close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16220

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 16220
(13) C1
(19)
B 21D 22/02
B 23P 15/22
C 21D 5/00
F 16C 17/00
F 16C 33/14
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20100846
(22) 2010.05.31
(43) 2012.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Покровский Артур Игоревич; Хроль Игорь Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) SU 1640179 A1, 1991.
RU 2267667 C1, 2006.
RU 2257297 C1, 2005.
RU 2004123257 A, 2006.
UA 83486 C2, 2008.
BY 16220 C1 2012.08.30
(57)
Способ изготовления подшипника скольжения, при котором отливают заготовку из
высокопрочного чугуна и осуществляют ее горячую пластическую деформацию со степенью деформации 40-60 % при температуре 900-1000 °С, после чего заготовку охлаждают
на воздухе до комнатной температуры, а затем производят отпуск заготовки при температуре 450-500 °С.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии изготовления металлических изделий методом горячей пластической деформации, и может быть
использовано для изготовления подшипников скольжения.
Известен способ изготовления подшипника скольжения из полимерной композиции
путем центробежного формирования антифрикционного слоя на внутренней поверхности
металлической втулки [1].
Однако при таком способе качество антифрикционного слоя и прочность его сцепления с поверхностью металлической втулки невысокие, поэтому снижается надежность работы подшипника.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, его прототипом является
способ изготовления изделий из чугуна, включающий отливку заготовки и горячую пластическую деформацию рабочей части со степенью не более 10 % и нерабочей части со
степенью более 70 % [2]. Данный прототип может быть использован для изготовления
подшипников скольжения.
Недостатком способа является то, что при изготовлении подшипника скольжения
происходит незначительное упрочнение рабочей поверхности ввиду малой степени деформации. В прототипе упрочнение происходит с различными степенями деформации,
поэтому материал имеет неоднородную прочность по сечению детали. Небольшая степень
упрочнения рабочей части приводит к ухудшению триботехнических характеристик за
счет меньшей площади контакта графитных включений, являющихся смазкой, с контак-
BY 16220 C1 2012.08.30
тирующей поверхностью и низкой износостойкости ввиду разной степени уплотнения металлической матрицы. При степени деформации рабочей поверхности 10 % графитные
включения имеют практически такую же форму, как и в литом состоянии, также практически не изменяется форма ферритной оторочки вокруг графита, являющаяся мягкой составляющей металлической матрицы и отрицательно влияющей на износостойкость.
Деформирование нерабочей части со степенью деформации 70 % может вызвать образование микротрещин, что впоследствии может привести к разрушению изделия.
Задачей заявляемого изобретения является повышение прочности и износостойкости
подшипника скольжения.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления подшипника скольжения заготовку отливают из высокопрочного чугуна и осуществляют ее горячую пластическую деформацию со степенью деформации 40-60 % при температуре 900-1000 °С, после
чего заготовку охлаждают на воздухе до комнатной температуры, а затем производят отпуск заготовки при температуре 450-500 °С.
Сущность заявляемого технического решения заключается в генерации дислокаций и
точечных дефектов, которые приводят к максимальному упрочнению металлической матрицы подшипника скольжения, а также в увеличении площади контакта графитных включений с трущейся поверхностью контртела. Это обеспечивается за счет деформации
материала при больших температурах, когда чугун становится пластичным, и в результате
высоких степеней деформации происходит увеличение плотности дислокаций и дефектов
металлической матрицы, что способствует увеличению твердости и износостойкости, а также
устранению литейных дефектов и пор. При этом происходит изменение формы графитных
включений. Они вытягиваются вдоль оси деформации. Также при деформации уменьшается
ферритная оторочка вокруг графитных включений, которая является мягкой составляющей
металлической матрицы и отрицательно влияет на износостойкость изделия. После проведения отпуска устраняются остаточные напряжения, металлическая матрица достигает оптимальной твердости для проведения дальнейшей механической обработки.
Деформирование проводится при температурах 900-1000 °С, соответствующих оптимальным пластическим свойствам высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. При
температурах ниже 900 °С требуются большие усилия для деформирования. Нагрев заготовки свыше 1000 °С приводит к оплавлению легкоплавких эвтектик, расположенных на
границах зерен, что резко снижает пластичность материала.
Горячая пластическая деформация должна осуществляться со степенью 40-60 %, что
обеспечивает наилучшие механические и триботехнические свойства. При степени деформации менее 40 % недостаточно уплотняется металлическая матрица и не достигается
требуемая износостойкость. Увеличение степени деформации свыше 60 % приводит к
возрастанию остаточных напряжений и возможному растрескиванию материала.
После деформирования значительно увеличивается твердость чугуна до 40-50 HRC и
возникают остаточные напряжения. Для дальнейшей механической обработки необходимо снижение твердости до 30 HRC и уменьшение остаточных напряжений, которые могут
привести к растрескиванию изделия. Поэтому проводят отпуск при температурах 450500 °С. Температуры менее 450 °С для понижения твердости неэффективны. При температурах выше 500 °С происходит резкое и значительное снижение твердости.
Способ реализуют следующим образом.
Использовали литые механически обработанные заготовки втулок с размерами (диаметр × толщина стенки): 33,6 × 10,7 мм; 35,3 × 10,7 мм; 37,6 × 10,7 мм; 40,8 × 10,7 мм;
45,7 × 10,7 мм, высотой 41,6 мм, полученные методом литья в песчаную форму чугуна
марки ВЧ-50. Данные заготовки нагревали в индукторе.
Перед горячей пластической деформацией рабочие поверхности деталей штамповой
оснастки смазывали графитсодержащей смазкой для устранения возможности схватывания с поверхностью заготовки.
2
BY 16220 C1 2012.08.30
Нагретые заготовки деформировали с различными степенями деформации (данные
приведены в таблице). После деформирования получали цилиндрические поковки диаметром 30 × 10 мм, которые охлаждали на воздухе.
Для снятия внутренних остаточных напряжений и уменьшения твердости проводили
отпуск поковок.
Полученные заготовки подвергали испытаниям на прочность и износостойкость. Испытания на прочность проводили на машине ZDM-1000 по ГОСТ 1497-84. Износостойкость определяли исходя из износа рабочей поверхности за время испытания.
Триботехнические испытания проводили на универсальной машине трения УМТ-2.
Режимы изготовления подшипника скольжения и результаты испытаний приведены в
таблице.
Результаты испытаний
Параметры
Предел
Износ раТемпература
Степень Темпера- прочности бочей поПримечание
деформиропри растя- верхности,
дефортура отвания заго-3
мации, % пуска, °С жении, МПа мм x10
товки, °С
возможны поломки оснастки
из-за недоста800
50
470
750
3,8
точной пластичности чугуна
900
50
470
765
3,6
1000
50
470
770
3,7
1100
50
470
250
7,2
По за950
30
470
680
4,0
являе950
40
470
710
3,8
мому
способу
950
50
470
770
3,5
950
60
470
817
3,3
950
70
470
830
4,2
высокие остаточ950
50
400
805
3,9
ные напряжения
950
50
450
775
3,6
950
50
500
715
3,8
950
50
550
652
4,0
По про560
6,0
тотипу
Таким образом, сравнительные стендовые испытания показали, что подшипники скольжения, изготовленные из высокопрочного чугуна методом горячей пластической деформации, имеют повышенный предел прочности на 25-45 %, а износостойкость увеличилась на 3545 % по сравнению с подшипниками скольжения, изготовленными по прототипу.
Источники информации:
1. Зиновьев Е.В. и др. Полимеры в узлах трения машин и приборов. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 40-41.
2. А.с. СССР 1640179, МПК5 C 21D 5/00, 1991 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
84 Кб
Теги
by16220, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа