RU2004623C1 - Способ получени комплексного твердосмазочного покрыти - Google Patents

Abstract

Способ получени  комплексного износостойкого покрыти  на рабочих поверхност х т желонагруженных узлов трени  скольжени , включает двухслойное комбинированное покрытие, первый слой которого осуществл ют после предварительной лезвимсй обработки сухим фрикционным натиранием из антифрикционного мелкодисперсного многокомпонентного композиционного материала, а второй слой нанос т путем химического осаждени  медной пленки после отделочно-упрочн ющей обработки ППД Антифрикционный мелкодисперсный многокомпонентный композиционный материал выполнен в виде спрессованного порошкообразного материала, включающего композиции меди, цинка, олова, сурьмы дисульфида молибдена и тд. 1 заф-лы.

Description

Изобретение относитс  к нанесению износостойких покрытий дл  узлов трени  с реверсивным характером трени  скольжени , например дл  цилиндро-поршневой группы силовых органов (пневмо- и гидро- цилиндров) путевых, дорожных,, подъемно- транспортных и других типов машин и механизмов.

Широко известны способы получени  износостойких покрытий из растворов дл  химического меднени , содержащие в своем составе соли меди, глицерин в качестве комплексообразовател  и формальдегид в качестве восстановител  или органические кислоты (ПАВ).

Однако данные растворы нестабильны в работе и при хранении, так как восстановление медм происходит в объеме раствора. Это требует применени  стабилизирующих добавок, усложн ющих химический состав и, кроме того, снижающих скорость осаждени  покрытий.

Существуют способы механического нанесени  покрытий на рабочие поверхности деталей машин натиранием.

Однако они недостаточно производительны из-за необходимости многократных проходов натирающего элемента, а также не обеспечивают равномерного распределени  наносимого покрыти  по всей обрабатываемой поверхности детали.

Известен способ нанесени  твердосма- зочных покрытий из дисульфида молибдена на поверхности трений, включающий последовательное нанесение подсло  металла, например галлил, кадми , спмнца и др. и сло  дисульфида молибдена.

Однако известный способ не обеспечивает достаточной долговечности твердосма- аочного покрыти .

Известны способы создани  комбинированного поверхностного сло , включающие предварительное создание на поверхности издели , подвергаемой обработке упрочненного сло  средствами ППД (статического или динамического характера воздействи ) и последующее осаждение покрыти  электролитическим или химическим способами.

Известен способ нанесени  покрыти , включающий предварительную подготовку исходной поверхности до необходимой шероховатости точением и последующее нанесение приработочного покрыти  химическим способом с одновременным поверхностным пластическим деформированием (ППД) подложки детали алмазным выглаживанием . Совмещение процесса нанесени  покрыти  и алмазного выглаживани  в данном случае необходимо дл  активации подложки

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

в момент нанесени  покрыти  с целью его более интенсивного осаждени  из химического раствора.

Недостатками этого способа  вл ютс : невысока  производительность процесса, невозможность обеспечени  оптимальной эксплуатационной шероховатости подложки детали, необходимость совмещени  во времени процессов нанесени  покрыти  и отделочно-упрочн ющей обработки ППД, что существенно усложн ет технологию, а в отдельным случа х делает невозможным применение данного способа (например, существует больша  веро тность попадани  раствора на направл ющие станков, что ведет к их коррозии), повышенный расход самого химического раствора.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ нанесени  двухслойного твердосма- зочного покрыти , включающий последовательное нанесение подсло  металла, например меди или ее сплавов, натиранием в среде глицерина и последующее нанесение сло  дисульфида молибдена или галли  натиранием.

Данный способ обеспечивает низкие значени  коэффициента трени  f 0,170- -0,188, плавную работу пары трени  в пределах 75-120 мин.

Недостатками этого способа  вл ютс : невысока  производительность процесса получени  комплексного покрыти , недостаточна  долговечность покрыти .

Задачей изобретени   вл етс  повышение износостойкости рабочих поверхностей деталей т желонагруженных узлов трени  скольжени . .

Указанна  задача решаетс  созданием на рабочей поверхности ответственной детали узла трени  двухслойного комбинированного антифрикционного покрыти , Промежуточный слой комплексного покрыти  наноситс  механически на предварительно обточенную поверхность путем натирани  всухую брусками призматической формы из прессованного порошкообразного композиционного мелкодисперсного многокомпонентного материала, содержащего компоненты дисульфида молибдена , меди, цинка, олова, сурьмы. Этот слой затем подвергают отделочно-упрочн ющей обработке ППД совместно с подложкой детали. Внешний слой покрыти  получают путем осаждени  металлической пленки меди, например, химическим меднением из химического раствора.

При этом положительный эксплуатационный эффект обеспечиваетс  не только на

стадии приработки узла трени , но и в процессе установившегос  износа.

Причиной тому служит то обсто тельство , что внешнее трение в зоне контакта пары трени  замен етс  внутренним трением сначала в слое внешнего медного антифрикционного покрыти , а затем, внутренним трением в слое промежуточного (первого) покрыти .

Следует отметить, что процедура пол- учени  комплексного покрыти  не совмещена во времени, что позвол ет разбить операцию получени  покрыти  на самосто тельные переходы или даже выделить в отдельные операции в зависимости от условий промышленного производства.

Применение отделочно-упрочн ющей обработки ППД, например раскатывани  роликовой раскаткой, сразу после нанесени  первого (промежуточного) композиционного сло  комплексного покрыти  целесообразно по следующим причинам:

во-первых, обеспечиваетс  формирование новой микрогеометрии подложки детали с благопри тной формой, размерами и пространственной ориентацией микронеровностей (текстурой), а также более высокие физико-механические характеристики (повышаетс  микротвердость поверхност- ного сло  на 40-50%,.создаютс  благопри тные остаточные напр жени  сжати , максимум которых сосредоточен на поверхности детали, а также р д других факторов - изменение фазового состава, структурные превращени  и т.д.);

во-вторых, ППД способствует увеличению сплошности покрыти  за счет расплющивани  отдельных пластичных частиц композиционного материала и обеспечивает его механическое закрепление в поверхностном слое подложки детали;

в-третьих, в процессе деформировани  подложки детали происходит трибоактива- ци  ее поверхностного сло , способствующа  повышению адгезионной св зи этих частиц с частицами подложки образца. Кроме того, усиливаетс  физико-химическа  активность деформированного сло  стальной подложки, что особенно важно с точки зрени  интенсификации процесса химического осаждени  медной пленки при последующем нанесении второго сло .

Сопоставительный анализ за вл емого решени  с прототипом показывает, что за вл емый способ получени  двухслойного антифрикционного покрыти  отличаетс  от известного пор дка нанесени  слоев, химическим составом слоев и технологией нанесени  комплексного покрыти . Первый слой комплексного покрыти  наноситс  из композиционного многокомпонентного порошкового материала, содержащего композиции порошков меди, цинка, олова, сурьмы, дисульфида молибдена, сухим механиче- 5 ским натиранием. Второй слой из медной пленки - химическим меднением из специального химического раствора. Между первым слоем и нанесением второго сло  производитс  отделочно-упрочн юща  об0 работка ППД. Таким образом, за вл емый способ соответствует критерию изобретени  новизна.

Предлагаемый способ позвол ет создавать приработочный слой с повышенным со5 держанием антифрикционных материалов с незначительным увеличением толщины приработочного комплексного покрыти  (не более 3-5 мкм) на поверхности детали, обеспечивает повышение долговечности ответ0 ственных деталей т желонагруженных узлов трени  как с односторонним, так и с реверсивным характером трени  скольжени  в 2,5-3 раза на стадии приработки и в режиме нормального износа пары трени .

5 Данный положительный эффект обусловлен тем, что механически закрепленные ППД частицы антифрикционного композиционного материала  вл ютс  своего рода резервом, восполн ющим твердосмазочную прирабо0 точную пленку на поверхности детали по мере ее износа.

Получение двухслойного приработочного покрыти  осуществл етс  следующим образом . Сначала производ т предварительную;

5 подготовку поверхности подложки детали до исходной шероховатости Rz 5-10 мкм лезвийной обработки (точением или растачиванием ), Така  шероховатость  вл етс  оптимальной с точки зрени  получени  ка0 чественного покрыти  из композиционного материала. Уменьшение величины микронеровностей ведет к снижению интенсивности переноса композиционного материала на подложку детали. Увеличение высоты

5 микронеровностей вызывает повышенный расход (износ) композиционных брусков, а следовательно, к неоправданным потер м этого ценного материала.

После расточки поверхности детали и

0 удаление стружки (обдувкой сжатым воздухом ) производ т насыщение обрабатываемой поверхности подложки брусками из спрессованного антифрикционного композиционного материала, путем его сухого

5 втирани  в шероховатую поверхность подложки детали. Бруски имеют призматическую форму. Основу этих брусков составл ют композиции порошков меди, цинка, олова, сурьмы, дисульфида молибдена и других элементов. Данный комплексный маериал обладает низким коэффициентом и высокой пластичностью.

Затем осуществл ют отделочно-упроч- н ющую обработку поверхностным пластиеским деформированием (например раскатыванием шариковой или роликовой раскаткой) поверхности подложки детали совместно с нанесенным слоем композиционного материала с целью закреплени  частиц этого материала на подложке.

Окончательное формирование комбинированного антифрикционного поверхностного сло  заканчивают нанесением на поверхность детали еще одного сло  покрыти  из пленки меди, получаемой из специ- ального химического раствора (химическим

меднением).

Проведенные эксперименты показали, что такой комбинированный слой с антифрикционным покрытием обладает улучшенными триботехническими характеристиками, как на этапе приработки пары трени  гидроцилиндр-кольцо поршневое, так и в процессе нормального износа.

Пример. Поверхность зеркала цилиндра силового узла подбивочного блока машины ВЛР-1200 с посадочным размером под поршень 075Н8 подвергаетс  комплексной обработке с нанесением двухслойного комбинированного антифрикционного покрыти . Предварительна  обработка рабочей поверхности цилиндра до исходной шероховатости RZ 5-7 мкм производилась растачиванием резцовым блоком на станке мод. МР500МФ4 со следующими режимами розани :

Частота вращени  400 мин Подача 20 мм/мин (0,05 мм/об) Резец расточной проходной ГОСТ 18883-73,2142-0042

Пластинка твердого сплава 115К6, ГОСТ 19048-80.

геометри  резца: Задний угол а 6°

Вспомогательный задний угол а 6° Передний угол у 5° Главный угол в плане р 53°08 Вспомогательный угол в плане р 4б°52 Радиус скруглени  при вершине резца г 0,3 мм.

После расточки и удалени  стружки обдувкой сжатым воздухом производ т нанесение композиционного антифрикционного материала на поверхность цилиндра путем сухого натирани  брусками, состо щими из прессованного многокомпонентного порошка марок КМ2/Ш08-1Ц. КМ2/1М08-1С или Ш2 /1М08-13 при следующих режимах:

Скорость натирани  0,5-1 м/с Удельное давление бруска 2,5-3,0 МПа Подача 0,5 мм/обор. (30 мм/мин) При этом установлено, что нанесенный композиционный материал образует на поверхности детали покрытие островкового типа с преимущественными заполнением впадин микронеровностей профил  шероховатости . Площадь покрыти  составл ет в 0 среднем 30-40% общей площади натираемой поверхности.

После натирани  подложки цилиндра композиционным материалом производитс  ее отдельно-упрочн юща  обработка 5 ППД совместно с нанесенным покрытием ротационным раскатыванием роликовой раскаткой. Режимы раскатывани :

Частота вращени  шпиндел  100 Подача 80 мм/мин

0 Припуск под раскатывание на диаметр 0,02-0,03 мм

Количество деформирующих роликов 5 шт

Количество проходов 1.

5 Таким образом формируетс  новый комбинированный поверхностный слой, состо щий вперемежку из частиц антифрикционного композиционного материала и частиц подложки из см тых ППД вершин микроне- 0 ровностей. Этот слой имеет совершенно иной физико-химический состав с иными физико-механическими характеристиками (микротвердостыо и напр женным состо нием ) и шероховатостью. 5 Заключительным этапом получени  двухслойного антифрикционного покрыти   вл етс  нанесение медной пленки способом химического меднени  из электролита, в состав которого вход т компоненты в сле- 0 дующем соотношении: Хлорид меди 2,6 г Винна  кислота 2,0 г Глицерин 100мл

В течение 5 мин образуетс  пленка ме- 5 ди толщиной до 3-5 мкм. При лабораторных и натурных испытани х такого двухслойного покрыти  износостойкость узла трени  увеличилась в 2,5-3 раза по отношению к базовому узлу трени , подвергнутому толь- 0 ко лишь одному химическому меднению. Лабораторные испытани  проводили на установке трени , имитирующей работу ци- линдро-поршневой группы при следующих режимах трени  скольжени : 5 Скорость скольжени  0,85 м/с (51,0 м/мин)

Давление е зоне контакта 7,5-12 МН/м2

Смазка - масло турбинное Т-22 ГОСТ 32-74

Материалами дл  пары трени  гидроцилиндр-кольцо поршневое служили: дл  образца гидроцилиндра - сталь ЗОХНМЛ-11, ГОСТ 977-75. дл  контртела (образца поршневого кольца) - чугун модифицированный по техническим условием ТУМ 06-64.

(56) Дорофеев Ю.Н. Обработка деталей ППД с нанесением покрытий натиранием. Вестник машиностроени . - 1984. № 7, с. 55-56. Повышение износостойкости металлообрабатывающего инструмента нанесением антифрикционных покрытий. М.: НИИ- ИНФОРМТЯЖМАШ, 1971, с. 44.

Дорофеев Ю.Н., Голубчик Е.М. Нанесение приработочных покрытий при актива- ции подложки ППД. - Бр нск: ЦНТИ, 1982. Информ. листок N: 82-1 HI Д.

Дорофеев Ю.Н., Голубчик Е.М. Осаждение меди на сталь с алмазным выглаживанием подложки. Сб.: Алмазы и сверхтвердые материалы. 1982. Мг 8, с. 10-11.

Авторское свидетельство СССР Мг 834247. кл. С 23 С 26/00, 1979.

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКС- НОГО ТВЕРДОСМАЗОЧНОГО ПОКРЫТИЯ, включающий нанесение путем сухого натирани  сло  твердой смазки из комплексного материала, содержащего дисульфид 20 молибдена, и нанесение пленки меди, отличающийс  тем, что процесс осуществл ют в следующей последовательности: предварительно покрываемую поверхность подвергают механической лезвийной обработке, потом .на нее нанос т слой твердой смазки из комплексного материа25

ла, содержащего дисульфид молибдена, и подвергают, отделочно-упрочн ющей обработке пластическим деформированием подложки, а затем нанос т слой меди, причем слой меди нанос т химическим осаждением из раствора.

2. Способ по п.1, отличающийс  тем, что при получении твердой смазки путем сухого натирани  используют комплексный материал в виде брусков призматическойформы ,спрессованных преимущественно из порошков меди, цинка , олова, сурьмы, дисульфида молибдене.