PL201557B1 - Sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą - Google Patents

Abstract

1. Sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni cz esci maszyn bezpo srednio wspó lpracuj acych ze sob a, znamienny tym, ze na stalowe powierzchnie wspó lpracuj acych elemen- tów maszyny lub urz adzenia, nak lada si e metod a metalizacji natryskowej stop molibdenu i tytanu, przy czym korzystnie ilo sc molibdenu nie mo ze by c mniejsza ni z 96%. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201557 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 379254 ^{(51) Int.Cl.}

C23C 4/08 (2006.01) C23C 4/06 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 21.03.2006

Sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą (73) Uprawniony z patentu:

Buchholz Andrzej,Szczecin,PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

01.10.2007 BUP 20/07 (72) Twórca(y) wynalazku:

Andrzej Buchholz,Szczecin,PL Ryszard Suwalski,Poznań,PL Wiesław Gumny,Kozie Góry,PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.04.2009 WUP 04/09 (74) Pełnomocnik:

Psiorz Grzegorz,

Biuro Ochrony Własności Intelektualnej ⁽⁵⁷⁾ 1. Sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni częś ci maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą, znamienny tym, że na stalowe powierzchnie współpracujących elementów maszyny lub urządzenia, nakłada się metodą metalizacji natryskowej stop molibdenu i tytanu, przy czym korzystnie ilość molibdenu nie może być mniejsza niż 96%.

PL 201 557 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą.

Podstawowym problemem który należy rozwiązać projektując maszyny i urządzenia jest zużycie elementów postępujące w wyniku nakładania się różnych czynników. Szczególnie narażone są powierzchnie elementów będących względem siebie w ruchu. Wzajemne oddziaływanie powierzchni, różnego rodzaju zanieczyszczeń, par i zmienne warunki termiczne powodują intensywne zużywanie się warstw powierzchniowych. Głównym czynnikiem w procesie zużycia trybologicznego jest kształt geometryczny powierzchni i jej sposób obróbki mechanicznej. Przy czym nawet najdokładniejsze polerowanie powierzchni tylko redukuje działanie niekorzystnych czynników. Także stosowanie różnego rodzaju smarów, olejów czy systemów zwiększających poślizg jest tylko półśrodkiem odsuwającym w czasie uszkodzenie elementu. Czynnikiem przyś pieszają cym zuż ycie powierzchni jest zjawisko frettingu, czyli zjawisko ścierania współpracujących powierzchni przez odrywane z nich drobne cząstki. To swoiste ścierniwo tworzą oderwane w wyniku działania sił tarcia cząstki powierzchni metali i tlenki tych ż e metali.

Sposobem na ograniczenie tych szkodliwych zjawisk jest stosowanie warstw wykonanych z róż nego rodzaju brą zów czyli stopów opartych o mied ź . Są one uż ywane w ł o ż yskach ś lizgowych wielu urządzeń. Ich wadą jest jednak ograniczona szybkość wzajemnego przemieszczania się elementów. Innym sposobem jest uszlachetnianie powierzchniowe stali, która jest zasadniczym materiałem konstrukcyjnym większości maszyn i urządzeń, zwiększające odporność na zużywanie. Znane są od wieków metody hartowania powierzchniowego i obróbki cieplno-chemicznej, jak na przykład nawęglanie, azotowanie i tym podobne.

Podobne efekty otrzymuje się stosując tytanowanie lub chromowanie dyfuzyjne. Metody nakładania i składy substancji uszlachetniających są przedmiotem wielu publikacji. I tak, na przykład w japońskim opisie patentowym nr JP 4329863 przedstawiono sposób uszlachetniania dyfuzyjnego powierzchni współpracujących azotkami chromu i tytanu.

Niedogodnością tych metod jest to, że cienkie warstwy dyfuzyjne szybko się ścierają dlatego też często stosuje się inne metody nakładania na obciążone powierzchnie warstw o podwyższonej odporności. W japońskim zgłoszeniu patentowym nr JP 2005034860 opisano metodę wykonania tytanowej rury, poddawanej procesom azotowania i spawanej do wzmacnianej powierzchni w atmosferze argonu. Natomiast w amerykańskim opisie patentowym nr US 5292596 opisano sposób uszlachetniania powierzchni metalowych przez metalizację natryskową za pomocą stopów tytanu lub związków tytanu zawierających kobalt, nikiel i żelazo.

Jeszcze inną metodę przedstawiono w polskim opisie patentowym nr PL. 180461. W opisie tym opisano sposób nakładania przez metalizację natryskową warstwy molibdenu.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu obróbki powierzchniowej współpracujących elementów maszyn i urządzeń ograniczającego wpływ zjawisk frettingu i trybokorozji na zużycie części maszyn poddanych wysokim i zmiennym w czasie obciążeniom.

Istotą wynalazku jest sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą polegający na nałożeniu metodą metalizacji natryskowej na powierzchnie współpracujące stopu molibdenu i tytanu, przy czym korzystnie ilość molibdenu nie może być mniejsza niż 96%.

Nałożenie stopu wymaga odpowiedniego przygotowania powierzchni do natrysku poprzez rozwinięcie powierzchni natryskiwanej poprzez nacięcie gwintu lub radełkowanie i szorstkowanie, a następnie po odtłuszczeniu chemicznie i metodą ultradźwiękową, podgrzanie powierzchni natryskiwanej do temperatury 380-520 K. Po uzyskaniu odpowiedniej temperatury dokonuje się natrysku metodą termiczną stopu molibdenu z tytanem. Kolejnym istotnym elementem jest schłodzenie nałożonego materiału strumieniem powietrza o zmiennej temperaturze, korzystnie oscylującej w granicach 320-400 K, a następnie dokonanie pomiarów i badań pod kątem występowania mikropęknięć. Po naniesieniu warstwy stopowej stosuje się wykańczającą obróbkę powierzchni polegającą na jej szlifowaniu i polerowaniu.

Niżej podany przykład przedstawia sposób obróbki powierzchni części maszyn i urządzeń zgodnie z wynalazkiem.

Walcowy czop wału przygotowano do metalizacji wykonując następujące operacje:

1. Zaniżono wymiar średnicy czopa o około 1-1,4 mm przez nacięcie gwintu szarpanego o skoku 0,7 i głębokości 0,5-0,7 mm.

PL 201 557 B1

2. Powierzchnię z naciętym gwintem poddano szorstkowaniu przez obróbkę strumieniem elektrokorundem.

3. Odtłuszczono powierzchnię czterochloroetylenem.

4. Oczyszczono zszorstkowaną powierzchnię metodą ultradźwiękową.

5. Ze względu na kłopoty z ewentualną obróbką, zabezpieczono powierzchnię nieprzeznaczoną do metalizowania przed przypadkowym natryskiem.

6. Podgrzano czop do temperatury 390 K.

Po wykonaniu wyżej przedstawionych operacji przystąpiono do nanoszenia na stalowy czop warstwy stopu molibdenowo-tytanowego metodą metalizacji natryskowej. Temperatura płomienia nakładającego stop molibdenu z tytanem jest funkcją składu stopu i oscyluje od 1870 do 2570 K. Do natrysku użyto drutu molibdenowo-tytanowego o średnicy 2,5 mm, zawierającego 97% molibdenu. Proces metalizacji prowadzono do uzyskania naddatku około 0,3 mm na stronę. Przez cały czas trwania procesu utrzymywano temperaturę czopa na poziomie nie przekraczającym 520 K. Następną operacją jest schładzanie strumieniem powietrza o zmiennej temperaturze. Temperatura powietrza oscyluje w granicach 320-400 K. Ważną operacją jest sprawdzenie czopa metodą badań ultradźwiękowych, pod kątem występowania mikropęknięć.

W celu uzyskania nominalnego wymiaru czop szlifuje się znanymi metodami.

Zastosowanie metody wielokrotnie podnosi wytrzymałość powierzchni na uszkodzenie w wyniku występowania uszkodzeń pochodzenia trybologicznego i frettingu.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą, znamienny tym, że na stalowe powierzchnie współpracujących elementów maszyny lub urządzenia, nakłada się metodą metalizacji natryskowej stop molibdenu i tytanu, przy czym korzystnie ilość molibdenu nie może być mniejsza niż 96%.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie metalizowane są przygotowywane do natrysku poprzez rozwinięcie powierzchni natryskiwanej przez nacięcie gwintu lub radełkowanie i szorstkowanie, a następnie po odtłuszczeniu chemicznie i metodą ultradźwiękową, podgrzanie powierzchni natryskiwanej do temperatury od 380 do 520 K.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że zszorstkowanie powierzchni dokonuje się stosując obróbkę strumieniowo-ścierną na głębokość od 1,0 do 1,4 mm.
4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że temperaturę elementu utrzymuje się w granicach od 380 do 520 K stosując chłodzenie strumieniem powietrza.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po zakończeniu procesu nakładania metalu następuje schłodzenie nałożonego materiału strumieniem powietrza o zmiennej temperaturze, korzystnie oscylującej w granicach od 320-400 K, a następnie dokonanie pomiarów i badań pod kątem występowania mikropęknięć.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po naniesieniu warstwy stopowej stosuje się wykańczającą obróbkę powierzchni polegającą na jej szlifowaniu i polerowaniu.