·10-3 Па та часом бомбардування 5 хв. При цьому відбувається інтенсивне очищення поверхні і та локальний розігрів її для підвищення адгезії. Нанесення антифрикційних шарів здійснюють шляхом вакуум-плазмового напилювання у вакуумі при низькій напрузі (20-200 В). У якості матеріалів катода використовувались метали та сплави, що застосовуються для нанесення багатошарового антифрикційного покриття на робочу поверхню вкладишів підший інків ковзання тепловозних дизелів у відповідною і до вимог державних стандартів. Наприклад, на основу послідовно напиляють такі шари: сплав 90% меді з 10% олову, хром. нікель, баббіт Pb-Cu-Sn (2). У режимі напилювання відбувається конденсація на робочу поверхню вкладишу випарюваного матеріалу катоду, що приводить до одержання на поверхні відповідного покриття. Процес осаджування покриття здійснюють до отримання товщини, яка вимагається. Режими обробки та матеріали шарів у кожному випадку залежать від технічних вимог та знаходяться у вказаних межах. Для проведення порівняльних зносостійких випробувань на одну сталевобронзову основу вкладиша наносили шари покриттів вакуум-плазмовим методом та гальванічним методом на іншу сталевобронзову основу за розміром та складом 2 36405 відповідно тим, що зношуються при їх експлуатації, за режимами, які вказані вище. Випробування показали, що зносостійкість зразків з покриттям, які отримані шляхом вакуум-плазмового напилювання, в 2 рази вище, ніж з тими, що були одержані гальванічним шляхом, а адгезійна міцність в 3 рази, в тому числі між основою першим шаром. Таким чином, спосіб виготовлення вкладишів підшипників ковзання є екологічним, а при його використанні дозволяє підвищити технологічність та продуктивність процесу, а також отримати високу адгезійну міцність всього багатошарового покриття, а також підвищення зносостійкості, експлуатаційного ресурсу з відповідними робочими характе ристиками деталей за однаковою для обох випадків (виготовлення та ремонту-відновлення) ресурсозберігаючою технологією. По даному винаходу виготовлені дослідні зразки, які пройшли усесторонні виробничі випробування, що підтвердили отримання очікуваного позитивного ефекту. Джерела інформації. 1. Аришнов В. Д., Меркулов П. В., Соловьев Н. А. Покрытие сталебронзовых вкладышей многокомпонентным, антифрикционным сплавом. ГОСИНТИ. – М.: 1988 г. 2. ГОСТ 24.067.4084. Способ изготовления вкпадыша подшипника (прототип). __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3