RU2267034C2

RU2267034C2 - Method of producing slide bearing

Info

Publication number: RU2267034C2
Application number: RU2001122399/02A
Authority: RU
Inventors: А.И. Антонов (RU); А.И. Антонов; А.А. Зайчиков (RU); А.А. Зайчиков; Г.Б. Коптева (RU); Г.Б. Коптева; Д.Г. Федорченко (RU); Д.Г. Федорченко; М.И. Фомин (RU); М.И. Фомин
Original assignee: ОАО Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2005-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: method comprises applying bronze on the steel base, applying metal based antifriction coating with solid lubricant 10-75 μm thick, and applying nonmetallic coating with pressing it in the bronze layer.

EFFECT: enhanced reliability.

cl, dwg

Description

Данное изобретение относится к способам изготовления подшипников скольжения с высокими характеристиками для работы в тяжелых условиях или с длительным ресурсом.This invention relates to methods for manufacturing plain bearings with high performance for use in harsh conditions or with a long life.

Подшипники с высокими характеристиками необходимы в самых разных областях машиностроения и особенно для редукторов авиационных ГТД.High performance bearings are needed in a wide range of engineering fields, and especially for aviation gas turbine gearboxes.

Широкое применение в промышленности нашли подшипники скольжения, получаемые методами порошковой металлургии, методами прессования, газотермического напыления и т.п. (См. В.Д.Зозуля "Эксплуатационные свойства порошковых подшипников", Киев, Наукова Думка, 1989 г. C.173...259, заявки Японии 54-431528, 54-119144).Plain bearings obtained by powder metallurgy methods, pressing methods, thermal spraying, etc. are widely used in industry. (See VDZozulya "Operational properties of powder bearings", Kiev, Naukova Dumka, 1989, pp. 173 ... 259, Japanese applications 54-431528, 54-119144).

Широко известны подшипники с антифрикционными покрытиями, получаемые методом электролитического осаждения металлов с твердыми смазками (патент США 644105, патент Великобритании 2137286, патент Франции 2552832).Bearings with antifriction coatings obtained by electrolytic deposition of metals with solid lubricants are widely known (US patent 644105, UK patent 2137286, French patent 2552832).

Недостаток подшипников обоих вышеуказанных вариантов заключается в их невысокой несущей способности (до схватывания и заклинивания при высоких скоростях скольжения), низкой надежности и работоспособности в тяжелых условиях эксплуатации.The disadvantage of the bearings of both of the above options is their low bearing capacity (before setting and jamming at high sliding speeds), low reliability and performance under severe operating conditions.

Наиболее близким к настоящему техническому решению является способ изготовления бронзофторопластовых подшипников скольжения, разработанный английской фирмой "Гласир" (Tribology, 1973 г., vol.6 N4) и наиболее полно изложенный в книге Семенова А.П. и Савинокого Ю.Э. "Металлофторопластовые подшипники", 1976 г.Closest to the present technical solution is a method of manufacturing bronze-fluoroplastic plain bearings developed by the English company Glasir (Tribology, 1973, vol.6 N4) and most fully described in the book of A.P. Semenov. and Savinokogo Yu.E. "Metal-fluoroplastic bearings", 1976

Сущность способа заключается в следующем. На стальную основу с гальванопокрытием медью и оловом напекают пористый слой оловянной бронзы из сферических частиц диаметром 0,063...0,16 мм и пропитывают его пастой, состоящей из суспензии фторопласта-4 и дисульфида молибдена, с последующим спеканием фторопласта и калибровкой для его запрессовки в поры и получения требуемых размеров.The essence of the method is as follows. A porous tin bronze layer of spherical particles with a diameter of 0.063 ... 0.16 mm is baked onto a steel base with copper and tin plating and impregnated with a paste consisting of a suspension of fluoroplast-4 and molybdenum disulfide, followed by sintering of the fluoroplastic and calibration to press it into pores and obtaining the required sizes.

Бронзофторопластовые подшипники нашли широкое применение в автомобилестроении, нефтяной и других отраслях промышленности.Bronzofluoroplastic bearings are widely used in the automotive industry, oil and other industries.

Недостаток бронзофторопластовых подшипников заключается в том, что они выдерживают высокие удельные нагрузки, но невысокие скорости скольжения (см. Б.Д.Воронков "Подшипники сухого трения" 1979 г., с.127...130, Ж. "Трение и износ" №6, 98 г., с.779). Через несколько сотен часов эксплуатации наступает местный износ фторопластового покрытия, появляются "пятна износа" и оголяются частицы бронзы. Это приводит к росту температуры в масляном клине при высоких скоростях скольжения и температуры масла во всем объеме узла.The disadvantage of bronze-fluoroplastic bearings is that they withstand high specific loads, but low sliding speeds (see B.D. Voronkov "Dry Friction Bearings" 1979, pp. 127 ... 130, J. "Friction and Wear" No. 6, 98, p.779). After several hundred hours of operation, local wear of the PTFE coating occurs, “wear spots” appear and the bronze particles are exposed. This leads to an increase in temperature in the oil wedge at high sliding speeds and oil temperature in the entire volume of the node.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления подшипника скольжения, повышающего надежность и работоспособность его в тяжелых условиях эксплуатации применительно к редукторам авиационных ГТД.The present invention is to develop a method of manufacturing a sliding bearing that increases its reliability and performance under severe operating conditions in relation to aircraft GTE gearboxes.

Поставленная задача решается за счет того, что на напеченный бронзовый слой предварительно наносят антифрикционное покрытие на металлической основе с твердой смазкой толщиной 10...75 мкм (на основе серебра, меди, свинца и других металлов или их сплавов) и производят его восстановительный отжиг для снижения твердости и повышения пластичности (за исключением покрытий на основе легкоплавких металлов).The problem is solved due to the fact that an antifriction coating on a metal base with a solid lubricant with a thickness of 10 ... 75 μm (based on silver, copper, lead and other metals or their alloys) is preliminarily applied to the baked bronze layer and its annealing is carried out for decrease in hardness and increase ductility (with the exception of coatings based on fusible metals).

В варианте с фторопластовым покрытием промежуточные покрытия на основе металлов с высокими антифрикционными свойствами, высокой теплопроводностью и низкой твердостью, например серебра и меди, обеспечивают низкий коэффициент трения в случае износа фторопластового покрытия, эффективный отвод тепла из зоны трения, что предотвращает рост температуры в зоне трения и температуры масла.In the variant with a fluoroplastic coating, intermediate coatings based on metals with high antifriction properties, high thermal conductivity and low hardness, such as silver and copper, provide a low coefficient of friction in case of wear of the fluoroplastic coating, effective heat removal from the friction zone, which prevents the temperature increase in the friction zone and oil temperature.

Кроме того, улучшается адгезия фторопласта к металлическому слою за счет вдавливания его с помощью калибра или ролика в мягкое и пластичное промежуточное покрытие (что достигается отжигом в восстановительной атмосфере при температурах выше 500°С), уменьшается толщина фторопластового покрытия и повышается его износостойкость.In addition, the adhesion of the fluoroplastic to the metal layer is improved by pressing it with a caliber or roller into a soft and plastic intermediate coating (which is achieved by annealing in a reducing atmosphere at temperatures above 500 ° C), the thickness of the fluoroplastic coating is reduced, and its wear resistance is increased.

Промежуточные покрытия на основе легкоплавких металлов (свинца, олова и т.п. и их сплавов) не требуют отжига, т.к. имеют низкую твердость и высокую пластичность.Intermediate coatings based on fusible metals (lead, tin, etc., and their alloys) do not require annealing, because have low hardness and high ductility.

В варианте без фторопластового покрытия на поверхность антифрикционного слоя на основе серебра, меди, свинца и т.д. наносят покрытия из неметаллических материалов другой природы, например дисульфид молибдена, из спиртовой суспензии с помощью кисти с последующей калибровкой. Дисульфид молибдена в поверхностном слое увеличивает антизадирные свойства покрытия.In the embodiment without a fluoroplastic coating on the surface of the antifriction layer based on silver, copper, lead, etc. apply coatings of non-metallic materials of a different nature, for example, molybdenum disulfide, from an alcohol suspension with a brush, followed by calibration. Molybdenum disulfide in the surface layer increases the anti-seize properties of the coating.

При операции запрессовки с помощью калибров или роликов поры бронзового слоя заполняются не только фторопластом с дисульфидом молибдена (или другим неметаллическим материалом), но и материалом промежуточного слоя, "вытекающим" из пор при контакте с валом вместе с фторопластом и снижающим коэффициент трения.During the pressing operation using gauges or rollers, the pores of the bronze layer are filled not only with fluoroplastic with molybdenum disulfide (or other non-metallic material), but also with the material of the intermediate layer that “flows out” of the pores when it contacts the shaft with fluoroplastic and reduces the friction coefficient.

Это обеспечивает длительную работоспособность и надежность подшипника скольжения в тяжелых условиях эксплуатации.This ensures long-term performance and reliability of the sliding bearing in severe operating conditions.

Пример выполнения.Execution example.

Подшипники для испытания на стендовой установке изготовляли по следующей технологии.Bearings for testing on a bench installation were made according to the following technology.

На стальную цилиндрическую втулку размером ⌀ 90×70 мм с толщиной стенки 7,5 мм производят напекание порошка оловяно-фосфористой бронзы (8% олова и 0,4% фосфора) фракции 0063...016 мм в специальной оснастке, покрытой нитридом титана. Толщина напеченного бронзового слоя составляла 0,5 мм, пористость 30...35%.Powder of tin-phosphorous bronze (8% tin and 0.4% phosphorus) of fraction 0063 ... 016 mm in a special tool coated with titanium nitride is sintered onto a steel cylindrical sleeve measuring размером 90 × 70 mm with a wall thickness of 7.5 mm. The thickness of the baked bronze layer was 0.5 mm, the porosity was 30 ... 35%.

Затем на напеченный бронзовый слой гальваническим методом наносили антифрикционные покрытия на основе серебра, меди или свинца с дисульфидом молибдена (3...4 мас.%) различной толщины.Then, antifriction coatings based on silver, copper or lead with molybdenum disulfide (3 ... 4 wt.%) Of various thicknesses were applied galvanically to the baked bronze layer.

Пористость всего слоя оставалась достаточно высокой - 20...25%.The porosity of the entire layer remained quite high - 20 ... 25%.

Гальванические покрытия (кроме легкоплавких) отжигали в восстановительной атмосфере при температуре 500...600°С в течение 2-х часов.Galvanic coatings (except fusible) were annealed in a reducing atmosphere at a temperature of 500 ... 600 ° C for 2 hours.

В варианте №1 на втулку с комбинированным слоем бронза - гальванопокрытие наносят покрытие из пасты фторопласт-4-дисульфид молибдена (75:25) путем запрессовки пасты в пористый слой с помощью калибров расчетных диаметров.In option No. 1, the sleeve with a combined layer of bronze - electroplating is coated with a paste of fluoroplast-4-molybdenum disulfide (75:25) by pressing the paste into a porous layer using calibers of calculated diameters.

Затем производят спекание фторопласта по известной технологии и выполняют калибровку для получения окончательного размера подшипника скольжения. При этом толщину фторопластового покрытия устанавливают минимальной от 10 до 30 мкм для обеспечения максимальной долговечности и лучшего теплоотвода.Then, the fluoroplastic is sintered by known technology and calibrated to obtain the final size of the sliding bearing. In this case, the thickness of the fluoroplastic coating is set to a minimum of 10 to 30 microns to ensure maximum durability and better heat dissipation.

При исследовании микроструктуры антифрикционного покрытия было установлено, что поры заполнены не только фторопластом с дисульфидом, но и материалом промежуточного слоя.When studying the microstructure of the antifriction coating, it was found that the pores are filled not only with fluoroplast with disulfide, but also with the material of the intermediate layer.

В варианте №2 на втулку с комбинированным слоем бронза - гальванопокрытие наносят пленку дисульфида молибдена (или другого неметаллического материала с антифрикционными свойствами) из спиртовой суспензии с помощью кисти с последующей калибровкой. Значительная часть дисульфида впрессовывается в поверхностный слой мягкого гальванопокрытия и в поры материала, что увеличивает антизадирные свойства покрытия.In option No. 2, a molybdenum disulfide film (or other nonmetallic material with antifriction properties) is applied to a sleeve with a combined layer of bronze - electroplating from an alcohol suspension with a brush, followed by calibration. A significant part of the disulfide is pressed into the surface layer of soft plating and into the pores of the material, which increases the anti-seize properties of the coating.

Поры бронзового слоя заполняются мягким антифрикционным металлом с твердой смазкой.The pores of the bronze layer are filled with soft antifriction metal with solid lubricant.

Результаты стендовых испытаний подшипников скольжения, изготовленных по известному и предлагаемому способу в 2-х вариантах (с фторопластовым покрытием и без него), представлены в таблице.The results of bench tests of plain bearings manufactured by the known and proposed method in 2 versions (with and without fluoroplastic coating) are presented in the table.

Claims

1. A method of manufacturing a sliding bearing, comprising sintering bronze onto a steel base and applying a non-metallic coating with pressing it into a porous bronze layer, characterized in that an antifriction coating on a metal base with a solid lubricant with a thickness of 10 ... 75 μm is applied to the baked bronze layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that after applying an antifriction coating on a metal base, reductive annealing is carried out.