способ восстановления втулок подшипников скольжения

Формула изобретения

Способ восстановления втулок подшипников скольжения, включающий нанесение металлического покрытия на наружную поверхность втулки и ее обжатие на оправке, наружный диаметр которой равен номинальному внутреннему диаметру втулки, отличающийся тем, что перед обжатием осуществляют механическую обработку внутренней поверхности втулки, покрытие наносят толщиной, равной половине разности внутреннего диаметра втулки после механической обработки и ее номинального внутреннего диаметра, а обжатие производят обоймой, выполненной из материала с эффектом памяти формы, в которую устанавливают втулку, после чего производят нагрев обоймы до температуры обратного мартенситного превращения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей, в частности втулок подшипников скольжения, путем нанесения покрытий и пластической деформации.

Известен способ восстановления втулок из цветных сплавов при износе по внутреннему диаметру обжатием с помощью матрицы, диаметр калибрующего отверстия которой принимают из расчета уменьшения внутреннего диаметра на величину износа и припуска на последующую механическую обработку. После обжатия на наружную поверхность наносят покрытие, а внутреннюю обрабатывают на необходимый размер (Степанов В.А., Бабусенко С.М. Современные способы ремонта машин. -М.: Колос, 1972-274-276 с.).

Недостатком данного способа является его высокая трудоемкость и энергоемкость.

В качестве ближайшего аналога выбран способ восстановления тонкостенных втулок, включающий напыление порошкового слоя на наружную поверхность втулки и ее обжатие на оправке путем запрессовки в обойму с последующей термообработкой в фиксированном состоянии в азотосодержащей среде (а.с. СССР №1284697, кл. В 22 F 7/06, заявлено 13.05.85, опубликовано 23.01.87. Бюл. №3, заявитель Белорусский политехнический институт).

Существенными недостатками этого способа являются его низкая производительность, высокая сложность, трудоемкость и энергоемкость, а также невозможность получения номинальных размеров одновременно по наружному и внутреннему диаметрам втулки без последующей механической обработки.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности, снижение трудоемкости и энергоемкости процесса восстановления.

Указанная задача решается тем, что в способе восстановления втулок подшипников скольжения, включающем нанесение металлического покрытия на наружную поверхность втулки и ее обжатие на оправке, наружный диаметр которой равен номинальному диаметру втулки, в отличие от прототипа, перед обжатием осуществляют механическую обработку внутренней поверхности втулки, покрытие наносят толщиной, равной половине разности внутреннего диаметра втулки после механической обработки и ее номинального внутреннего диаметра, а обжатие производят обоймой, выполненной из материала с эффектом памяти формы, в которую устанавливают втулку, после чего производят нагрев обоймы до температуры обратного мартенситного превращения.

Предлагаемый способ значительно упрощает процесс восстановления, повышает его производительность, снижает его трудоемкость и энергоемкость и позволяет за одну операцию восстанавливать до номинальных значений наружный и внутренний диаметры втулки. При этом наружная поверхность не подвергается механической обработке, а внутренняя - только перед восстановлением.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале производят механическую обработку внутренней поверхности втулки, вызванную неравномерным износом втулки как по окружности, так и по длине и предназначенную для исправления геометрических параметров детали в соответствии с ее чертежом. После обработки устанавливают необходимую толщину слоя металлического покрытия, наносимого на наружную поверхность втулки, чтобы обеспечить номинальные размеры втулки после восстановления без механической обработки. Толщину покрытия определяют как половину разности внутреннего диаметра втулки после механической обработки и ее номинального внутреннего диаметра.

Покрытие наружной поверхности втулки могут осуществлять различными методами. Однако наиболее пригодным в данном случае является метод гальванического натирания, который обеспечивает высокую скорость осаждения, минимальные разнотолщинность и шероховатость покрытия.

После нанесения покрытия втулку устанавливают по переходной посадке в обойму, выполненную из материала с обратимым эффектом памяти формы, например никелида титана, а внутрь ее вставляется оправка диаметром, равным номинальному диаметру втулки. Сборку нагревают до температуры 150-200°С, а затем охлаждают до комнатной температуры и разбирают. Втулка восстановлена.

Выполнение обоймы из материала, обладающего обратимым эффектом запоминания формы, обеспечивает значительное изменение размеров и степени деформации при нагреве и охлаждении его выше и ниже интервала температур мартенситного превращения, что позволяет иметь очень простой и удобный силовой термочуствительный инструмент для обжатия (восстановления) втулок. Например, никелид титана (содержащий 54-56% никеля, титан остальное) обладает многократным обратимым эффектом памяти формы при термоциклировании более 10⁷ циклов с величиной формоизменения по диаметру 10-15% и максимальным генерированием напряжений при изменении диаметра от нагрева выше 150°С до 60 кг/мм².

Пример реализации способа

Восстанавливают внутреннюю и наружную (в результате потери натяга из-за остаточной пластической деформации) поверхности бронзовой втулки верхней головки шатуна ДВС. Исходные размеры втулки: номинальные внутренний диаметр 48^+0,03 мм, наружный - 54⁺⁰⁰⁵ мм. Износ внутренней поверхности 0,12 мм на диаметр, наружной - 0,05 мм.

Внутреннюю поверхность втулки обрабатывают тонким растачиванием на токарном станке в специальном цанговом патроне до диаметра 48,3 мм. Толщину слоя покрытия наружной поверхности втулки определяют как половину разности внутреннего диаметра после расточки и ее номинального внутреннего диаметра, что составило 0,15 мм.

Покрытие сплавом железо-цинк наносят на наружную поверхность втулки методом гальванического натирания при плотности тока 300 А/дм², время осаждения - 4,5 мин.

Втулку устанавливают в обойму, выполненную из материала, обладающего обратимым эффектом памяти формы - никелида титана Т46Н54, внутренний диаметр которой выполнен по переходной посадке к наружному диаметру втулки с покрытием. Внутрь втулки устанавливают оправку, наружный диаметр которой равен номинальному внутреннему диаметру втулки.

Сборку нагревают до 200°С и выдерживают при этой температуре 15 мин, а затем охлаждают до комнатной температуры и разбирают.

Микрометраж после восстановления показал, что наружный и внутренний диаметры восстановленной втулки соответствуют номинальным значениям.

В сравнении с известным способ более прост и производителен, имеет меньшую трудоемкость и энергоемкость.