Патент на изобретение №2267034

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ С ВЫСОКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам изготовления подшипников скольжения для редукторов авиационных ГТД. Способ включает напекание бронзы на стальную основу, последующее нанесение антифрикционного покрытия на металлической основе с твердой смазкой толщиной 10…75 мкм. Затем осуществляют нанесение неметаллического покрытия с запрессовкой его в пористый бронзовый слой. В частных случаях осуществления изобретения после нанесения антифрикционного покрытия на металлической основе проводят восстановительный отжиг. Техническим результатом изобретения является разработка способа изготовления подшипника скольжения, повышающего его надежность и работоспособность. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Данное изобретение относится к способам изготовления подшипников скольжения с высокими характеристиками для работы в тяжелых условиях или с длительным ресурсом.

Подшипники с высокими характеристиками необходимы в самых разных областях машиностроения и особенно для редукторов авиационных ГТД.

Широкое применение в промышленности нашли подшипники скольжения, получаемые методами порошковой металлургии, методами прессования, газотермического напыления и т.п. (См. В.Д.Зозуля “Эксплуатационные свойства порошковых подшипников”, Киев, Наукова Думка, 1989 г. C.173…259, заявки Японии 54-431528, 54-119144).

Широко известны подшипники с антифрикционными покрытиями, получаемые методом электролитического осаждения металлов с твердыми смазками (патент США 644105, патент Великобритании 2137286, патент Франции 2552832).

Недостаток подшипников обоих вышеуказанных вариантов заключается в их невысокой несущей способности (до схватывания и заклинивания при высоких скоростях скольжения), низкой надежности и работоспособности в тяжелых условиях эксплуатации.

Наиболее близким к настоящему техническому решению является способ изготовления бронзофторопластовых подшипников скольжения, разработанный английской фирмой “Гласир” (Tribology, 1973 г., vol.6 N4) и наиболее полно изложенный в книге Семенова А.П. и Савинокого Ю.Э. “Металлофторопластовые подшипники”, 1976 г.

Сущность способа заключается в следующем. На стальную основу с гальванопокрытием медью и оловом напекают пористый слой оловянной бронзы из сферических частиц диаметром 0,063…0,16 мм и пропитывают его пастой, состоящей из суспензии фторопласта-4 и дисульфида молибдена, с последующим спеканием фторопласта и калибровкой для его запрессовки в поры и получения требуемых размеров.

Бронзофторопластовые подшипники нашли широкое применение в автомобилестроении, нефтяной и других отраслях промышленности.

Недостаток бронзофторопластовых подшипников заключается в том, что они выдерживают высокие удельные нагрузки, но невысокие скорости скольжения (см. Б.Д.Воронков “Подшипники сухого трения” 1979 г., с.127…130, Ж. “Трение и износ” №6, 98 г., с.779). Через несколько сотен часов эксплуатации наступает местный износ фторопластового покрытия, появляются “пятна износа” и оголяются частицы бронзы. Это приводит к росту температуры в масляном клине при высоких скоростях скольжения и температуры масла во всем объеме узла.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления подшипника скольжения, повышающего надежность и работоспособность его в тяжелых условиях эксплуатации применительно к редукторам авиационных ГТД.

Поставленная задача решается за счет того, что на напеченный бронзовый слой предварительно наносят антифрикционное покрытие на металлической основе с твердой смазкой толщиной 10…75 мкм (на основе серебра, меди, свинца и других металлов или их сплавов) и производят его восстановительный отжиг для снижения твердости и повышения пластичности (за исключением покрытий на основе легкоплавких металлов).

В варианте с фторопластовым покрытием промежуточные покрытия на основе металлов с высокими антифрикционными свойствами, высокой теплопроводностью и низкой твердостью, например серебра и меди, обеспечивают низкий коэффициент трения в случае износа фторопластового покрытия, эффективный отвод тепла из зоны трения, что предотвращает рост температуры в зоне трения и температуры масла.

Кроме того, улучшается адгезия фторопласта к металлическому слою за счет вдавливания его с помощью калибра или ролика в мягкое и пластичное промежуточное покрытие (что достигается отжигом в восстановительной атмосфере при температурах выше 500°С), уменьшается толщина фторопластового покрытия и повышается его износостойкость.

Промежуточные покрытия на основе легкоплавких металлов (свинца, олова и т.п. и их сплавов) не требуют отжига, т.к. имеют низкую твердость и высокую пластичность.

В варианте без фторопластового покрытия на поверхность антифрикционного слоя на основе серебра, меди, свинца и т.д. наносят покрытия из неметаллических материалов другой природы, например дисульфид молибдена, из спиртовой суспензии с помощью кисти с последующей калибровкой. Дисульфид молибдена в поверхностном слое увеличивает антизадирные свойства покрытия.

При операции запрессовки с помощью калибров или роликов поры бронзового слоя заполняются не только фторопластом с дисульфидом молибдена (или другим неметаллическим материалом), но и материалом промежуточного слоя, “вытекающим” из пор при контакте с валом вместе с фторопластом и снижающим коэффициент трения.

Это обеспечивает длительную работоспособность и надежность подшипника скольжения в тяжелых условиях эксплуатации.

Пример выполнения.

Подшипники для испытания на стендовой установке изготовляли по следующей технологии.

На стальную цилиндрическую втулку размером 90×70 мм с толщиной стенки 7,5 мм производят напекание порошка оловяно-фосфористой бронзы (8% олова и 0,4% фосфора) фракции 0063…016 мм в специальной оснастке, покрытой нитридом титана. Толщина напеченного бронзового слоя составляла 0,5 мм, пористость 30…35%.

Затем на напеченный бронзовый слой гальваническим методом наносили антифрикционные покрытия на основе серебра, меди или свинца с дисульфидом молибдена (3…4 мас.%) различной толщины.

Пористость всего слоя оставалась достаточно высокой – 20…25%.

Гальванические покрытия (кроме легкоплавких) отжигали в восстановительной атмосфере при температуре 500…600°С в течение 2-х часов.

В варианте №1 на втулку с комбинированным слоем бронза – гальванопокрытие наносят покрытие из пасты фторопласт-4-дисульфид молибдена (75:25) путем запрессовки пасты в пористый слой с помощью калибров расчетных диаметров.

Затем производят спекание фторопласта по известной технологии и выполняют калибровку для получения окончательного размера подшипника скольжения. При этом толщину фторопластового покрытия устанавливают минимальной от 10 до 30 мкм для обеспечения максимальной долговечности и лучшего теплоотвода.

При исследовании микроструктуры антифрикционного покрытия было установлено, что поры заполнены не только фторопластом с дисульфидом, но и материалом промежуточного слоя.

В варианте №2 на втулку с комбинированным слоем бронза – гальванопокрытие наносят пленку дисульфида молибдена (или другого неметаллического материала с антифрикционными свойствами) из спиртовой суспензии с помощью кисти с последующей калибровкой. Значительная часть дисульфида впрессовывается в поверхностный слой мягкого гальванопокрытия и в поры материала, что увеличивает антизадирные свойства покрытия.

Поры бронзового слоя заполняются мягким антифрикционным металлом с твердой смазкой.

Результаты стендовых испытаний подшипников скольжения, изготовленных по известному и предлагаемому способу в 2-х вариантах (с фторопластовым покрытием и без него), представлены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ изготовления подшипника скольжения, включающий напекание бронзы на стальную основу и нанесение неметаллического покрытия с запрессовкой его в пористый бронзовый слой, отличающийся тем, что на напеченный бронзовый слой наносят антифрикционное покрытие на металлической основе с твердой смазкой толщиной 10…75 мкм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после нанесения антифрикционного покрытия на металлической основе проводят восстановительный отжиг.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.08.2005

Извещение опубликовано: 10.11.2006 БИ: 31/2006