RU2598737C2 - Method for treatment of friction bearing liners - Google Patents
Method for treatment of friction bearing liners Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598737C2 RU2598737C2 RU2014147041/02A RU2014147041A RU2598737C2 RU 2598737 C2 RU2598737 C2 RU 2598737C2 RU 2014147041/02 A RU2014147041/02 A RU 2014147041/02A RU 2014147041 A RU2014147041 A RU 2014147041A RU 2598737 C2 RU2598737 C2 RU 2598737C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tin
- coating
- babbitt
- antimony
- pulse energy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может применяться для обработки поверхностей вкладышей подшипников скольжения.The invention relates to the field of electrophysical and electrochemical processing, in particular to electroerosive alloying, and can be used for surface treatment of liners of plain bearings.
Известен способ электроэрозионного легирования (ЭЭЛ) поверхности, то есть процесс перенесения материала на обрабатываемую поверхность искровым электрическим разрядом [Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических поверхностей. - М.: Машиностроение, 1976].A known method of electroerosive alloying (EEL) of a surface, that is, the process of transferring material to a surface to be treated by a spark electric discharge [N. Lazarenko. Electrospark alloying of metal surfaces. - M.: Mechanical Engineering, 1976].
Способ имеет следующие специфические особенности:The method has the following specific features:
- материал анода (легирующий материал) может образовывать на поверхности катода (легируемой поверхности) слой покрытия, чрезмерно крепко сцепленный с поверхностью, в этом случае не только отсутствует граница раздела между нанесенным материалом и металлом основы, но происходит даже диффузия элементов анода в катод;- the anode material (alloying material) can form a coating layer on the cathode surface (alloyed surface) that is excessively tightly bonded to the surface, in this case, not only is there no interface between the deposited material and the base metal, but even diffusion of the anode elements into the cathode occurs;
- легирование можно осуществлять лишь в указанных местах, не защищая при этом остальную поверхность детали.- alloying can be carried out only in the indicated places, without protecting the rest of the surface of the part.
Известен также способ заливки в кокиль на вкладыши, подогретые до 250°C, под давлением и при температуре 450-480°C подшипниковых материалов из мягких металлов Sn, Pb, Cd, Sb, Zn, характеризующихся наличием твердых структурных составляющих в пластической матрице и называемых баббитом [Гаркунов Д.Н. "Триботехника". - М.: Машиностроение, 1989, с. 120-122, 132-133].There is also known a method of pouring into chill molds on liners heated to 250 ° C, under pressure and at a temperature of 450-480 ° C of bearing materials from soft metals Sn, Pb, Cd, Sb, Zn, characterized by the presence of solid structural components in a plastic matrix and called babbitt [Garkunov D.N. "Tribotechnology". - M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 120-122, 132-133].
Существенным недостатком баббитов является их низкое сопротивление усталости, особенно при температуре более 100°C. С уменьшением толщины заливки подшипника сопротивление усталости увеличивается, при этом допускается минимальная толщина заливки баббита 0,25-0,4 мм.A significant drawback of babbits is their low fatigue resistance, especially at temperatures above 100 ° C. With a decrease in the thickness of the bearing, the fatigue resistance increases, while the minimum thickness of the filling of babbit 0.25-0.4 mm is allowed.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ обработки вкладышей подшипников скольжения, заключающийся в лужении вкладышей и заливке в кокиль на подогретые до 250°C вкладыши под давлением и при температуре 450-480°C антифрикционного сплава из мягких металлов. Перед заливкой антифрикционного сплава на подлежащие заливке поверхности методом электроэрозионного легирования наносят промежуточный слой посредством электрода-инструмента из меди или оловянной бронзы при энергиях импульса 0,01-0,5 Дж с последующим образованием прочного диффузионного слоя из меди или оловянной бронзы, при этом при лужении медь образует с оловом твердый раствор замещения, обеспечивая гарантированную металлическую связь [патент Украины №64613 А, В23Н 1/00, 3/00, 5/00, 2003] (Прототип).Closest to the claimed invention is a method of processing the bearings of the bearings, which consists in tinning the bearings and pouring into the chill molds heated to 250 ° C under pressure and at a temperature of 450-480 ° C antifriction alloy of soft metals. Before pouring the antifriction alloy, an intermediate layer is applied to the surfaces to be filled by EDM alloying using a copper or tin bronze tool electrode at pulse energies of 0.01-0.5 J, followed by the formation of a strong diffusion layer of copper or tin bronze, while tinning copper forms a substitutional solid solution with tin, providing a guaranteed metallic bond [Ukrainian patent No. 64613 A,
Вкладыши подшипников скольжения, обработанные указанным способом, имеют недостаточную надежность и долговечность, вследствие отказа подшипника при разрушении баббита.Inserts of plain bearings processed by this method have insufficient reliability and durability due to bearing failure during failure of the babbitt.
Весь арсенал методов контроля заливки баббита не может дать полной гарантии качества заливки.The entire arsenal of methods for monitoring the filling of babbitt cannot give a full guarantee of the quality of the fill.
Кроме того, указанный способ является довольно трудоемким из-за процессов лужения и заливки.In addition, this method is quite time-consuming due to the processes of tinning and pouring.
В основу изобретения поставлена задача создания усовершенствованного способа обработки вкладышей подшипников скольжения путем формирования на рабочей поверхности вкладышей антифрикционного баббитового покрытия методом электроэрозионного легирования, который бы повысил качество вкладышей, несущую и нагрузочную способность, надежность и долговечность их работы, снизил бы трудоемкость изготовления.The basis of the invention is the task of creating an improved method for processing plain bearing shells by forming an antifriction babbitt coating on the working surface of the liners by electroerosive alloying, which would improve the quality of the shells, bearing and load capacity, reliability and durability of their work, reduce the complexity of manufacturing.
Поставленную задачу решают тем, что в способе обработки вкладышей подшипников скольжения, включающем нанесение на вкладыши электроэрозионного покрытия из мягкого материала методом электроэрозионного легирования электродом-инструментом при энергиях импульса 0,01-0,5 Дж, согласно изобретению покрытие из меди, или оловянной бронзы, или олова наносят электродом-инструментом поэтапно, затем на сформированное покрытие электродом-инструментом наносят электроэрозионное покрытие из оловянно-сурьмяного баббита, после чего проводят поэтапное электроэрозионное легирование полученного слоя графитовым электродом.The problem is solved by the fact that in the method of processing liners of sliding bearings, including applying to the liners an erosion coating of soft material by electroerosion alloying with an electrode-tool at pulse energies of 0.01-0.5 J, according to the invention, the coating is made of copper or tin bronze, or tin is applied step by step with an electrode-tool, then an electroerosion coating of tin-antimony babbitt is applied to the formed electrode-tool coating, after which a stepwise electroerosive alloying of the obtained layer with a graphite electrode.
При этом электроэрозионное покрытие из меди, или оловянной бронзы, или олова наносят с помощью электрода-инструмента, по крайней мере, в два этапа: сначала на режимах при энергиях импульса 0,1-0,5 Дж, затем на режимах при энергиях импульса 0,01-0,05 Дж. Причем электроэрозионное покрытие из оловянно-сурьмяного баббита наносят на покрытие из меди или оловянной бронзы, по крайней мере, в два этапа: сначала на режимах при энергиях импульса 0,01-0,05 Дж, затем на режимах при энергиях импульса 0,1-0,4 Дж, а электроэрозионное покрытие из оловянно-сурьмяного баббита наносят на покрытие из олова на режимах при энергиях импульса 0,1-0,4 Дж. Кроме того, для повышения качества поверхностного слоя, завершающее электроэрозионное легирование графитовым электродом выполняют, по крайней мере, в два этапа: сначала на режимах при энергиях импульса 0,2-0,4 Дж, затем на режимах при энергиях импульса 0,05-0,15 Дж.In this case, the electroerosive coating of copper, or tin bronze, or tin is applied using an electrode tool, at least in two stages: first, in modes at pulse energies of 0.1-0.5 J, then in modes at pulse energies of 0 , 01-0,05 J. Moreover, the electroerosive coating of tin-antimony babbitt is applied to the coating of copper or tin bronze, at least in two stages: first in the modes with pulse energies of 0.01-0.05 J, then modes at pulse energies of 0.1-0.4 J, and electroerosion coating of tin-antimony babbi and applied to the tin coating at modes with a pulse energy of 0.1-0.4 J. In addition, to improve the quality of the surface layer, the final electroerosive alloying with a graphite electrode is performed at least in two stages: first, at modes at pulse energies 0.2-0.4 J, then in modes at pulse energies of 0.05-0.15 J.
С целью получения более толстого слоя, процесс нанесения электроэрозионного покрытия из оловянно-сурьмяного баббита с последующим электроэрозионным легированием графитовым электродом неоднократно повторяют, начиная с операции нанесения покрытия из баббита на режимах при энергиях импульса 0,1-0,4 Дж.In order to obtain a thicker layer, the process of applying an erosion coating of tin-antimony babbitt followed by electroerosive alloying with a graphite electrode is repeated several times, starting with the operation of applying a coating of babbitt at modes with pulse energies of 0.1-0.4 J.
Материалом вкладышей может быть сталь 20.The material of the liners may be steel 20.
Твердость стали 20 составляет 170-180 кгс/мм2.The hardness of
Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из меди составляет 75-85 кгс/мм2.The microhardness of the structure after applying the erosion coating of copper is 75-85 kgf / mm 2 .
Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из оловянной бронзы составляет 75-90 кгс/мм2.The microhardness of the structure after applying the electroerosive coating of tin bronze is 75-90 kgf / mm 2 .
Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из олова составляет 30-35 кгс/мм2.The microhardness of the structure after applying the electroerosive coating of tin is 30-35 kgf / mm 2 .
Микротвердость структуры после нанесения электроэрозионного покрытия из оловянно-сурьмяного баббита составляет 30-38 кгс/мм2.The microhardness of the structure after applying the erosion coating of tin-antimony babbit is 30-38 kgf / mm 2 .
Полученное комбинированное электроэрозионное покрытие имеет максимальную толщину 1,0 мм после троекратной обработки с помощью электрода-инструмента из оловянно-сурьмяного баббита с последующей обработкой графитовым электродом. Дальнейшее увеличение толщины слоя возможно, но не целесообразно вследствие увеличения времени обработки и снижения механической прочности баббита.The resulting combined electroerosion coating has a maximum thickness of 1.0 mm after three times processing using an electrode-tool made of tin-antimony babbitt followed by treatment with a graphite electrode. A further increase in the thickness of the layer is possible, but not advisable due to the increase in processing time and decrease in the mechanical strength of babbitt.
Электроэрозионное покрытие воспринимает большую нагрузку в границах допустимого рабочего зазора подшипника скольжения вкладыш - вал, когда оно нанесено тонким слоем. А тонкое покрытие удешевляет способ. Полученное комбинированное электроэрозионное покрытие имеет минимальную толщину 250 мкм, а максимальную толщину 1,0 мм.An electroerosive coating takes up a large load within the boundaries of the allowable working clearance of a plain bearing - shaft when it is applied in a thin layer. A thin coating reduces the cost of the method. The resulting combined electrical discharge coating has a minimum thickness of 250 μm and a maximum thickness of 1.0 mm.
Вкладыши подшипников скольжения, обработанные предлагаемым способом, имеют высокую надежность и долговечность вследствие того, что на всех этапах формирования антифрикционного покрытия методом электроэрозионного легирования обеспечивается прочная металлическая связь, как между подложкой и промежуточным слоем из меди, оловянной бронзы или олова, так и с последующим слоем из оловянно-сурьмяного баббита.Inserts of plain bearings processed by the proposed method have high reliability and durability due to the fact that at all stages of the formation of the antifriction coating by electroerosive alloying, a strong metal bond is provided, both between the substrate and the intermediate layer of copper, tin bronze or tin, and with the subsequent layer from tin-antimony babbitt.
Способ дает полную гарантию высокого качества полученных вкладышей.The method gives a full guarantee of high quality of the received liners.
Кроме того, способ проще в осуществлении по сравнению со способом, выбранным в качестве прототипа.In addition, the method is easier to implement in comparison with the method selected as a prototype.
Способ можно применять как при изготовлении новых вкладышей подшипников скольжения, так и для их ремонта.The method can be used both in the manufacture of new liners of plain bearings, and for their repair.
Изобретение детально описано на примерах осуществления со ссылками на иллюстрации, где:The invention is described in detail in the examples with reference to illustrations, where:
На фиг. 1 представлены плоские образцы из стали 20 для металлографических и дюрометрических исследований.In FIG. 1 shows flat samples of
На фиг. 2 представлен плоский образец из стали 20 для определения наиболее рациональной производительности процесса ЭЭЛ при использовании различных материалов электродов.In FIG. 2 shows a flat sample of
На фиг. 3 представлена профилограмма шероховатости поверхности исходного образца.In FIG. Figure 3 shows the profilogram of the surface roughness of the initial sample.
На фиг. 4 представлена установка с ручным вибратором модели «Элитрон - 22А».In FIG. 4 shows the installation with a manual vibrator model "Elitron - 22A."
На фиг. 5 представлена профилограмма шероховатости поверхности образца после ЭЭЛ медью при энергии импульса Wp=0,27 Дж.In FIG. Figure 5 shows the profilogram of the surface roughness of the sample after EEL by copper at a pulse energy of W p = 0.27 J.
На фиг. 6 представлена профилограмма шероховатости поверхности образца после ЭЭЛ медью при энергии импульса Wp=0,05 Дж.In FIG. Figure 6 shows the profilogram of the surface roughness of the sample after EEL by copper at a pulse energy of W p = 0.05 J.
На фиг. 7 представлен плоский образец стали 20 после ЭЭЛ медью.In FIG. 7 shows a flat sample of
На фиг. 8 представлен плоский образец стали 20 после ЭЭЛ медью и оловянно-сурьмяным баббитом Б88.In FIG. Figure 8 shows a flat sample of
На фиг. 9 представлена профилограмма шероховатости образца после легирования графитовым электродом при Wp=0,13 Дж.In FIG. Figure 9 shows the profilogram of sample roughness after doping with a graphite electrode at W p = 0.13 J.
На фиг. 10 представлен плоский образец с подслоем из меди и антифрикционным оловянно-сурьмяным баббитовым покрытием.In FIG. 10 shows a flat sample with a copper sublayer and antifriction tin-antimony babbitt coating.
На фиг. 11 представлена поверхность плоского образца с подслоем из меди и антифрикционным оловянно-сурьмяным баббитовым покрытием.In FIG. 11 shows the surface of a flat sample with a copper sublayer and antifriction tin-antimony babbitt coating.
На фиг. 12 показана структура антифрикционного оловянно-сурьмяного баббитового покрытия с подслоем из меди.In FIG. 12 shows the structure of an antifriction tin-antimony babbitt coating with a copper sublayer.
На фиг. 13 схематически представлено распределение микротвердости по глубине сформированного слоя.In FIG. 13 schematically shows the distribution of microhardness over the depth of the formed layer.
На фиг. 14 представлена профилограмма шероховатости поверхности образца после ЭЭЛ оловянной бронзой при энергии импульса Wp=0,13 Дж.In FIG. Figure 14 shows the profilogram of the surface roughness of the sample after EEL by tin bronze at a pulse energy of W p = 0.13 J.
На фиг. 15 представлена профилограмма шероховатости поверхности образца после ЭЭЛ оловянной бронзой при энергии импульса Wp=0,05 Дж.In FIG. Figure 15 shows the profilogram of the surface roughness of the sample after EEL by tin bronze at a pulse energy of W p = 0.05 J.
На фиг. 16 показан образец стали 20 после ЭЭЛ оловянной бронзой.In FIG. 16 shows a sample of
На фиг. 17 показан образец стали 20 после ЭЭЛ оловянной бронзой, оловянно-сурьмяным баббитом и графитовым электродом при Wp=0,13 Дж.In FIG. 17 shows a sample of
На фиг. 18 представлена профилограмма поверхности образца на фиг. 17 после ЭЭЛ графитовым электродом при Wp=0,13 Дж.In FIG. 18 is a profilogram of the surface of the sample in FIG. 17 after EEL with a graphite electrode at W p = 0.13 J.
На фиг. 19 представлена структура антифрикционного оловянно-сурьмяного баббитового покрытия на образце из стали 20 с подслоем из оловянной бронзы.In FIG. 19 shows the structure of antifriction tin-antimony babbitt coating on a sample of
На фиг. 20 представлен график распределения микротвердости по глубине сформированного слоя на образце из стали 20 с подслоем из оловянной бронзы.In FIG. 20 shows a graph of the distribution of microhardness over the depth of the formed layer on a sample of
На фиг. 21 представлена профилограмма шероховатости поверхности образца после ЭЭЛ оловом при энергии импульса Wp=0,13 Дж.In FIG. Figure 21 shows the profilogram of the surface roughness of the sample after EEL with tin at a pulse energy of W p = 0.13 J.
На фиг. 22 представлена профилограмма шероховатости поверхности образца после ЭЭЛ оловом при энергии импульса Wp=0,05 Дж.In FIG. 22 shows a profilogram of the surface roughness of the sample after EEL with tin at a pulse energy of W p = 0.05 J.
На фиг. 23 представлен образец стали 20 после ЭЭЛ оловом.In FIG. 23 shows a sample of
На фиг. 24 представлен образец стали 20 после ЭЭЛ оловом, оловянно-сурьмяным баббитом и графитовым электродом при Wp=0,39 Дж.In FIG. 24 shows a sample of
На фиг. 25 представлен образец стали 20 после ЭЭЛ оловом, оловянно-сурьмяным баббитом и графитовым электродом при Wp=0,13 Дж.In FIG. 25 shows a sample of
На фиг. 26 представлена профилограмма образца на фиг. 25 после легирования графитовым электродом при Wp=0,13 Дж.In FIG. 26 is a profilogram of the sample in FIG. 25 after alloying with a graphite electrode at W p = 0.13 J.
На фиг. 27 представлена структура антифрикционного оловянно-сурьмяного баббитового покрытия с переходным подслоем олова на плоском образце из стали 20, X 200.In FIG. 27 shows the structure of antifriction tin-antimony babbitt coating with a transitional tin sublayer on a flat sample of
На фиг. 28 представлен график распределения микротвердости по глубине покрытия из оловянно-сурьмяного баббита с подслоем из олова на подложке из стали 20.In FIG. Figure 28 shows a graph of the distribution of microhardness over the depth of a tin-antimony babbitt coating with a tin sublayer on a
Для проведения металлографических и дюрометрических исследований применяли плоские образцы из стали 20 размером 15×15×6 мм (фиг. 1). Для определения наиболее рациональной производительности процесса ЭЭЛ при использовании различных материалов электродов применяли плоский образец из стали 20 размером 50×20×5 мм (фиг. 2). Поверхности образцов шлифовались до Ra=0,5 мкм (фиг. 3). На фиг. 3 представлена профилограмма шероховатости исходного образца.For metallographic and durometric studies, flat samples of
ЭЭЛ образцов производилось на установке с ручным вибратором модели «Элитрон - 22А» (фиг. 4). Основные режимы ее работы приведены в табл. 1.EEL samples were produced on the installation with a manual vibrator model "Elitron - 22A" (Fig. 4). The main modes of its operation are given in table. one.
В качестве электродов использовались следующие материалы: медь, оловянная бронза марки БрОФ10-1, олово, оловянно-сурьмяный баббит Б88 и графит марки ЭГ-4 ОСТ 229-83.The following materials were used as electrodes: copper, tin bronze of grade BrOF10-1, tin, tin-antimony babbit B88 and graphite of grade EG-4 OST 229-83.
После изготовления шлифы исследовали на оптическом микроскопе «Неофот-2», где проводилась оценка качества слоя, его сплошности, толщины и строения зон подслоя - диффузионной зоны и зоны термического влияния. Одновременно проводился дюрометрический анализ на распределение микротвердости в поверхностном слое и по глубине шлифа от поверхности. Замер микротвердости проводили на микротвердомере ПМТ-3 вдавливанием алмазной пирамиды под различной нагрузкой.After manufacturing, the sections were examined with a Neofot-2 optical microscope, where the quality of the layer, its continuity, thickness and structure of the sublayer zones — the diffusion zone and the heat-affected zone — were evaluated. At the same time, a durometric analysis was carried out on the distribution of microhardness in the surface layer and along the depth of the thin section from the surface. Microhardness was measured on a PMT-3 microhardness meter by indentation of the diamond pyramid under various loads.
Толщину слоя покрытия измеряли микрометром, а шероховатость поверхности - на приборе профилографе - профилометре мод. 250 завода «Калибр» путем снятия и обработки профилограмм. Сплошность покрытия оценивали визуально.The thickness of the coating layer was measured with a micrometer, and the surface roughness was measured using a profilograph — mode profilometer. 250 factory "Caliber" by removing and processing profilograms. The continuity of the coating was evaluated visually.
Для повышения качества формируемых покрытий после каждого этапа ЭЭЛ производилась обработка поверхности металлической щеткой.To improve the quality of the formed coatings, after each stage of EEL, the surface was treated with a wire brush.
Примером осуществления изобретения является формирование покрытия Ст20+Cu+Б88.An example embodiment of the invention is the formation of coatings St20 + Cu + B88.
Изначально на поверхность образца наносилась медь. С целью формирования покрытия с максимальной сплошностью и минимальной шероховатостью легирование проводили поэтапно, сначала при энергии импульса Wp=0,27 Дж, затем при WP=0,05 Дж (соответственно фиг. 5 и фиг. 6). При этом толщина слоя снизилась с 0,08 до 0,05 мм, а шероховатость (Ra) с 10,4 до 6,2 мкм. Сплошность слоя составила 100% (фиг. 7).Initially, copper was applied to the surface of the sample. In order to form a coating with maximum continuity and minimum roughness, alloying was carried out in stages, first at a pulse energy of W p = 0.27 J, then at W P = 0.05 J (respectively, Fig. 5 and Fig. 6). In this case, the layer thickness decreased from 0.08 to 0.05 mm, and the roughness (Ra) from 10.4 to 6.2 μm. The continuity of the layer was 100% (Fig. 7).
Следует отметить, что при нанесении меди на 2-м этапе с использованием более низкого режима легирования электрические разряды происходят по выступам шероховатости нанесенного ранее слоя, в результате чего они частично разрушаются и деформируются, что приводит к снижению шероховатости поверхности и увеличению ее сплошности.It should be noted that when applying copper at the 2nd stage using a lower alloying mode, electric discharges occur along the protrusions of the roughness of the previously deposited layer, as a result of which they partially collapse and deform, which leads to a decrease in surface roughness and an increase in its continuity.
После каждого этапа легирования сформированное покрытие тщательно осматривалось с помощью лупы шестикратного увеличения для оценки сплошности нанесенного слоя. В случае выявления необработанных участков процесс ЭЭЛ повторялся.After each doping step, the formed coating was carefully inspected using a six-fold magnifier to assess the continuity of the applied layer. In the case of identifying untreated areas, the EEL process was repeated.
Электроды из меди периодически окисляются, что значительно сказывается на качестве формируемых покрытий. При длительном легировании появляются прижоги, электроды механически разрушаются и отдельные частички размером до 0,2 мм привариваются к легируемой поверхности. Последующая обработка металлической щеткой устраняет возможные недостатки и, таким образом, значительно повышает качество сформированной поверхности.Copper electrodes are periodically oxidized, which significantly affects the quality of the formed coatings. With prolonged alloying, burns appear, the electrodes are mechanically destroyed and individual particles up to 0.2 mm in size are welded to the alloyed surface. Subsequent treatment with a metal brush eliminates possible disadvantages and, thus, significantly improves the quality of the formed surface.
Далее на медное покрытие наносился оловянно-сурьмяный баббит Б88.Next, tin-antimony babbit B88 was applied to the copper coating.
Учитывая специфические особенности легирования оловянно-сурьмяным баббитом и с целью формирования слоев с максимальной сплошностью, процесс формирования баббитового слоя выполняли поэтапно.Given the specific features of doping with tin-antimony babbitt and in order to form layers with maximum continuity, the process of forming a babbitt layer was carried out in stages.
Сначала для получения 100% сплошности покрытия и последующего нанесения оловянно-сурьмяного баббита с меньшей шероховатостью поверхности использовали режим с энергией импульса Wp=0,05 Дж, а затем с Wp=0,27 Дж.First, in order to obtain 100% continuity of the coating and subsequent deposition of tin-antimony babbitt with a lower surface roughness, a regime with a pulse energy of W p = 0.05 J and then with W p = 0.27 J was used.
Следует отметить, что при нанесении оловянно-сурьмяного баббита на медную подложку с энергией импульса больше 0,05 Дж резко снижается качество покрытия (снижается сплошность и увеличивается шероховатость). Оловянно-сурьмяный баббит переносится в виде отдельных капель, и чем больше энергия импульса, тем больше размеры капель и ниже сплошность покрытия.It should be noted that when tin-antimony babbitt is applied to a copper substrate with a pulse energy of more than 0.05 J, the quality of the coating sharply decreases (the continuity decreases and the roughness increases). Tin-antimony babbitt is transferred in the form of separate drops, and the greater the pulse energy, the larger the size of the drops and the lower the continuity of the coating.
Первоначально нанесенный слой оловянно-сурьмяного баббита при энергии импульса Wp=0,05 Дж аккумулирует тепло и увеличивает время растекания капли при нанесении последующего слоя баббита на более высоких режимах легирования.The initially deposited tin-antimony babbitt layer at a pulse energy of W p = 0.05 J accumulates heat and increases the spreading time of the drop when a subsequent layer of babbitt is deposited at higher doping conditions.
На фиг. 8 показана поверхность образца после ЭЭЛ баббитом Б88 при энергии импульса Wp=0,05 Дж, а затем с Wp=0,27 Дж.In FIG. Figure 8 shows the surface of the sample after EEL with B88 babbit at a pulse energy of W p = 0.05 J, and then with W p = 0.27 J.
Шероховатость поверхности при увеличении энергии импульса с 0,05 на 0,27 Дж возросла с 6,5 до 23 мкм, а толщина нанесенного слоя 0,08 до 0,42 мм.The surface roughness with an increase in pulse energy from 0.05 to 0.27 J increased from 6.5 to 23 μm, and the thickness of the applied layer was 0.08 to 0.42 mm.
Далее, с целью снижения шероховатости поверхности, производили ЭЭЛ покрытия графитовым электродом при Wp=0,39 Дж, а затем при Wp=0,13 Дж. Перед каждой обработкой графитом поверхность покрытия зачищалось щеткой.Further, in order to reduce surface roughness, an EEL was coated with a graphite electrode at W p = 0.39 J, and then at W p = 0.13 J. Before each treatment with graphite, the coating surface was brushed.
При ЭЭЛ графитовым электродом электрические разряды протекают по выступам микронеровностей поверхности нанесенного ранее покрытия. При этом происходит их расплавление, снижение высоты микронеровностей и растекание материала покрытия на большую площадь, увеличивая тем самым сплошность оловянно-сурьмяного баббитового покрытия. Общая толщина покрытия после легирования баббитом Б88 и последующей обработки графитовым электродом составила 0,35 мм, а шероховатость (Ra) 8,6 мкм (фиг. 9).With an EEL with a graphite electrode, electric discharges flow along the protrusions of the microroughnesses of the surface of the previously deposited coating. At the same time, they melt, reduce the height of the microroughness and spread the coating material over a large area, thereby increasing the continuity of the tin-antimony babbitt coating. The total coating thickness after doping with B88 babbit and subsequent processing with a graphite electrode was 0.35 mm, and the roughness (Ra) was 8.6 μm (Fig. 9).
Для получения более толстого слоя электроэрозионное легирование с помощью электрода-инструмента из оловянно-сурьмяного баббита с последующей обработкой графитовым электродом можно неоднократно повторять, начиная с обработки при энергиях импульса 0,27 Дж. После трех таких процедур можно получить суммарную толщину покрытия до 1,0 мм. На фиг. 10, фиг. 11 представлен плоский образец с подслоем из меди и антифрикционным оловянно-сурьмяным баббитовым покрытием толщиной 1,0 мм.To obtain a thicker layer, electroerosive alloying with a tin-antimony babbitt electrode-tool followed by treatment with a graphite electrode can be repeated several times, starting from processing at pulse energies of 0.27 J. The total coating thickness can be obtained up to 1.0 mm In FIG. 10, FIG. 11 shows a flat sample with a copper sublayer and an antifriction tin-antimony babbitt coating 1.0 mm thick.
На фиг. 12 показана структура антифрикционного оловянно-сурьмяного баббитового покрытия с подслоем из меди на образце из стали 20, X 400, а на фиг. 13 показан график распределения микротвердости по глубине сформированного антифрикционного слоя на подложке из стали 20.In FIG. 12 shows the structure of an antifriction tin-antimony babbitt coating with a copper sublayer on a sample of
Анализ структуры оловянно-сурьмяного баббитового покрытия с медным подслоем (фиг. 12) показал, что сформированный слой состоит из 4-х зон. Самый верхний слой толщиной до 300 мкм и микротвердостью Нµ=24-36 кгс/мм2 из баббита, ниже расположен слой из меди, глубина которого находится в пределах 50 мкм, а микротвердость Нµ=75-85 кгс/мм2. Еще ниже, между медью и сталью 20, располагается переходная зона глубиной 10-20 мкм и Нµ=95-120 кгс/мм2. Далее, по мере углубления микротвердость плавно увеличивается до микротвердости зоны термического влияния (220-240 кгс/мм2) и затем переходит в микротвердость основного металла Нµ=175-180 кгс/мм2.Analysis of the structure of the tin-antimony babbitt coating with a copper sublayer (Fig. 12) showed that the formed layer consists of 4 zones. The uppermost layer with a thickness of up to 300 μm and a microhardness of N µ = 24-36 kgf / mm 2 of babbitt, below is a layer of copper, the depth of which is within 50 μm, and a microhardness of N µ = 75-85 kgf / mm 2 . Even lower, between copper and
Следующим примером осуществления изобретения является формирование покрытия Ст20+БрОФ10-1+Б88The next example embodiment of the invention is the formation of coatings St20 + BrOF10-1 + B88
Изначально на поверхность образца наносилась оловянная бронза марки БрОФ10-1. С целью формирования покрытия с максимальной сплошностью и минимальной шероховатостью легирование проводили поэтапно, сначала при энергии разряда Wp=0,13 Дж, затем при Wp=0,05 Дж, соответственно фиг. 14а и фиг. 15. При этом толщина слоя снизилась с 0,10 до 0,05 мм, а шероховатость (Ra) с 30,2 до 7,3 мкм. Сплошность слоя составила 100% (фиг. 16).Initially, tin bronze of the BrOF10-1 brand was applied to the surface of the sample. In order to form a coating with maximum continuity and minimum roughness, alloying was carried out in stages, first at a discharge energy of W p = 0.13 J, then at W p = 0.05 J, respectively, FIG. 14a and FIG. 15. The thickness of the layer decreased from 0.10 to 0.05 mm, and the roughness (Ra) from 30.2 to 7.3 microns. The continuity of the layer was 100% (Fig. 16).
Следует отметить, что при нанесении оловянной бронзы на 2-м этапе с использованием более низкого режима легирования электрические разряды происходят по выступам шероховатости нанесенного ранее слоя, в результате чего они частично разрушаются и деформируются, что приводит к снижению шероховатости поверхности и увеличению ее сплошности.It should be noted that when applying tin bronze at the 2nd stage using a lower alloying mode, electric discharges occur along the protrusions of the roughness of the previously deposited layer, as a result of which they partially collapse and deform, which leads to a decrease in surface roughness and an increase in its continuity.
Электроды из оловянной бронзы периодически окисляются, что значительно сказывается на качестве формируемых покрытий. Последующая обработка металлической щеткой устраняет возможные недостатки и таким образом значительно повышает качество сформированной поверхности.The tin bronze electrodes are periodically oxidized, which significantly affects the quality of the formed coatings. Subsequent treatment with a metal brush eliminates possible disadvantages and thus significantly improves the quality of the formed surface.
Далее, на бронзовое покрытие поэтапно наносился баббит Б88 с последующей обработкой графитом, причем и нанесение баббита, и обработка графитом производились на тех же режимах и в той же последовательности, что и на образце с подслоем из меди. На фиг. 17 представлен образец стали 20 после ЭЭЛ оловянной бронзой, баббитом Б88 и графитовым электродом при Wp=0,13 Дж.Further, B88 babbitt was gradually applied to the bronze coating, followed by graphite treatment, and the babbitt and graphite were applied in the same modes and in the same sequence as on the sample with a copper sublayer. In FIG. 17 shows a sample of
Общая толщина покрытия после легирования баббитом Б88 и последующей обработки графитовым электродом составила 0,40 мм, а шероховатость (Ra) 8,6 мкм в соответствии с профилограммой поверхности образца после легирования графитовым электродом при Wp=0,13 Дж (фиг. 18).The total coating thickness after alloying with B88 babbit and subsequent processing with a graphite electrode was 0.40 mm, and the roughness (Ra) was 8.6 μm in accordance with the profilogram of the sample surface after alloying with a graphite electrode at W p = 0.13 J (Fig. 18) .
Для получения более толстого слоя электроэрозионное легирование с помощью электрода-инструмента из оловянного баббита с последующей обработкой графитовым электродом можно неоднократно повторять, начиная с обработки при энергиях импульса 0,27 Дж. После трех таких процедур можно получить суммарную толщину покрытия до 1 мм.To obtain a thicker layer, electroerosive alloying with a tin babbitt tool electrode followed by treatment with a graphite electrode can be repeated several times, starting from processing at pulse energies of 0.27 J. After three such procedures, a total coating thickness of up to 1 mm can be obtained.
На фиг. 19 показана структура антифрикционного оловянно-сурьмяного баббитового покрытия на образце из стали 20 (X 200), с подслоем из оловянной бронзы. Анализ указанной структуры (фиг. 19) показал, что сформированный слой состоит из 4-х зон. Самый верхний слой толщиной до 350 мкм и микротвердостью Нµ=24-36 кгс/мм2 выполнен из баббита Б88, ниже расположен слой из оловянной бронзы, глубина которого находится в пределах 50-80 мкм, а микротвердость Нµ=75-90 кгс/мм2. Еще ниже, между оловянной бронзой и сталью 20, располагается переходная зона глубиной до 10 мкм, в которой по мере углубления микротвердость плавно увеличивается до микротвердости зоны термического влияния (250-300 кгс/мм2), а затем, снижаясь, переходит в микротвердость основного металла Нµ=175-180 кгс/мм2. График распределения микротвердости по глубине указанного выше сформированного слоя на подложке из стали 20 представлен на фиг. 20.In FIG. 19 shows the structure of antifriction tin-antimony babbitt coating on a sample of steel 20 (X 200), with a tin bronze sublayer. Analysis of this structure (Fig. 19) showed that the formed layer consists of 4 zones. The uppermost layer with a thickness of up to 350 μm and a microhardness of N µ = 24-36 kgf / mm 2 is made of B88 babbitt, a layer of tin bronze is located below, the depth of which is in the range of 50-80 μm, and the microhardness of N µ = 75-90 kgf / mm 2 . Even lower, between tin bronze and
Еще одним примером осуществления изобретения является формирование покрытия Ст20+Sn+B88Another example embodiment of the invention is the formation of coatings St20 + Sn + B88
Изначально на поверхность образца наносилось олово. С целью формирования покрытия с максимальной сплошностью и минимальной шероховатостью легирование проводили поэтапно, сначала при энергии разряда Wp=0,13 Дж, затем при Wp=0,05 Дж (соответственно фиг. 21 и фиг. 22). При этом толщина слоя снизилась с 0,10 до 0,07 мм, а шероховатость (Ra) с 32,7 до 14,8 мкм. Сплошность слоя составила 100% (фиг. 23).Initially, tin was deposited on the surface of the sample. In order to form a coating with maximum continuity and minimum roughness, alloying was carried out in stages, first at a discharge energy of W p = 0.13 J, then at W p = 0.05 J (respectively, FIG. 21 and FIG. 22). In this case, the layer thickness decreased from 0.10 to 0.07 mm, and the roughness (Ra) from 32.7 to 14.8 μm. The continuity of the layer was 100% (Fig. 23).
Следует отметить, что при нанесении олова на 2-м этапе с использованием более низкого режима легирования электрические разряды возникают по выступам шероховатости нанесенного ранее слоя, в результате чего они частично разрушаются и деформируются, что приводит к снижению шероховатости поверхности и повышению ее сплошности. На оловянное покрытие наносился баббит Б88 при Wp=0,27 Дж.It should be noted that when tin is deposited at the 2nd stage using a lower alloying mode, electric discharges occur along the protrusions of the roughness of the previously deposited layer, as a result of which they partially collapse and deform, which leads to a decrease in the surface roughness and an increase in its continuity. B88 babbitt was applied to the tin coating at W p = 0.27 J.
Далее, с целью снижения шероховатости поверхности производилось ЭЭЛ покрытия графитовым электродом при Wp=0,39 Дж, а затем при Wp=0,13 Дж (соответственно фиг. 24 и фиг. 25). Перед каждой обработкой графитом поверхность покрытия зачищалась щеткой.Further, in order to reduce surface roughness, an EEL was coated with a graphite electrode at W p = 0.39 J, and then at W p = 0.13 J (respectively, Fig. 24 and Fig. 25). Before each graphite treatment, the coating surface was brushed.
Общая толщина покрытия после легирования баббитом Б88 и последующей обработки графитовым электродом составила 0,35 мм, а шероховатость (Ra) 8 мкм (фиг. 26).The total coating thickness after doping with B88 babbit and subsequent processing with a graphite electrode was 0.35 mm, and the roughness (Ra) was 8 μm (Fig. 26).
Для получения более толстого слоя электроэрозионное легирование с помощью электрода-инструмента из оловянно-сурьмяного баббита с последующей обработкой графитовым электродом можно неоднократно повторять, начиная с обработки при энергиях импульса 0,27 Дж. После трех таких процедур суммарная толщина покрытия составила 0,9 мм.To obtain a thicker layer, electroerosive alloying with a tin-antimony babbitt electrode-tool followed by treatment with a graphite electrode can be repeated several times, starting from processing at pulse energies of 0.27 J. After three such procedures, the total coating thickness was 0.9 mm.
На фиг. 27 показана структура антифрикционного покрытия после трех этапов нанесения оловянно-сурьмяного баббита на образце из стали 20 с переходным подслоем из олова, а на фиг. 28 представлена кривая распределения микротвердости по глубине сформированного слоя с подслоем из олова на подложке из стали 20.In FIG. 27 shows the structure of the antifriction coating after three steps of applying tin-antimony babbitt on a
Анализ структуры оловянно-сурьмяного баббитового покрытия с подслоем из олова (фиг. 27) показал, что сформированный слой состоит из 3-х зон. Самый верхний слой толщиной до 900 мкм и микротвердостью Нµ=24-36 кгс/мм2 состоит из баббита Б88 и олова, ниже располагается переходная зона глубиной до 10 мкм в которой по мере углубления микротвердость плавно увеличивается до микротвердости зоны термического влияния (200-220 кгс/мм2) и затем переходит в микротвердость основного металла Нµ=175-180 кгс/мм2.Analysis of the structure of the tin-antimony babbitt coating with a tin sublayer (Fig. 27) showed that the formed layer consists of 3 zones. The uppermost layer with a thickness of up to 900 μm and a microhardness of N µ = 24-36 kgf / mm 2 consists of B88 babbitt and tin, below which is a transition zone up to 10 μm deep, in which, as it deepens, the microhardness gradually increases to the microhardness of the heat affected zone (200- 220 kgf / mm 2 ) and then goes into the microhardness of the base metal N µ = 175-180 kgf / mm 2 .
В табл. 2 представлены режимы поэтапного нанесения антифрикционных покрытий из оловянно-сурьмяного баббита с подслоем из меди, оловянной бронзы и олова, а также толщина слоя и шероховатость поверхности на каждом этапе ЭЭЛ.In the table. Figure 2 shows the regimes of the phased deposition of antifriction coatings of tin-antimony babbitt with a sublayer of copper, tin bronze and tin, as well as the layer thickness and surface roughness at each stage of EEL.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014147041/02A RU2598737C2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Method for treatment of friction bearing liners |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014147041/02A RU2598737C2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Method for treatment of friction bearing liners |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014147041A RU2014147041A (en) | 2016-06-10 |
| RU2598737C2 true RU2598737C2 (en) | 2016-09-27 |
Family
ID=56114954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014147041/02A RU2598737C2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Method for treatment of friction bearing liners |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2598737C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2046850A (en) * | 1979-01-24 | 1980-11-19 | Hohenzollern Huettenverwalt | Diffusion barrier layer for multi-layer plain bearings with cast-on babbit metal |
| SU1146154A1 (en) * | 1983-06-15 | 1985-03-23 | Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева | Spark erosion machining method |
| US4551603A (en) * | 1971-04-02 | 1985-11-05 | Rocklin Isadore J | Device and method for surfacing a workpiece |
| UA64613A (en) * | 2003-07-17 | 2004-02-16 | Vasyl Sihizmund Martsynkovskyi | Method for treatment of split-shell bearings |
| RU2299790C1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-05-27 | Васыль Сигизмундовыч Марцынковський | Method for treating inserts of sliding bearing assemblies |
-
2014
- 2014-11-21 RU RU2014147041/02A patent/RU2598737C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4551603A (en) * | 1971-04-02 | 1985-11-05 | Rocklin Isadore J | Device and method for surfacing a workpiece |
| GB2046850A (en) * | 1979-01-24 | 1980-11-19 | Hohenzollern Huettenverwalt | Diffusion barrier layer for multi-layer plain bearings with cast-on babbit metal |
| SU1146154A1 (en) * | 1983-06-15 | 1985-03-23 | Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева | Spark erosion machining method |
| UA64613A (en) * | 2003-07-17 | 2004-02-16 | Vasyl Sihizmund Martsynkovskyi | Method for treatment of split-shell bearings |
| RU2299790C1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-05-27 | Васыль Сигизмундовыч Марцынковський | Method for treating inserts of sliding bearing assemblies |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014147041A (en) | 2016-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2659224C (en) | Edm wire | |
| KR100751103B1 (en) | Laminated compound material for slide bearing | |
| CN101234442B (en) | Electrode wire for spark erosion | |
| KR101464870B1 (en) | Electroconductive material for connection component | |
| KR101620653B1 (en) | Wire electrode for spark-erosion cutting | |
| RU2299790C1 (en) | Method for treating inserts of sliding bearing assemblies | |
| CN107974682B (en) | Method for surface strengthening, repairing and remanufacturing of die-casting die | |
| RU2410212C2 (en) | Procedure for treatment of conjugated surfaces of steel and/or iron parts | |
| DE102008060765A1 (en) | Multi-layered bearing i.e. sliding bearing, for use in motor, has intermediate layer arranged over bearing metallic layer, and running-in layer arranged over intermediate layer, where metallic layer is arranged over support metallic layer | |
| US20040264820A1 (en) | Sliding member | |
| EP1474259B1 (en) | Method for manufacturing an electrode for electrochemical machining of a workpiece and an electrode manufactured according to this method | |
| RU2598737C2 (en) | Method for treatment of friction bearing liners | |
| RU2404378C1 (en) | Processing method of plain bearing liners | |
| EP2095940B1 (en) | Sliding member | |
| RU2671030C2 (en) | Method of restoration of worn surfaces of metal parts | |
| EP2158343B1 (en) | Method for producing a sliding element coated in a structured manner and sliding element thus obtained | |
| RU2524467C1 (en) | Method of treating friction bearing liners | |
| RU2528070C2 (en) | Perfection of conformability of friction pair "bearing insert - shaft journal" | |
| Ivanov et al. | On electrodeposition of thick coatings of increased continuity | |
| EP2553134B1 (en) | Bearings with uncoated crush relieves | |
| RU2299791C1 (en) | Method for treating inserts of sliding bearing assemblies | |
| RU2765925C1 (en) | Method for processing bronze inserts of sliding bearings (options) | |
| GB2298250A (en) | Plain bearing with overlay | |
| Ali et al. | Comparison of fatigue performance of HVOF spray coated and conventional roll bonded aluminium bearing alloys | |
| RU2274777C2 (en) | Method of manufacture of sliding support |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191122 |