Способ получения многослойных антифрикционных изделий

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Институт надежности машин Академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт надежности машин Академии наук Беларуси(57) 1. Способ получения многослойных антифрикционных изделий, включающий помещение шихты в полость втулки, вращение втулки вокруг ее оси с одновременным нагревом до температуры спекания шихты,спекание шихты, охлаждение и механическую обработку полученного слоя, отличающийся тем, что после механической обработки слоя в полость втулки помещают монолитную или спеченную дополнительную втулку, наружный диаметр которой соответствует внутреннему диаметру основной втулки после механической обработки, и нагревают сборку при одновременном вращении. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительную спеченную втулку предварительно пропитывают легкоплавким материалом, а нагрев сборки осуществляют до температуры плавления последнего. 3. Способ по пп.1, 2, отличающийся тем, что в полость дополнительной втулки перед нагревом сборки помещают шихту.(56) 1. А.с. СССР 1606261,МКИ 22 7/04, 1990. 2. Дорожкин Н.Н. Упрочнение и восстановление деталей машин металлическими порошками.-Минск Наука и техника, 1975.-С. 126-127 (прототип). Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения многослойных антифрикционных изделий и может быть использовано для изготовления и восстановления колец подшипников скольжения и качения. Известен способ изготовления многослойного антифрикционного материала на основе тонкодисперсного порошка алюминия 1. Способ заключается в следующем прокаткой различных порошковых материалов получают многослойную ленту, которая содержит соединительный, опорный слои, а также слой, который работает в тяжелых эксплуатационных условиях, затем ленту методом сворачивания преобразуют в трубчатую заготовку, которую затем спекают. Недостатком способа являются наличие соединительной зоны (шва), которая неизбежно образуется при сворачивании подшипника из ленты, а также невозможность применения способа для многослойного материала с общей толщиной слоев более 3-5 мм. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ получения многослойного антифрикционного изделия путем нанесения покрытия на внутреннюю поверхность втулки методом индукционного центробежного припекания 2. В полость втулки помещают шихту, осуществляют осевое вращение втулки с одновременным нагревом токами высокой частоты до температуры спекания шихты, производят охлаждение и последующую механическую обработку полученного слоя. Однако существенным недостатком известного способа является невозможность получения многослойного антифрикционного изделия, состоящего более чем из двух слоев (монолитной основы и спеченного порошкового слоя). 2099 1 Задачей предлагаемого изобретения является увеличение числа слоев, получаемого антифрикционного изделия с общей толщиной слоев более трех миллиметров. Это позволяет получать многослойные подшипники с лучшими эксплуатационными свойствами большей нагрузочной способностью, малошумностью, повышенной усталостной прочностью контактных рабочих поверхностей и т.д. Для решения поставленной задачи в известном способе получения многослойных антифрикционных изделий, включающем помещение шихты в полость втулки, вращение втулки вокруг ее оси с одновременным нагревом до температуры спекания шихты, спекание шихты, охлаждение и механическую обработку полученного слоя, согласно изобретению, после механической обработки слоя в полость втулки помещают монолитную или спеченную дополнительную втулку, наружный диаметр которой соответствует внутреннему диаметру основной втулки после механической обработки, и нагревают сборку при одновременном вращении. Для сохранения исходной структуры спеченной дополнительной втулки, снижения температуры соединения втулок дополнительную спеченную втулку предварительно пропитывают легкоплавким материалом, а нагрев сборки осуществляют до температуры плавления последнего. При получении четырехслойного антифрикционного изделия, согласно изобретению, в полость дополнительной втулки перед нагревом сборки помещают шихту. Таким образом, в предлагаемом способе увеличение числа слоев антифрикционного изделия с общей толщиной более трех миллиметров достигают помещением в полость втулки с припеченным покрытием дополнительной монолитной или спеченной втулки, а также помещением шихты во внутреннюю полость дополнительной втулки. Механическая обработка спеченного покрытия втулки позволяет снять дефектный слой, устранить неровности слоя и получить требуемый размер внутренней полости втулки для последующего размещения в ней дополнительной втулки. Кроме того, в процессе токарной обработки происходит затирание пор спеченного слоя втулки, что увеличивает площадь контакта с дополнительной втулкой (при ее помещении во внутреннюю полость втулки). Дополнительная втулка, помещенная во внутреннюю полость втулки, при нагреве и одновременном вращении претерпевает термосиловое расширение, это позволяет компенсировать возможную усадку порошкового слоя и обеспечить плотный контакт соединяемых поверхностей. Для сохранения исходной структуры спеченной дополнительной втулки, снижения температуры соединения втулок дополнительную втулку предварительно пропитывают легкоплавким материалом, который после нагрева сборки до температуры его плавления под действием центробежных, капиллярных и поверхностных сил проникает в пористый слой втулки, образуя после охлаждения сборки прочное соединение поверхностей. При получении четырехслойного антифрикционного изделия во внутреннюю полость дополнительной втулки перед нагревом помещают шихту. Формование слоя происходит при вращении сборки под действием центробежных сил, а нагрев при этом производят до температуры плавления помещаемой шихты. Пример 1. Наносили покрытие из порошка бронзы Бр.0 Ф 10-1 на внутреннюю поверхность стальной цилиндрической втулки наружный диаметр втулки 62 мм, внутренний - 52 мм, длина 60 мм. Во внутреннюю полость втулки помещали шихту (смесь бронзового порошка с бурой), с торцов втулку закрывали крышками и закрепляли на центробежной установке. Затем втулку приводили в осевое вращение со скоростью 1500 об/мин и нагревали индуктором высокочастотной установки ЛПЗ-2-67 М до 850 С, поддерживая температуру на этом уровне в течение 3 минут. Далее выключали нагрев, продолжали вращать втулку в течение 3,5 минут, по истечении этого времени вращение прекращали и снимали втулку с установки, осуществляя последующее ее охлаждение до комнатной температуры в статическом состоянии. На токарном станке порошковый спеченный слой пористостью 20-25 обрабатывали в размер 430,1 мм, после чего во внутреннюю полость втулки помещали монолитную дополнительную втулку (наружный диаметр 43-0,1 мм внутренний диаметр 39 мм, длина 59 мм), изготовленную из бронзы Бр.0 Ф 6,5-0,15. Затем сборку с торцов закрывали крышками и закрепляли на центробежной установке, после чего сборку приводили в осевое вращение со скоростью 1500 об/мин и нагревали до температуры 850 С, поддерживая температуру на этом уровне в течение одной минуты, по истечении этого времени нагрев выключали, продолжали вращать сборку в течение 4 минут, после чего вращение прекращали, снимали сборку с установки, осуществляя последующее ее охлаждение до комнатной температуры в статическом состоянии. Затем на токарном станке разрезали сборку на три части и проводили дальнейшую механическую обработку полученных трех заготовок многослойных подшипников. Пример 2. Втулку с припеченным бронзовым слоем получали согласно примеру 1. Размеры втулки и дополнительной втулки в примере 2 аналогичны соответствующим размерам в примере 1. Спеченную из сферического бронзового порошка бронзы Бр.0 Ф 10-1 дополнительную втулку пористостью 8-10 погружали в расплав оловянно-свинцового припоя ПОС 40 на 2-3 минуты, по истечении этого времени дополнительную втулку доставали из расплава и охлаждали в статическом состоянии. 2 2099 1 Спеченную пропитанную дополнительную втулку помещали в полость втулки с припеченным слоем, затем сборку с торцов закрывали крышками и закрепляли ее на центробежной установке, после чего сборку приводили в осевое вращение со скоростью 1500 об/мин и нагревали до температуры 250 С, поддерживая температуру на этом уровне в течение одной минуты, по истечении этого времени нагрев выключали, продолжали вращать сборку в течение двух минут, после чего вращение прекращали, снимали сборку с установки, осуществляя последующее ее охлаждение в статическом состоянии. Затем на токарном станке разрезали сборку на три части и проводили дальнейшую механическую обработку полученных трех заготовок многослойных подшипников. Предлагаемый способ получения многослойных антифрикционных изделий позволяет эффективно получать бесшовные многослойные подшипники с общей толщиной слоев более трех миллиметров. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3