способ изготовления подшипника скольжения

Формула изобретения

1. Способ изготовления подшипника скольжения, включающий установку и фиксацию неметаллического вкладыша в металлическом корпусе путем пластической деформации корпуса, отличающийся тем, что после фиксации вкладыша корпус подвергают упрочняющей термообработке или наносят на корпус защитное покрытие, при этом вкладыш изготавливают из композиционного материала на основе углеродного волокнистого наполнителя и пироуглеродной матрицы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус подвергают упрочняющей термообработке и наносят защитное покрытие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изготовлению подшипников скольжения с использованием неметаллических материалов на основе углерода для узлов трения, работающих при повышенных температурах и в условиях сухого трения (например, ролики цепи каретки растягивающего механизма, линии по производству ориентированных пленок типа , опорные ролики поддона установки пневмоформования пластмасс и т.п.).

Известен способ изготовления подшипников скольжения, включающий установку и фиксацию неметаллического вкладыша в металлическом корпусе. Фиксацию вкладыша осуществляют пластической деформацией корпуса.

Недостатками известного данного способа следует признать выполнение вкладыша из материалов, обладающих низкими физико-механическими свойствами, а также изготовление корпуса из сплавов, обладающих нужными прочностными и защитными свойства, но имеющими высокую себестоимость.

Цель изобретения устранение вышеназванных недостатков.

Это достигается тем, что в способе изготовления подшипника скольжения, включающем установку и фиксацию неметаллического вкладыша в металлическом корпусе пластическим деформированием корпуса, согласно изобретению корпус подвергают упрочняющей термической обработке или наносят на корпус защитное покрытие. Вариантом способа является то, что корпус подвергают упрочняющей термообработке и наносят на корпус защитное покрытие, при этом вкладыш изготавливают из композиционного материала на основе углеродного волокнистого наполнителя и пироуглеродной матрицы.

Выполненный таким образом подшипник дает возможность использовать его в узлах, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, расширяя тем самым область его применения.

Изготовление вкладыша в подшипнике скольжения из композиционного материала на основе углеродного волокнистого наполнителя и пироуглеродной матрицы дает возможность производить с подшипником скольжения различные технологические операции, как связанные с повышенными температурами, в том числе упрочняющую термообработку (закалка с отпуском, цементация и т. п.), нанесение защитного покрытия (например, газотермическим способом), так и не связанные с нагреванием, в том числе нанесение различных гальванических покрытий (хромирование, никелирование и т. д.).

Проведение упрочняющей термической обработки позволяет максимально использовать свойства сталей, дающих при этом повышение физико-механических свойств (прочность, твердость) или по всему объему материала (например, при закалке), или в поверхностном слое (например, при цементации). Таким образом, в качестве материала корпуса можно использовать очень обширный перечень марок сталей, что расширяет технологические возможности при изготовлении подшипников скольжения.

Нанесение покрытия придает материалу корпуса подшипника различные свойства в зависимости от вида покрытия или способа его нанесения (например, твердость наружной поверхности при хромировании или антикоррозийные свойства при никелировании, фосфатировании и т.д.).

В зависимости от условий работы узла трения корпус подшипника скольжения подвергают упрочняющей термообработке и наносят защитное покрытие или подвергают термообработке без нанесения защитного покрытия, или только наносят защитное покрытие, что расширяет область применения таких подшипников скольжения.

Кроме того, выполнение вкладыша из композиционного материала на основе углеродного волокнистого наполнителя и пироуглеродной матрицы позволяет, благодаря его антифрикционным свойствам, использовать подшипник скольжения как при возвратно-поступательном, так и при вращательном движении вала и в обоих случаях при температуре эксплуатации свыше 350^oС, что также расширяет область использования этих подшипников скольжения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где показан подшипник скольжения с вариантами фиксации вкладыша:

на фиг. 1 общий вид с фиксацией вкладыша путем деформирования торцевой поверхности корпуса по окружности;

на фиг. 2 фиксация путем деформирования части боковой поверхности корпуса в виде канавки;

на фиг. 3 фиксация путем деформирования части боковой поверхности корпуса в виде отдельных углублений;

на фиг. 4 фиксация путем деформирования части торцевой поверхности корпуса.

Подшипник скольжения состоит из металлического корпуса 1 и вкладыша 2, выполненного из композиционного материала на основе углеродного волокнистого наполнителя и пироуглеродной матрицы. Цифрой 3 на фиг. 1 обозначена деформируемая часть корпуса. Штриховыми линиями показана деформируемая часть в исходном состоянии.

Подшипник изготавливался по варианту, представленному на фиг. 1, следующим образом.

Корпус 1 подшипника с наружным диаметром 40 мм и деформируемой частью 3 корпуса толщиной 0,5 мм изготавливался из стали марки 40Х ГОСТ 5949-75. Вкладыш 2 выполнялся из композиционного углеродного материала типа "Углекон" (_сж до 160 МПа, _р до 120 МПа), где в качестве наполнителя применялась углеродная ткань Урал ТМ/4 ТУ 6-06-31-484 84 и углеродная нить Урал НШ ТУ 6-06-И127-85. Обе детали выполнялись из заготовок на станках токарной группы с использованием твердосплавного и алмазного инструмента.

Затем вкладыш 2 устанавливают в корпус 1 подшипника, зажимают в патрон токарного станка и с помощью ролика, установленного в резцедержателе, обкатывают деформируемую торцевую часть 3 корпуса по окружности со скоростью 31 об/мин, фиксируя вкладыш в корпусе подшипника.

Далее корпус подшипника с зафиксированным вкладышем подвергают упрочняющей термообработке (закалка в масле с нагревом до 860^oС) и после шлифовки металлических поверхностей корпус подшипника подвергают операции хромирования, наносят слой защитного покрытия толщиной в 6 мкм в гальванической ванне. Проведение этих операций возможно благодаря использованию для изготовления вкладыша материала на основе углеродного волокнистого наполнителя и пироуглеродной матрицы, который в бескислородной среде можно нагревать до температуры свыше 1000^oС без структурных изменений в материале и снижения его прочностных свойств.

При нанесении защитного покрытия без предварительной упрочняющей термообработки режимы технологического процесса нанесения защитного покрытия не изменяются и выбираются в зависимости от используемой для изготовления корпуса подшипника марки материала. Например, при использовании углеродистых и низколегированных марок сталей применяют фосфатирование, погружая корпус подшипника с вкладышем в нагретый до 20-100^oС раствор фосфатов железа, марганца, цинка и кадмия на 1 ч с последующей сушкой и пассивацией в слабом хроматном растворе.

В качестве упрочняющей термической обработки при изготовлении корпуса подшипника из низкоуглеродных сталей применяют цементацию диффузионное насыщение поверхностного слоя корпуса подшипника на глубину до 0,3 0,5 мм углеродом при нагревании до 930 950^oС для придания износостойкости и твердости.