способ изготовления биметаллической втулки подшипника скольжения

Формула изобретения

1. Способ изготовления биметаллической втулки подшипника скольжения, включающий изготовление полой цилиндрической заготовки, припрессовывание порошкового слоя на внутреннюю поверхность заготовки и спекание, отличающийся тем, что порошковый слой наносят на внутреннюю поверхность заготовки в виде шликера, содержащего порошковый материал и пластификатор, припрессовку порошкового слоя осуществляют путем нагрева инструмента из материала с эффектом памяти формы, установленного внутри заготовки, до температуры обратного мартенситного превращения материала инструмента и выдержки в течение времени, необходимого для возгонки пластификатора, причем выбирают пластификатор с температурой возгонки, не превышающей температуру обратного мартенситного превращения материала инструмента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют инструмент из никелида титана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления биметаллических втулок подшипников скольжения для применения в различных отраслях машиностроения.

Известен способ нанесения покрытий из порошковых материалов на поверхность деталей, включающий нанесение «сырого» порошка, смешанного с флюсом на поверхность детали, нагрев детали и изотермическую выдержку (Ярошевич В.К., Белоцерковский НА. Антифрикционные покрытия из металлических порошков. - Минск: «Наука и техника», 1981, 55-60 с.). Недостатком способа является получение порошковых слоев после спекания с высокой пористостью, поэтому подшипник скольжения имеет малую несущую способность и износостойкость.

В качестве ближайшего аналога выбран способ изготовления двухслойной втулки, включающий изготовление полой цилиндрической заготовки, припрессовывание порошкового слоя на внутреннюю поверхность заготовки и спекание (RU 2101137 С1, МПК B22F 7/02, 10.01.1988).

Недостатком способа является сложность и трудоемкость припрессовывания шликера к внутренней цилиндрической поверхности полой заготовки.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение технологической операции припрессовывания шликера к внутренней поверхности полой цилиндрической заготовки, снижения ее трудоемкости, а также повышение производительности и качества.

Указанная техническая задача решается тем, что в предлагаемом способе изготовления биметаллической втулки подшипника скольжения, включающем изготовление полой цилиндрической заготовки, припрессовывание порошкового слоя на внутреннюю поверхность заготовки и спекание, согласно изобретению порошковый слой наносят на внутреннюю поверхность заготовки в виде шликера, содержащего порошковый материал и пластификатор, припрессовку порошкового слоя осуществляют путем нагрева инструмента из материала с эффектом памяти формы, установленного внутри заготовки, до температуры обратного мартенситного превращения материала инструмента и выдержки в течение времени, необходимого для возгонки пластификатора, причем выбирают пластификатор с температурой возгонки, не превышающей температуру обратного мартенситного превращения материала инструмента, а инструмент используют из никилида титана.

Предлагаемый способ позволяет значительно упростить процесс припрессовывания сырого слоя шликера к внутренней поверхности полой цилиндрической заготовки, снизить трудоемкость и значительно повысить производительность и качество порошкового слоя. После удаления инструмента, спекания и механической обработки рабочий слой втулки подшипника скольжения имеет высокую плотность и минимальную пористость, а поэтому обладает высокой несущей способностью и износостойкостью.

Например, никелид титана (содержащий 54-56% никеля, титан остальное) обладает многократным обратимым эффектом памяти формы при термоциклированиии 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/мм ².

Таким образом, выполнение инструмента 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 термочувствительный инструмент для напрессовки порошкового слоя.

Способ осуществляется следующим способом.

Из стальной трубы вытачивают цилиндрическую заготовку, по концам которой выполняют внутренние бурты для предотвращения выдавливания через торцы шликера. На внутреннюю поверхность заготовки ровным слоем наносят шликер, состоящий из порошковой шихты и пластификатора. В качестве пластификатора берут вещества с температурой возгонки, не превышающей температуру обратного мартенситного превращения материала инструмента с эффектом запоминания формы (ЭЗФ). Например, для никелида титана температура обратного мартенситного превращения находится в пределах 150-200°С. В этом случае в качестве пластификатора могут быть использованы, например, этилсиликат, поливиниловый спирт, крахмал и др.

Инструмент изготавливают из материала с ЭЗФ в виде втулки и проводят необходимое термоциклирование. Инструмент устанавливают внутрь заготовки, с нанесенным на ее внутреннюю поверхность шликером, и центрируют по буртам. В случае, если заготовка тонкостенная, для предотвращения раздачи ее помещают в специальную обойму. После этого всю сборку помещают в печь с температурой обратного мартенситного превращения материала инструмента и выдерживают до полного удаления пластификатора. Затем сборку охлаждают до комнатной температуры, при этом инструмент принимает первоначальную форму и размеры, приданные ему при изготовлении при нормальной температуре. Инструмент удаляют из заготовки, а саму заготовку подвергают спеканию в защитной среде известным способом, после чего механической обработкой окончательно получают биметаллическую втулку подшипника скольжения.

Пример выполнения способа

Из горячекатаной трубы точением изготавливают цилиндрическую заготовку с внутренним диаметром 50 мм, толщиной стенки 5 мм и длиной 50 мм. По концам заготовки выполняют внутренние бурты высотой, равной толщине наносимого шликера (2 мм). Толщина бурта 0,3 мм. На поверхность заготовки наносят слой шликера, состоящего из порошка бронзы Бр 010С10 (фракция 60-100 мкм), смешанного с этилсиликатом (5 об.%).

Инструмент в виде втулки с наружным диаметром 46 мм, длиной 60 мм, выполненный из никелида титана (сплав ТН-1, 54,7% Ni, остальное Ti), вводят внутрь заготовки и центрируют его по буртам. Сборку помещают в печь при температуре 150°С и выдерживают 20 мин (время полного гидролиза пластификатора), затем охлаждают на воздухе и удаляют инструмент. Толщина напрессованного порошкового слоя 0,7 мм (бурты деформировались до такой же величины). Заготовку спекают в среде водорода при температуре 930°С в течение 1,5 часов. Пористость порошкового бронзового слоя после спекания не превышает 9%.

Получение на внутренней поверхности полых заготовок известными способами такой же пористости сложно, трудоемко и малопроизводительно.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления биметаллической втулки подшипника скольжения по сравнению с известными значительно упрощает технологию и снижает ее трудоемкость, повышает производительность процесса и качество рабочего слоя.