Способ нанесения двухслойных покрытий на внутренние поверхности деталей машин

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ВНУТРЕННИЕ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Сосновский Алексей Валерьевич Латыш Юрий Владимирович Широкий Игорь Владимирович Кашицин Леонид Павлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Способ нанесения двухслойного покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, включающий помещение порошковой шихты в полость детали и нагрев детали токами высокой частоты с одновременным ее вращением вокруг оси, отличающийся тем, что используют шихту, состоящую из двух порошков с различной температурой плавления, деталь нагревают до температуры плавления порошка с низкой температурой плавления, поддерживают эту температуру до полного расплавления указанного порошка,далее деталь нагревают до температуры плавления порошка с высокой температурой плавления, поддерживают эту температуру до полного расплавления второго порошка,затем температуру нагрева детали снижают до температуры плавления порошка с низкой температурой плавления и формируют первый слой покрытия из порошка с высокой температурой плавления, затем нагрев отключают и формируют второй слой покрытия из порошка с низкой температурой плавления. 9842 1 2007.10.30 Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано для изготовления и восстановления деталей машин, в частности вкладышей подшипников скольжения. Известно, что двухслойные подшипники обладают лучшими эксплуатационными свойствами большей нагрузочной способностью, малошумностью, повышенной усталостной прочностью контактных рабочих поверхностей. Существует способ нанесения двухслойных покрытий для получения подшипников скольжения методом проката (Пат. США 4904537, МПК 4 В 227/00). Способ заключается в следующем поверхность стальной ленты предварительно плакируют никелем, затем наносят посредством прокатки предварительно смешанный свинцово-бронзовый порошок поверх никелевого покрытия, после чего ленту уплотняют роликом, повторно нагревают и спекают, затем методом сворачивания преобразуют двухслойную ленту в трубчатую заготовку, которую подвергают последующей механической обработке для получения готового подшипника. Недостатком способа является наличие соединительной зоны (шва), образующейся при сворачивании подшипника из полосы. В качестве ближайшего аналога служит способ получения многослойных антифрикционных изделий методом индукционного центробежного припекания (Пат.2099,МПК 6 В 22 7/02, В 22 7/04), согласно которому в полость детали помещают шихту,осуществляют осевое вращение детали с одновременным нагревом ее токами высокой частоты до температуры спекания шихты, спекают шихту, производят охлаждение детали и последующую механическую обработку полученного слоя, затем после механической обработки слоя в полость втулки помещают монолитную или спеченную дополнительную втулку, предварительно пропитанную легкоплавким материалом, нагревают сборку до температуры плавления легкоплавкого материала при одновременном вращении, охлаждают и проводят окончательную механическую обработку. Использование этого способа на практике позволяет получать бесшовные заготовки с двухслойными покрытиями на внутренней поверхности. Однако существенным недостатком способа является невозможность получения двухслойного покрытия на внутренней поверхности детали за одну установку заготовки на рабочую позицию. Задачей предлагаемого изобретения является способ нанесения двухслойных покрытий на внутренние поверхности деталей машин за одну установку заготовки на рабочую позицию. Задача решается в способе нанесения двухслойных покрытий на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, включающем помещение порошковой шихты в полость детали и нагрев детали токами высокой частоты с одновременным вращением ее вокруг оси,при этом согласно изобретению в качестве шихты используют смесь из двух порошков с различной температурой плавления, а нагрев осуществляют в две стадии. Сначала нагревают до плавления порошковой шихты с низкой температурой плавления. При этом под действием центробежных сил происходит вытеснение расплава порошком с высокой температурой плавления. После полного расплавления шихты с низкой температурой плавления температура нагрева увеличивается до температуры плавления порошковой шихты с высокой температурой плавления. После расплавления порошковой шихты с высокой температурой плавления температура нагрева снижается до температуры плавления шихты с низкой температурой плавления, при этом формируется первый слой покрытия на поверхности детали из порошковой шихты с высокой температурой плавления. Затем нагрев отключается, и поверх первого слоя формируется второй слой покрытия из порошковой шихты с низкой температурой плавления. На фиг. 1, 2 представлена схема реализации способа. На фиг. 1 представлена деталь с порошковой шихтой перед наплавкой. 2 9842 1 2007.10.30 На фиг. 2 представлена деталь с двухслойным покрытием. Способ осуществляется следующим образом. Во внутреннюю полость детали 1 (фиг. 1) помещают порошковую шихту 2, в состав которой входят два порошка с различной температурой плавления. Затем деталь 1 закрывают с двух торцов крышками 3 с антипригарными прокладками 4. После этого деталь 1 приводят в осевое вращение, одновременно ее нагревают индуктором 5 ТВЧ до расплавления порошка с низкой температурой плавления. При этом нерасплавившийся порошок с высокой температурой плавления под действием центробежных сил прижимается к поверхности детали 1 и вытесняет расплав порошка с низкой температурой плавления. Затем нагрев увеличивается до расплавления порошковой шихты с высокой температурой плавления. После этого нагрев снижается до температуры плавления порошка с низкой температурой плавления. При этом на поверхности детали 1 образуется первый слой (фиг. 2) покрытия 6. Затем нагрев отключается, и на первом слое покрытия 6 образуется второй слой покрытия 7. Пример реализации. Реализацию способа осуществляли при изготовлении подшипника скольжения масленого насоса термопластоавтомата . (Япония) с двухслойным покрытием. Для этого на внутреннюю цилиндрическую поверхность заготовки наносили двухслойное антифрикционное покрытие. В качестве материала покрытия использовали бронзу БрОФ 10-1(температура плавления 934 С) и алюминий АО 9-1 (температура плавления 640 С). Наружный диаметр заготовки составлял 70 мм, внутренний - 45 мм, длина - 145 мм. Во внутреннюю полость заготовки помещали шихту, состоящую из смеси порошков бронзы и алюминия. Дополнительно, для раскисления металлического порошка, в шихту добавляли буру в качестве флюса. С торцов втулку закрывали крышками с антипригарными прокладками. После этого сборку закрепляли на центробежной установке. Затем заготовку приводили во вращение со скоростью 1500 об/мин и одновременно нагревали до температуры 640 С индуктором ТВЧ установки ЛПЗ-2-67 М, поддерживая температуру на этом уровне в течение 2 минут. Затем температуру нагрева увеличивали до 934 С и поддерживали на этом уровне в течение 2 минут. Далее нагрев снижали до температуры 640 С и через 2 минуты нагрев полностью отключали. После выключения нагрева продолжали вращение втулки в течение 3,5 минут для ее охлаждения. По истечении этого времени вращение прекращали и снимали заготовку с установки, осуществляя ее последующее охлаждение до комнатной температуры в статическом состоянии. Предлагаемый способ нанесения двухслойных покрытий позволяет получать изделия с двухслойным покрытием за одну установку заготовки на рабочую позицию. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3