RU2072457C1

RU2072457C1 - Method of manufacturing bearings

Info

Publication number: RU2072457C1
Application number: RU9595110911A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Васильев; В.А. Ганделев; П.С. Зюмченко; Г.Г. Мартиросов; Е.А. Миронкин; Л.Е. Файнгерц; М.И. Шепелев
Original assignee: Научно-производственное объединение "Винт"
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1997-01-27
Also published as: RU95110911A

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: inner side of a stainless bushing is provided with grooves for metallic- fluoroplastic inserts. The inserts whose working surfaces is bent along the radius are formed of bronze powder on substrates individually fitted to the grooves and cake in the hydrogen environment. The bronze should contain no more than 6.5% of tin. After cooling the bushings are impregnated with a suspension of fluoroplastic in vacuum, dried, and polymerized in a furnace. The insert is then turned together with the bushing, pickled, repeatedly impregnated, dried, and polymerized. After that the insert is flush-mounted into the substrate from inside of the bushing. EFFECT: simplified method. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим машинам и двигателям, в частности к способам изготовления крупногабаритных подшипников, предпочтительно для поворотных узлов гидроагрегатов, и может быть использовано также для изготовления подшипниковых узлов судовых рулевых устройств и гребных винтов регулируемого шага. The invention relates to hydraulic machines and engines, in particular to methods for manufacturing large bearings, preferably for rotary units of hydraulic units, and can also be used for the manufacture of bearing units of ship steering devices and propellers of adjustable pitch.

Известны способы изготовления подшипников на подложках из стали или бронзы спеканием в пресс-формах из бронзовых порошков с последующей пропиткой фторопластовым наполнителем, сушкой, полимеризацией и механической калибровкой в точный размер посредством обработки давлением (прокатка, прессовка и т. п.) [1]
Подшипники, изготовленные известными способами, могут быть цельными или разрезными, однако, изготовление крупногабаритных подшипниковых узлов оказывается технологически сложным и дорогим вследствие необходимости применения дефицитных материалов и крупногабаритного оборудования, а главное - большого (до 80) брака вследствие нарушения структуры металлокерамики в процессе калибровки и при эксплуатации. Применение иных методов калибровки приводит к потере антифрикционных свойств рабочей поверхности подшипника.Known methods for the manufacture of bearings on substrates of steel or bronze by sintering in molds of bronze powders, followed by impregnation with a fluoroplastic filler, drying, polymerization and mechanical calibration to an exact size by pressure treatment (rolling, pressing, etc.) [1]
Bearings made by known methods can be integral or split, however, the manufacture of large-sized bearing assemblies is technologically difficult and expensive due to the need for scarce materials and large-sized equipment, and most importantly - large (up to 80) defects due to violation of the structure of cermet during calibration and operation. The use of other calibration methods leads to the loss of antifriction properties of the working surface of the bearing.

Наиболее близкими к изобретению являются способы изготовления крупногабаритных разрезных подшипников, включающие выполнение пазов для вкладышей на внутренней поверхности втулки подшипника, формовку вкладышей из композиционных материалов в пресс-формах с последующими пропиткой наполнителем (связующим полимером), сушкой, полимеризацией наполнителя и механической обработкой в размер [2]
Однако известные способы при изготовлении несмазываемых (или смазываемых водой) металлофторопластовых вкладышей недостаточно технологичны, дороги и малопригодны в серийном производстве. Они не позволяют получать точные размеры изделия без снижения прочностных свойств спеченного материала при обработке и формовке даже на высокоточном оборудовании. Очень узкий для металлокерамики интервал допустимых значений коэффициента остаточной деформации при калибровке давлением и под рабочей нагрузкой приводит к разрушению межзеренных связей спеченного материала, а обтачивание разрушает поверхностный слой фторопласта и "наволакивает" металл зерен на рабочую поверхность вкладыша с замещением фторопласта и потерей антифрикционных свойств. Применение в качестве материала подложки облуженной или омедненной стали или бронзы с высоким содержанием олова приводит к снижению объема фторопласта в межзеренном пространстве с одновременным ослаблением межзеренных связей в спеченном материале. Применение высокоточного крупногабаритного оборудования и большой процент брака резко удорожают производство крупногабаритных подшипников, снижают их надежность и увеличивают размеры втулок подшипников и гидроагрегатов в целом.Closest to the invention are methods for the manufacture of large split bearings, including making grooves for liners on the inner surface of the bearing bush, molding liners of composite materials in molds, followed by impregnation with a filler (binder polymer), drying, polymerization of the filler and machining to size [ 2]
However, the known methods in the manufacture of non-lubricated (or water-lubricated) fluoroplastic liners are not sufficiently technological, expensive and of little use in serial production. They do not allow to obtain the exact dimensions of the product without reducing the strength properties of the sintered material during processing and molding, even on high-precision equipment. The very narrow range of permissible values of the coefficient of residual deformation for sintering during pressure calibration and under working load leads to the destruction of intergranular bonds of the sintered material, and the grinding destroys the surface layer of the fluoroplastic and “envelops” the grain metal on the working surface of the liner with the replacement of the fluoroplastic and loss of antifriction properties. The use of tinned or copper-plated steel or bronze with a high tin content as the substrate material leads to a decrease in the volume of fluoroplastic in the intergrain space with a simultaneous weakening of intergrain bonds in the sintered material. The use of high-precision large-sized equipment and a large percentage of rejects dramatically increase the production of large-sized bearings, reduce their reliability and increase the size of bearing bushings and hydraulic units in general.

Задача изобретения согласованный выбор конфигурации и размеров металлокерамической заготовки, материалов для нее, способа калибровки и крепления вкладышей во втулке, которые исключили бы нарушение межзеренных связей и потерю антифрикционных свойств металлофторопласта как в процессе изготовления, так и при эксплуатации подшипника. The objective of the invention is the coordinated choice of the configuration and dimensions of the ceramic-metal billet, materials for it, the method of calibration and fastening of the liners in the sleeve, which would eliminate the violation of grain bonds and the loss of antifriction properties of the fluoroplastic both in the manufacturing process and during operation of the bearing.

Сущность технического решения указанной задачи заключается в предотвращении деформаций металлокерамики за счет калибровки точением взамен давления и за счет индивидуальных пригонки и крепления подложек вкладышей, выполняемых с вогнутой рабочей поверхностью для обеспечения минимальной толщины протачиваемого слоя металлофторопласта, антифрикционные свойства которого восстанавливаются травлением и повторной пропиткой, с сохранением максимального объема фторопласта в межзеренном пространстве путем предотвращения выплавления олова подложки. The essence of the technical solution of this problem is to prevent deformation of cermets by calibrating by turning instead of pressure and by individually fitting and attaching liner substrates made with a concave working surface to ensure the minimum thickness of the metal fluoroplastic layer being pumped, the antifriction properties of which are restored by etching and re-impregnation, while maintaining the maximum volume of fluoroplastic in the intergrain space by preventing the melting of ol as substrate.

Ожидаемый технический результат изобретения реализация высоких нагрузочной способности и антифрикционных свойств металлофторопласта в условиях отсутствия смазки или смазки водой, а также возможность изготовления подшипниковых узлов неограниченных размеров на доступном оборудовании в условиях серийного производства. The expected technical result of the invention is the implementation of high load capacity and antifriction properties of the fluoroplastic in the absence of lubrication or lubrication with water, as well as the possibility of manufacturing bearing assemblies of unlimited sizes on available equipment in mass production.

Решение указанной задачи реализуется в способе изготовления подшипников, включающем выполнение пазов для вкладышей на внутренней поверхности втулки, формовку вкладышей в пресс-формах с последующими пропиткой наполнителем, сушкой, полимеризацией и обработкой в размер. The solution to this problem is implemented in a method of manufacturing bearings, including the implementation of the grooves for the liners on the inner surface of the sleeve, forming the liners in the molds, followed by impregnation with filler, drying, polymerization and processing in size.

Втулку выполняют из нержавеющего в воде материала, вкладыши изготавливают на подложках из бронзы с содержанием олова не более 6,5 и пригоняют по соответствующим пазам втулки, формуют вкладыши из бронзового порошка с вогнутой по внутреннему радиусу подшипника рабочей поверхностью, спекают в среде водорода и после охлаждения на воздухе пропитывают суспензией фторопласта под вакуумом, сушат и полимеризуют в печи, а затем протачивают рабочие поверхности вкладышей в сборе со втулкой и подвергают вкладыши травлению, повторной пропитке, сушке и полимеризации, после чего крепят во втулке индивидуально. The sleeve is made of stainless material in water, the liners are made on bronze substrates with a tin content of not more than 6.5 and fit into the corresponding grooves of the sleeve, the liners are made of bronze powder with a working surface concave along the inner radius of the bearing, sintered in a hydrogen medium and after cooling in air, they are impregnated with a fluoroplastic suspension under vacuum, dried and polymerized in an oven, and then the working surfaces of the shells assembled with the sleeve are machined and the shells are etched, re-impregnated, dried and polymerization, after which they are attached individually to the sleeve.

Дополнительно в способе изготовления подшипников вкладыши крепят глухими винтами заподлицо с подложкой вкладыша изнутри втулки. Additionally, in the method of manufacturing bearings, the liners are fixed with blind screws flush with the liner substrate from the inside of the sleeve.

На фиг. 1 показана конфигурация вкладыша в сборе со втулкой; а на фиг. 2 схематически изображены вкладыши в пресс-форме для групповой обработки. In FIG. 1 shows the configuration of an assembly complete with a sleeve; and in FIG. 2 schematically depicts the liners in the mold for batch processing.

Способ изготовления подшипников в соответствии с настоящим и изобретением осуществляется следующим образом. A method of manufacturing bearings in accordance with the present and the invention is as follows.

Выбирают размеры вкладыша 1 (и соответственно количество вкладышей в подшипнике), исходя из сохранения минимальной толщины пропитываемого слоя металлокерамики 2 в середине вкладыша 1 (не менее 2 мм) при образовании вогнутой по внутреннему радиусу подшипника рабочей поверхности 3. Подложку 4 вырезают из полосовой бронзы с содержанием олова не более 6,5% и толщиной, обеспечивающей минимальную деформацию вкладыша 1 при его креплении во втулке 5 подшипника и под рабочей нагрузкой. При необходимости подложку 4 вальцуют по выбранной форме паза 6. Select the dimensions of the liner 1 (and accordingly the number of liners in the bearing), based on the preservation of the minimum thickness of the impregnated layer of cermet 2 in the middle of the liner 1 (at least 2 mm) when a working surface 3 is concave along the inner radius of the bearing 3. The substrate 4 is cut out of a strip bronze with the tin content of not more than 6.5% and a thickness that ensures minimal deformation of the liner 1 when it is mounted in the bearing sleeve 5 and under a working load. If necessary, the substrate 4 is rolled according to the selected shape of the groove 6.

Втулку 5 изготавливают из не ржавеющего в воде материала, например нержавеющей стали, бронзы и т. п. Прорезают пазы 6 на внутренней поверхности втулки 5 с учетом образования зазора 7 величиной до 3 мм между вкладышами 1 и точно пригоняют тыльные поверхности подложек 4 по индивидуальным пазам 6. Напекаемые поверхности подложек 4 облуживают. The sleeve 5 is made of a material that does not rust in water, for example stainless steel, bronze, etc. Grooves 6 are cut on the inner surface of the sleeve 5 taking into account the formation of a gap 7 of up to 3 mm between the liners 1 and the back surfaces of the substrates 4 are precisely fitted according to individual grooves 6. The sintering surfaces of the substrates 4 are tin-coated.

Групповые герметизируемые пресс-формы 8 изготавливают по форме и размерам вкладышей 1 и по их количеству в группе, определяемому возможностями имеющегося оборудования. Для формовки слоя металлокерамики 2 используют облуженные бронзовые порошки известных марок и применяют их по соответствующим техническим условиям. Порошок засыпают в пресс-формы 8 с уплотнением и спекают с подложками 4 в печи в среде водорода. После охлаждения на воздухе извлекают спеченные вкладыши и пропитывают в вакууме суспензией фторопласта одной из известных марок, сушат и полимеризуют в печи по режимам, предусмотренным для соответствующих материалов. Group pressurized molds 8 are made according to the shape and size of the liners 1 and by their number in the group, determined by the capabilities of the available equipment. For forming the cermet layer 2, tinned bronze powders of well-known brands are used and used according to the relevant technical conditions. The powder is poured into compression molds 8 and sintered with substrates 4 in a furnace in a hydrogen environment. After cooling in air, the sintered liners are removed and impregnated in vacuum with a suspension of a fluoroplastic of one of the well-known brands, dried and polymerized in an oven according to the regimes provided for the respective materials.

После зачистки и нарезки глухих отверстий под крепежные винты 9 вкладыши 1 раскрепляют по своим пазам во втулке 5 и протачивают рабочие поверхности 3 в сборе в точный размер подшипника. Затем вкладыши демонтируют и протравливают рабочие поверхности в кислоте или методами электрохимполировки с целью удаления неровностей, заусенцев, "намазанного" металла зерен и получения в поверхностном слое металлокерамики сферических зерен меньшего радиуса, что улучшит адгезию фторопласта с зернами и увеличит объем фторопласта в поверхностном (рабочем) слое. После этого вкладыши повторно пропитывают суспензией фторопласта, сушат и полимеризуют с получением на рабочей поверхности вкладыша пленки фторопласта с наивысшими эксплуатационными характеристиками. After stripping and cutting blind holes for mounting screws 9, the liners 1 are unfastened at their grooves in the sleeve 5 and the working surfaces 3 are assembled into the exact bearing size. Then the liners dismantle and pickle the working surfaces in acid or by electrochemical polishing in order to remove irregularities, burrs, “smeared” metal grains and obtain spherical grains of a smaller radius in the surface layer of cermet, which will improve the adhesion of the fluoroplast with grains and increase the volume of fluoroplastic in the surface (working) layer. After that, the liners are re-impregnated with a fluoroplastic suspension, dried and polymerized to obtain a fluoroplastic film with the highest performance characteristics on the working surface of the liner.

По готовности комплекта вкладышей их крепят в соответствующих пазах втулки глухими винтами заподлицо с подложкой вкладыша изнутри втулки. When the set of liners is ready, they are fixed in the corresponding grooves of the sleeve with blind screws flush with the liner substrate from the inside of the sleeve.

Изготовление подшипников гидроагрегатов по настоящему способу позволяет в максимальной степени реализовать высокие надежность, нагрузочные и антифрикционные характеристики металлофторопласта с обеспечением абсолютной экологической безопасности подшипниковых узлов гидроагрегатов, не требующих смазки или смазываемых водой. Кроме того, обеспечивается возможность высокотехнологичного серийного изготовления подшипниковых узлов неограниченных размеров с одновременным уменьшением их габаритов за счет индивидуального крепления вкладышей и отсутствия необходимости конструктивной организации их смазки и группового крепления. При этом зазоры между вкладышами обеспечивают вынос из зон трения мелких частиц и уменьшение износа. Упрощаются процессы ревизии и ремонта подшипниковых узлов. Высокая технологичность изготовления без использования высокоточного и крупноразмерного оборудования и резкое снижения брака позволяют существенно снизить стоимость изготовления подшипниковых узлов крупногабаритных гидроагрегатов. The manufacture of hydraulic unit bearings according to the present method allows to maximize the high reliability, load and antifriction characteristics of the metal fluoroplastic, while ensuring absolute environmental safety of the bearing units of hydraulic units that do not require lubrication or are lubricated with water. In addition, it provides the possibility of high-tech serial production of bearing assemblies of unlimited sizes with a simultaneous reduction in their dimensions due to the individual mounting of the liners and the absence of the need for the constructive organization of their lubrication and group mounting. At the same time, the gaps between the liners provide the removal of small particles from the friction zones and reduce wear. The revision and repair of bearing assemblies are simplified. High manufacturability without the use of high-precision and large-sized equipment and a sharp decrease in rejects can significantly reduce the cost of manufacturing bearing assemblies of large hydraulic units.

Claims

1. A method of manufacturing bearings, preferably for rotary units of hydraulic units, comprising making grooves for liners on the inner surface of the sleeve, molding the liners in molds, followed by impregnation with filler, drying, polymerization and processing to a size different from that made of stainless steel in water of material, the liners are made on bronze substrates with a tin content of not more than 6.5% and fit into the corresponding grooves of the sleeve, the liners are made of bronze powder with a concave inner the radius of the bearing with a working surface, is sintered in a hydrogen medium and, after cooling in air, impregnated with a fluoroplastic suspension under vacuum, dried and polymerized in an oven, then the working surfaces of the bushings assembled with the sleeve are machined and the shells are etched, re-impregnated, dried and polymerized, after which is attached individually to the sleeve.

2. The method according to claim 1, characterized in that the liners are fixed with blind screws flush with the liner substrate from the inside of the sleeve.