Способ получения антифрикционного слоя на криволинейной поверхности в форме шарового сегмента стальной заготовки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО СЛОЯ НА КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ФОРМЕ ШАРОВОГО СЕГМЕНТА СТАЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Дьячкова Лариса Николаевна Волчек Анатолий Яковлевич Глуховский Игорь Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ получения антифрикционного слоя на криволинейной поверхности в форме шарового сегмента стальной заготовки, имеющей центральное цилиндрическое отверстие,соединяющееся с шаровым сегментом, при котором материал, предназначенный для получения антифрикционного слоя, предварительно прессуют в цилиндрический брикет, который затем помещают в центральное цилиндрическое отверстие стальной заготовки,установленной на подложке таким образом, чтобы спрессованный цилиндрический брикет не контактировал с поверхностью цилиндрического отверстия стальной заготовки, и нагревают в защитной атмосфере до температуры плавления материала для антифрикционного слоя, при этом подложка выполнена из материала, имеющего угол смачивания с материалом для антифрикционного слоя более 90 градусов и не взаимодействующего с материалом для антифрикционного слоя. 16323 1 2012.08.30 Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления слоистых композиционных антифрикционных изделий, имеющих криволинейную поверхность и состоящих из стальной основы и антифрикционного порошкового слоя. Известен способ получения слоистого материала путем плакирования взрывом заготовки по конфигурации поверхности 1. Однако при данном способе невозможно получить равномерное соединение слоя с основой при плакировании заготовок с криволинейной поверхностью, например с внутренней полостью в форме шарового сегмента, так как в центральной части полости сваренной заготовки образуются непровары, кроме того, способ является дорогостоящим и длительным, а также требует специальных условий выполнения. Кроме того, при таком способе невозможно получить антифрикционный слой на стальной заготовке, имеющей центральное отверстие. Известен способ плакирования взрывом заготовок с криволинейной поверхностью в форме шарового сегмента, при котором плакирующую заготовку перед инициированием взрывчатого вещества смещают в сторону, обратную направлению детонации, на 0,5-1,0 высоты зазора 2. Однако данный способ также является дорогостоящим и длительным,требующим специальных условий выполнения, кроме того, требует изготовление антифрикционного слоя в виде заготовки и не обеспечивает однородного соединения по всей поверхности, а также не позволяет получать антифрикционный слой на стальной заготовке, имеющей центральное отверстие. В качестве прототипа выбран способ получения слоистого композиционного материала для деталей типа вкладыши подшипника или опорные втулки, при котором антифрикционный слой наносят расплавлением на полосу несущего металла. Однако при данном способе невозможно получить равномерное соединение антифрикционного слоя на криволинейной поверхности стальной основы 3. Техническая задача - получение антифрикционного слоя на криволинейной поверхности в форме шарового сегмента стальной заготовки, имеющей центральное цилиндрическое отверстие, соединяющееся с шаровым сегментом, повышение его адгезионной прочности к стальной основе, а также ускорение процесса получения. Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе получения антифрикционного слоя на криволинейной поверхности в форме шарового сегмента стальной заготовки, имеющей центральное цилиндрическое отверстие, соединяющееся с шаровым сегментом, при котором материал, предназначенный для получения антифрикционного слоя, предварительно прессуют в цилиндрический брикет, который затем помещают в центральное цилиндрическое отверстие стальной заготовки, установленной на подложке таким образом, чтобы спрессованный цилиндрический брикет не контактировал с поверхностью цилиндрического отверстия стальной заготовки, и нагревают в защитной атмосфере до температуры плавления материала для антифрикционного слоя, при этом подложка выполнена из материала, имеющего угол смачивания с материалом для антифрикционного слоя более 90 градусов и не взаимодействующего с материалом для антифрикционного слоя. Применение подставки из материала, имеющего угол смачивания с материалом антифрикционного слоя более 90 и не взаимодействующего с ним, а также отсутствие контакта брикета с поверхностью цилиндрического отверстия стальной заготовки обеспечивают при расплавлении брикета из антифрикционного материала получение антифрикционного слоя на криволинейной поверхности стальной основы, а также повышение адгезионной прочности. Предварительное прессование материала антифрикционного слоя имеет большие преимущества благодаря возможности дозировки массы, необходимой для получения определенной толщины антифрикционного слоя на криволинейной поверхности стальной основы, кроме того, позволяет легко его транспортировать и устанавливать, что облегчает 2 16323 1 2012.08.30 работу и сокращает время на подготовительные операции. А совместный нагрев стальной основы с брикетом в защитной атмосфере до температуры его плавления позволяет значительно повысить адгезионную прочность благодаря прогреву стальной основы до этой температуры. Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах. Примеры В лопастном смесителе в течение 0,5 ч готовили шихту антифрикционного слоя состава(мас. ) 10 олова 2 свинца 3 никеля медь - остальное. Полученную шихту прессовали в цилиндрические брикеты плотностью 85-89 . Устанавливали брикеты на графитовую подложку, покрытую слоем нитрида бора, или керамическую подложку, на них помещали стальные заготовки так, чтобы спрессованный брикет находился в центральном отверстии и не касался поверхностей цилиндрического отверстия стальной основы (фиг. 1, где 1 стальная заготовка 2 - антифрикционный материал 3 - формообразующая подложка), и нагревали в печи в атмосфере эндогаза при температуре 1020-1050 С в течение 1 ч. Получаемая стальная заготовка с антифрикционным слоем на криволинейной поверхности представлена на фиг. 2, где 1 - стальная заготовка 2 - антифрикционный слой 3 - подложка с углом смачиваемости более 90 градусов. Адгезионная прочность при этом составляла 140-150 МПа, время изготовления одной заготовки составляло 6-8 мин. По способу-прототипу бронзу БрОСН - 10-2-3 расплавляли в тигле в индукционной печи и заливали в криволинейную поверхность стальной заготовки. Адгезионная прочность антифрикционного слоя к стальной заготовке составляла 5768 МПа, при этом имели место непривары по поверхности. Время изготовления одной заготовки составляло 10-13 мин. Таким образом, предлагаемый способ получения антифрикционного слоя на криволинейной поверхности в форме шарового сегмента стальной заготовки обеспечивает повышение адгезионной прочности антифрикционного слоя к стальной заготовке в 2,2-2,6 раза и сокращает время изготовления в 1,6 раза. Источники информации 1. Крупин А.В. и др. Обработка металлов взрывом. - М. Металлургия, 1991. - С. 458-459. 2.6554, МПК 23 20/08, 1999. 3.99121639, МПК 22 19/08, 199898/03483, МПК 22 19/08, 1998. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3