Способ нанесения многослойного покрытия на внутреннюю поверхность полого изделия

(51)16 33/04 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ПОЛОГО ИЗДЕЛИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Кадников Сергей Аркадьевич Ласковнев Александр Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Способ нанесения многослойного покрытия на внутреннюю поверхность полого изделия, включающий формирование оболочки с последующей обработкой ее наружной поверхности до посадочного размера, размещение оболочки в полости изделия и удаление излишнего материала до внутреннего посадочного размера, отличающийся тем, что формируют оболочку путем газотермического напыления слоев покрытия на наружную поверхность оправки. Предполагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей с защитными покрытиями на внутренних поверхностях. В настоящее время широкое применение нашли покрытия, получаемые методами газотермического, в частности плазменного напыления 1. Однако они не могут использоваться для изготовления изделий с покрытиями в полостях, диаметр или высота которых меньше, по крайней мере, высоты распылительного устройства (плазмотрона, газопламенной горелки и т.п.), т.е. порядка 150-200 мм. И даже в этом случае в рабочем приповерхностном слое возникают растягивающие остаточные напряжения, которые снижают эксплуатационный ресурс покрытия. Из других известных способов нанесения покрытия на внутреннюю поверхность ближайшим аналогом заявляемого способа является способ, включающий формирование оболочки путем литья, механической обработки и запрессовки ее в полость изделия 2. Однако этот способ не приемлем для получения многослойного покрытия, покрытия с твердыми смазками, а также тонкостенного покрытия, поскольку в процессе запрессовки тонкостенного покрытия (втулки) в отверстие произойдет его деформация. Кроме того, он весьма трудоемок и не экономичен, ибо образуются большие отходы как при литье, так и при последующей механической обработке. 7216 1 2005.09.30 Известен способ нанесения покрытий на внутреннюю поверхность путем формирования оболочки из листовых заготовок, например ленты, с последующей запрессовкой ее в полость изделия и удалением излишнего металла до посадочного размера 3. Существенным недостатком этого способа является невозможность использования материалов с низкой пластичностью либо со структурами, не позволяющими проводить пластическую обработку в холодном или в горячем состояниях. К последним относятся, например, многие оловяннофосфористые бронзы, обладающие высокими триботехническими свойствами (значительно выше, чем листовые бронзы), но не допускавшие обработку давлением. Недостатком способа является невозможность получения сплошной оболочки, ибо в ней всегда присутствует несплошность в виде стыка концов ленты, что существенно снижает ее защитные и эксплуатационные свойства. Способ не позволяет также вводить в материал легирующие добавки, физико-химические свойства которых значительно отличаются от свойств основного материала. В частности, добавки с низкой плотностью типа графита, оксидов, дисульфидов и т.п., придающих покрытию особые физико-химические и механические свойства. Задачей заявляемого способа является возможность получения сплошного покрытия в полостях с введением в него, особенно в его приповерхностный рабочий слой, дополнительных легирующих компонентов. Поставленная задача решается таким образом, что в способе нанесения покрытия на внутреннюю поверхность полого изделия, включающем формирование оболочки с последующей обработкой ее наружной поверхности до посадочного размера, размещение оболочки в полости изделия и удаление излишнего материала до внутреннего посадочного размера, формируют оболочку путем газотермического напыления слоев покрытия на наружную поверхность оправки. Заявляемый способ позволяет исключить недостатки аналога и прототипа, а именно снизить трудоемкость, металлоемкость и энергоемкость, позволяет получать сплошную оболочку без несплошности на стыке концов, применять любые материалы вне зависимости от их технологических способностей к обработке давлением или литьем. Существенным преимуществом заявляемого способа является возможность вводить в материал оболочки любые по физико-химическим и механическим свойствам легирующие добавки,причем концентрацию последних можно планомерно менять от первого до последнего слоя по всей толщине оболочки. Такая возможность особенно важна при использовании добавок типа дисульфида молибдена, редкоземельных или драгоценных металлов и сплавов, ибо введение их только в приповерхностный слой снижает их расход, а следовательно снижает и стоимость всего изделия. Сущность заявляемого способа заключается в том, что формирование оболочки осуществляют напылением материала на оправку. Напыление выполняют газотермическими методами (газопламенным, плазменным или электродуговым либо детонационным) порошковых материалов либо специальных шнуров или проволок. В качестве оправки используют тонкостенные трубы соответствующего профиля либо специальные приспособления типа цанги. Пример. Изготавливают подшипник скольжения для сателлита дифференциала автомобиля. Корпусом подшипника служит коническая шестерня с внутренним диаметром 34 мм, а шейкой - шип крестовины диаметром 28 мм. В качестве оправки используют отрезок трубы диаметром 27,5 мм (номенклатура труб Могилевского металлургического завода), который устанавливают во вращатель установки плазменного напыления, например 15-ВБ, и напыляют слой из бронзы БрОФ 10-1 толщиной 10,25 мм, после чего напыляют более дешевый порошок, например ПЖ-25, до диаметра 350,5 мм. Затем напыленную заготовку обрабатывают на токарном станке до посадочного диаметра 340,02 мм и отрезают на требуемую длину. Полученную таким образом заготовку втулки подшипника запрессо 2 7216 1 2005.09.30 вывают в отверстие конической шестерки и растачивают до конструктивного диаметра 280,02 мм. Заявляемый способ нанесения покрытий планируется использовать на Минском автомобильном заводе, Белорусском заводе, Минском электромеханическом заводе и других предприятиях машиностроения. Источники информации 1. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. - . Наука, 1977. 2. Прогрессивная технология производства биметаллических подшипников скольжения высокоточных станков. - . Машиностроение, 1972 (прототип). 3. Гусев А.А. и др. Технология машиностроения. - М. Машиностроение, 1968. - С. 464. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3