Способ восстановления втулок подшипников скольжения

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к нанесению покрытий из металлических порошков при восстановлении деталей триботехнического назначения. Способ восстановления изношенных втулок подшипников скольжения включает загрузку порошка в полость между инструментом и внутренней поверхностью втулки и спекание порошка. Перед спеканием осуществляют напрессовку и раздачу втулки одновременно в кондукторе, воздействуя инструментом на порошок. Техническим результатом является упрощение процесса восстановления и повышение производительности. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам нанесения покрытий из металлических порошков при восстановлении и изготовлении деталей триботехнического назначения.

Известен способ восстановления деталей с внутренней полостью, включающий обжатие детали магнитоимпульсным методом на оправке, магнитоимпульсное напрессовывание порошкового слоя на наружную поверхность детали посредством ее раздачи в полости матрицы и спекания (а.с. СССР №1093398, кл. В 22 F 7/04, заявлено 10.11.82, опубликовано 23.05.84, Бюл. №19). Недостатком указанного способа является его трудоемкость, энергоемкость и нетехнологичность.

В качестве ближайшего аналога выбран способ восстановления изношенных поверхностей полых цилиндрических изделий, включающий загрузку порошка в полость изделия и спекание под давлением при вращении, причем давление прикладывают циклически вдоль оси изделия, а после спекания осуществляют радиальную раздачу изделия (а.с. СССР №1533840, кл. В 22 F 7/04, заявлено 06.08.87, опубликовано 07.01.90, Бюл. №1).

Существенным недостатком данного способа является неэффективность индукционного нагрева деталей из цветных металлов, сложность применяемого оборудования и оснастки и как следствие высокая трудоемкость и энергоемкость, а также малая производительность процесса.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение процесса восстановления и повышение его производительности, снижение трудоемкости и энергоемкости, а также упрощение применяемого оборудования и оснастки.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе восстановления втулок подшипников скольжения, включающем загрузку порошка в полость между инструментом и внутренней поверхностью втулки, напрессовку, спекание порошка и радиальную раздачу втулки, в отличие от прототипа, напрессовку и раздачу втулки осуществляют одновременно перед спеканием в кондукторе, воздействуя инструментом на порошок.

Для повышения эффективности процесса восстановления напрессовку и раздачу осуществляют инструментом, выполненным из материала с эффектом памяти формы, путем нагрева его до температуры обратного мартенситного превращения.

Для исключения последующей после восстановления механической обработки наружной поверхности втулки внутренний диаметр кондуктора выполняют соответствующим номинальному наружному диаметру втулки.

Предлагаемый способ значительно упрощает процесс восстановления, повышает его производительность, снижает трудоемкость и энергоемкость, а также позволяет отказаться от сложного, дорогого оборудования и оснастки.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале обрабатывают внутреннюю поверхность втулки растачиванием для удаления следов износа и различных аномальных повреждений поверхности (натиров, задиров и т.п.). Наружную поверхность обрабатывать, как правило, нет необходимости, так как ее износ связан с остаточной пластической деформацией после запрессовки в корпус и потерей натяга. Однако, если она имеет существенные повреждения в виде задиров и следов схватывания, то механическая обработка необходима.

После механической обработки втулку помещают в кондуктор, а внутрь устанавливают инструмент в виде полого цилиндра, выполненного из материала с обратимым эффектом запоминания формы, например, никелида титана.

Выполнение обоймы из материала, обладающего обратимым эффектом запоминания формы, обеспечивает значительное изменение размеров и степени деформации при нагреве и охлаждении его выше и ниже интервала температур мартенситного превращения, что позволяет иметь очень простой и удобный силовой термочуствительный инструмент для раздачи (восстановления) втулок. Например, никелид титана (содержащий 54-56% никеля, титан остальное) обладает многократным обратимым эффектом памяти формы при термоциклировании более 10⁷ циклов с величиной формоизменения по диаметру 10-15% и максимальным генерированием напряжений при изменении диаметра от нагрева выше 150°С до 60 кг/мм².

После того, как сборка собрана, в зазор между инструментом и внутренней поверхностью втулки засыпают порошок из материала, соответствующего материалу изношенной рабочей поверхности втулки. Изношенная втулка может быть как цельнометаллической, например, бронзовой, так и биметаллической, например, сталебронзовой.

После этого всю сборку или только инструмент нагревают до температуры 150-200°С (температура обратного мартенситного превращения никелида титана). При нагреве до температуры обратного мартенситного превращения инструмент восстанавливает первоначально заданную при нагреве (400-500°С) форму при изготовлении, т.е. увеличивается в диаметре на 10-15%, в результате чего создает радиальное давление на порошок, а через него на втулку. В результате этого одновременно осуществляется напрессовка порошка и раздача втулки. После охлаждения до комнатной температуры инструмент принимает первоначальную форму и размеры, приданные ему при изготовлении при нормальной температуре. После этого инструмент вынимают из втулки и устанавливают в следующую подготовленную для восстановления втулку.

Втулку с напрессованным порошком подвергают спеканию известным способом. После этого производят механическую обработку внутренней и наружной поверхностей восстановленной втулки.

Чтобы избежать необходимости механической обработки наружной поверхности втулки, внутренний диаметр кондуктора выполняют соответствующим номинальному наружному диаметру втулки с учетом упругого восстановления формы после раздачи.

Пример реализации способа

Восстанавливают внутреннюю и наружную поверхность бронзовой (Бр 010С10) втулки рессорной подвески грузового автомобиля МАЗ 509. Номинальные размеры втулки: внутренний диаметр 55^+0,03 мм, наружный - 65^+0,06 мм. Износ внутренней поверхности 0,57 мм, наружной - 0,08 мм.

Обрабатывают только внутреннюю поверхность втулки растачиванием до диаметра 53 мм.

Кондуктор изготавливают из стали 45 с внутренним диаметром, соответствующим номинальному наружному диаметру втулки 55^+0,05 мм.

Втулку устанавливают в кондуктор, а внутрь ее инструмент, выполненный из никелида титана Т 46 Н 54. В зазор между втулкой и инструментом засыпают порошок бронзы Бр 010С10. Сборку помещают в печь с температурой 150°С и выдерживают 10 мин. После этого сборку охлаждают на воздухе и разбирают. Затем втулку спекают в печи в присутствии водорода при температуре 850°С в течение 2,5 часов. После охлаждения производят расточку внутренней поверхности втулки до номинального значения.

Исследования геометрических и физико-механических свойств восстановленных втулок, а также прочности сцепления показали, что они полностью соответствуют рабочему чертежу детали и ТУ на их изготовление.

В сравнении с известным предлагаемый способ более прост и производителен, имеет меньшую трудоемкость и энергоемкость, а также не требует применения сложного оборудования и оснастки.

1. Способ восстановления изношенных втулок подшипников скольжения, включающий загрузку порошка в полость между инструментом и внутренней поверхностью втулки, напрессовку, спекание порошка и радиальную раздачу втулки, отличающийся тем, что напрессовку и раздачу втулки осуществляют одновременно в кондукторе воздействием инструмента на порошок перед спеканием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что напрессовку и раздачу осуществляют инструментом, выполненным из материала с эффектом памяти формы, путем нагрева его до температуры обратного мартенситного превращения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр кондуктора выполняют соответствующим номинальному наружному диаметру втулки.