СПОСОБ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ДИФФУЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ БРОНЗОВЫХ ВТУЛОК СКОЛЬЖЕНИЯ

Предложенный способ относится к порошковой металлургии, в частности к способам нанесения покрытий из порошковых материалов на поверхности цилиндрических деталей типа втулок скольжения.

Известен способ восстановления изношенных втулок подшипников скольжения (RU 2289499 С1, 20.12.2006), где напрессовку и раздачу втулки осуществляют одновременно в кондукторе воздействием инструмента на порошок перед спеканием, напресовку и раздачу осуществляют инструментом, выполненным из материалов с эффектом памяти формы, путем нагрева его до температуры обратного мартенситного превращения, внутренний диаметр кондуктора выполняют соответствующим номинальному наружному диаметру втулки.

Недостатками этих методов является громоздкость оборудования, чрезмерная длительность времени восстановления, неравномерность нанесения порошка на восстанавливаемой поверхности, малая поверхностная микротвердость восстановленной рабочей поверхности.

В качестве ближайшего аналога выбран способ нанесения покрытий из металлических порошков (RU 2164966 С2, 10.04.2001), где начальный нагрев детали ведут до момента достижения на стыке поверхности детали с порошковым материалом температуры плавления последнего, а затем нагрев прекращают и повторно возобновляют при снижении температуры до температуры спекания порошка, при которой осуществляют изотермическую выдержку, одновременно с прекращением начального нагрева осуществляют охлаждение свободной поверхности детали и прекращают его при достижении на стыке между поверхностью детали и порошковым материалом температуры спекания последнего.

Недостатком этого способа является недостаточная диффузия металлического порошка в металл восстанавливаемой детали, малое приращение наплавляемого слоя на сторону, незначительная поверхностная микротвердость восстановленной рабочей поверхности.

Техническая задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, - сокращение времени и упрощение процесса термодиффузии при восстановлении работоспособности изношенных оловянистых и алюмино-железистых бронзовых втулок скольжения, создание термоциклического режима наплавки порошка, которая достигается при циклическом нагреве восстанавливаемой детали. Повышение сцепляемости порошка с металлом восстанавливаемой детали за счет глубокой диффузии молекул расплавленного порошка в металл изношенной поверхности детали, повышение поверхностной прочности и микротвердости восстановленного слоя металла.

Указанный технический результат достигается тем, что термоциклический способ включает в себя цикловой нагрев втулки и порошка на основе бронзы до температуры расплава порошка и диффузии его в металл втулки, временную выдержку при температуре начального диффузионного процесса, затем охлаждение детали до температуры фазового спекания порошка, выдержка в данном интервале температуры, вторичный нагрев до температуры начального расплава порошка с временем выдержки для приращения восстанавливаемого диффузионного слоя, затем охлаждение до номинальной температуры.

Сущность изобретения поясняется графиком термоциклического диффузионного процесса, где термоциклический способ включает в себя цикловой нагрев втулки и порошка на основе бронзы до температуры расплава порошка и диффузии его в металл втулки Т° - 750…780°С, τ₂ - время выдержки при температуре начального диффузионного процесса в течение 7…8 мин, затем охлаждение детали до температуры Т° - 480…500°С для замедления диффузионного процесса τ₄ - 4…5 мин, вторичный нагрев до Т° - 750°С со временем выдержки τ₆ - 20…22 мин для приращения слоя до 0,3 мм, τ₆ - 38-40 минут для слоя до 1,0 мм, τ₆ - 65-70 мин для приращения слоя до 2,0 мм. Весь процесс восстановления втулки длится от 35 до 95 мин в зависимости от толщины наращиваемого слоя.

Триботехнические исследования показали, что распределение твердости по поверхности восстановленного диффузионного слоя при применении термоциклического процесса происходит равномерно, износостойкость восстановленных бронзовых деталей повышается в 1,5…2,5 раза в зависимости от толщины приращенного диффузионного слоя. Поверхностная микротвердость при использовании термоциклического диффузионного способа повышается на 17…20%, долговечность сопряжения «бронзовая втулка - стальной вал» в целом увеличивается в 1,6…1,8 раза за счет хрома и хромосодержащих соединений, присутствующих в порошке на основе бронзы.