Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может применяться для обработки поверхностей вкладышей подшипников.

- Известен способ электроэрозионного легирования поверхности, то есть процесс перенесения материала на обрабатываемую поверхность искровым электрическим разрядом [Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических поверхностей. - М.: Машиностроение, 1976].

Способ имеет следующие специфические особенности:

- материал анода (легирующий материал) может образовывать на поверхности катода (легируемой поверхности) слой покрытия, чрезмерно крепко сцепленный с поверхностью, в этом случае не только отсутствует граница раздела между нанесенным материалом и металлом основы, но происходит даже диффузия элементов анода в катод;

- легирование можно осуществлять лишь в указанных местах, не защищая при этом остальную поверхность детали.

Известен также способ заливки в кокиль на вкладыши, подогретые до 250°С, под давлением и при температуре 450-480°С подшипниковых материалов из мягких металлов Sn, Pb, Cd, Sb, Zn, характеризующихся наличием твердых структурных составляющих в пластической матрице и называемых баббитом [Гаркунов Д.Н. "Триботехника". - М: Машиностроение, 1989, с.120-122, 132-133].

Существенным недостатком баббитов является их малое сопротивление усталости, особенно при температуре более 100°С. С уменьшением толщины заливки подшипника сопротивление усталости увеличивается, при этом допускается минимальная толщина заливки баббита 0,25-0,4 мм.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ обработки вкладышей подшипников скольжения, заключающийся в лужении вкладышей и заливке в кокиль на подогретые до 250°С вкладыши под давлением и при температуре 450-480°С антифрикционного сплава из мягких металлов. Перед заливкой антифрикционного сплава на подлежащие заливке поверхности методом электроэрозионного легирования наносят промежуточный слой посредством электрода-инструмента из меди или оловянной бронзы при энергиях импульса 0,01-0,5 Дж с последующим образованием крепкого диффузионного слоя из меди или оловянной бронзы, при этом при лужение медь образует с оловом твердый раствор замещения, обеспечивая гарантированную металлическую связь [патент Украины №64613 А, В23Н 1/00, 3/00, 5/00, 2003].

Вкладыши подшипников скольжения, обработанные указанным способом, имеют недостаточную надежность и долгосрочность при их работе вследствие того, что при разрушении баббита происходит отказ подшипника.

Все методы контроля заливки баббита не могут дать полной гарантии качества заливки. Баббит невозможно применять при температуре более 150°С. Баббит имеет недостаточную несущую способность: предельная нагрузка составляет 50-70 МПА.

Кроме того, указанный способ является довольно трудоемким из-за процессов лужения и заливки.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ обработки вкладышей подшипников скольжения путем создания комбинированного электроэрозионного покрытия на рабочей поверхности вкладышей - способ, который бы повысил качество вкладышей, несущую и нагрузочную способность, надежность и долгосрочность их работы, снизил бы трудоемкость изготовления.

Поставленную задачу решают тем, что в способе обработки вкладышей подшипников скольжения, включающем нанесение на вкладыши электроэрозионного покрытия из меди методом электроэрозионного легирования с помощью электрода-инструмента при энергиях импульса 0,01-0,5 Дж, согласно изобретению перед нанесением электроэрозионного покрытия из меди на рабочие поверхности вкладышей наносят с помощью электрода-инструмента электроэрозионное покрытие из серебра при энергиях импульса 0,01-0,05 Дж, а после нанесения электроэрозионного покрытия из меди на них наносят с помощью электрода-инструмента электроэрозионное покрытие из оловянного баббита при энергиях импульса 0,01-0,06 Дж, получая комбинированное электроэрозионное покрытие.

Материалом вкладышей может быть бронза.

Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из серебра составляет 75-80 кгс/мм².

Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из меди составляет 85-90 кгс/мм².

Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из оловянного баббита составляет 35-38 кгс/мм².

Полученное комбинированное электроэрозионное покрытие в виде дискретных зон имеет максимальную толщину 250 мкм.

Вкладыши подшипников скольжения, обработанные предлагаемым способом, имеют высокую надежность и долгосрочность при их работе вследствие того, что даже при разрушении комбинированного электроэрозионного покрытия подшипник продолжает работать.

Способ дает полную гарантию высокого качества полученных вкладышей.

Электроэрозионное покрытие имеет более высокую несущую способность, чем баббитовое: предельная нагрузка баббитового покрытия составляет 50-70 МПА, а электроэрозионного - 170-210 МПА.

Вкладыши могут работать при температуре до 400°С.

Электроэрозионное покрытие воспринимает большую нагрузку в границах допустимого рабочего зазора подшипника скольжения вкладыш - вал, когда оно нанесено тонким слоем. А тонкое покрытие удешевляет способ. Полученное комбинированное электроэрозионное покрытие в виде дискретных зон имеет максимальную толщину 250 мкм.

Кроме того, способ проще по сравнению со способом, выбранным в качестве прототипа.

Изобретение иллюстрируется примерами.

На фиг.1 изображена одна колодка обработанного вкладыша подшипника скольжения, полученного предлагаемым способом;

на фиг.2 - шесть колодок обработанного вкладыша подшипника скольжения, полученного предлагаемым способом.

Способ обработки вкладышей подшипников скольжения осуществляют следующим образом.

Сначала на рабочие поверхности вкладышей (материалом может быть бронза, микротвердость которой составляет 110-115 кгс/мм²) наносят методом электроэрозионного легирования с помощью электрода-инструмента электроэрозионное покрытие из серебра при энергиях импульса 0,01-0,05 Дж. Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из серебра составляет 75-80 кгс/мм², то есть она понижается.

После этого на электроэрозионное покрытие из серебра этим же методом наносят электроэрозионное покрытие из меди при таких же энергиях импульса - 0,01-0,05 Дж. Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из меди составляет 85-90 кгс/мм² - незначительно увеличивается.

Далее наносят электроэрозионное покрытие из оловянного баббита при энергиях импульса 0,01-0,06 Дж. При этом медь, входящая в состав покрытия, образует с оловом, который является основным компонентом оловянного баббита, твердый раствор замещения, обеспечивая гарантированную металлическую связь.

Нанесение оловянного баббита способствует получению механической смеси после эвтектической реакции на основе серебра, состоящей из ε фазы и Sn с температурой плавления около 220°С. Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из оловянного баббита составляет 35-38 кгс/мм². Содержащийся в бронзе свинец, когда она является материалом вкладышей, практически не растворяется в серебре и находится в свободном состоянии.

Таким образом, получают комбинированное электроэрозионное покрытие, которое не является сплошным (гомогенным) слоем, а покрытием в виде дискретных зон с максимальной толщиной 250 мкм, то есть формируется регулярный микрорельеф поверхности, структура вершины которого имеет малую твердость - 35-38 кгс/мм².