вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления
Классы МПК: | F16C33/02 детали подшипников скольжения F16C33/12 структура материала; применение особых материалов или способов обработки поверхности, например для придания антикоррозийных свойств F16C33/14 специальные способы изготовления; приработка C22C13/00 Сплавы на основе олова C23C14/16 на металлическую подложку или на подложку из бора или кремния |
Автор(ы): | ХАЙНС Йенс-Петер (DE), ГЕДИКЕ Клаус (DE), МЕТЦНЕР Кристоф (DE), АНДЛЕР Герд (DE) |
Патентообладатель(и): | ФЕДЕРАЛЬ-МОГУЛЬ ВИСБАДЕН ГМБХ (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-06-01 публикация патента:
20.05.2004 |
Изобретение относится к вкладышу подшипника скольжения. Вкладыш подшипника скольжения содержит несущую подложку и по крайней мере один металлический слой скольжения, нанесенный электроннолучевым напылением, и имеющий в многокомпонентном материале матричного типа по крайней мере один тонко диспергированный компонент, атомный вес которого больше, чем атомный вес многокомпонентного материала матричного типа. Концентрация тонко диспергированного компонента непрерывно снижается от зоны вершины вкладыша до зоны делительных поверхностей. Способ изготовления вкладыша подшипника скольжения с по крайней мере одним слоем скольжения из металлического сплава, который наносят на несущую подложку в камере для нанесения покрытий путем электронно-лучевого напыления и материал матричного типа которого содержит тонко диспергированный компонент, атомный вес которого больше, чем атомный вес материала матричного типа, заключается в том, что во время процесса нанесения покрытия в зоне вершины вкладыша давление газа устанавливают от 0,1 до 5 Па. Техническим результатом является создание такого вкладыша подшипника, который в диапазонах высоких нагрузок отличается хорошей аварийной антизадирной способностью и прирабатываемостью в комбинации с высокой предельной нагружаемостью до появления склонности к задиру, а также разработка недорогого способа на базе электронно-лучевого напыления для изготовления вкладышей, при котором простым образом обеспечивается равномерная толщина слоя по всей окружности подшипникового вкладыша. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Вкладыш подшипника скольжения, содержащий несущую подложку и по крайней мере один металлический слой скольжения, нанесенный электронно-лучевым напылением и имеющий в многокомпонентном материале матричного типа по крайней мере один тонкодиспергированный компонент, атомный вес которого больше, чем атомный вес многокомпонентного материала матричного типа, отличающийся тем, что концентрация тонкодиспергированного компонента непрерывно снижается от зоны вершины вкладыша до зоны делительных поверхностей.2. Вкладыш по п.1, отличающийся тем, что концентрация тонкодиспергированного компонента в зоне вершины вкладыша на 1,2 до 1,8 выше, чем в зоне делительных поверхностей.3. Вкладыш по п.1 или 2, отличающийся тем, что концентрация тонкодиспергированного компонента постоянна по толщине слоя скольжения.4. Вкладыш по одному из п.1 или 2, отличающийся тем, что концентрация тонкодиспергированного компонента непрерывно повышается от нижней до верхней зоны слоя скольжения.5. Вкладыш по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что концентрация тонкодиспергированного компонента в зоне вершины составляет от 10 до 70 мас.%.6. Вкладыш по одному из п.4 или 5, отличающийся тем, что концентрация тонкодиспергированного компонента в верхней зоне слоя скольжения до двух раз выше, чем в нижней зоне слоя скольжения.7. Вкладыш по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что материал матричного типа состоит из алюминия и тонкодиспергированный компонент состоит из олова, свинца, висмута и/или антинома.8. Вкладыш по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что слой скольжения содержит в качестве других компонентов сплава медь, цинк, кремний, марганец и/или никель в отдельности или в комбинации до 5 мас.%.9. Вкладыш по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что толщина слоя скольжения равномерна по всей окружности.10. Способ изготовления вкладыша подшипника скольжения с, по крайней мере, одним слоем скольжения из металлического сплава, который наносят на несущую подложку в камере для нанесения покрытий путем электронно-лучевого напыления и материал матричного типа которого содержит тонкодиспергированный компонент, атомный вес которого больше, чем атомный вес материала матричного типа, отличающийся тем, что во время процесса нанесения покрытия в зоне вершины вкладыша давление газа устанавливают от 0,1 до 5 Па.11. Способ по п.10, отличающийся тем, что во время процесса напыления давление газа непрерывно изменяют.12. Способ по п.11, отличающийся тем, что давление газа непрерывно повышают от 0,1 Па в начале до 1 Па в конце процесса напыления.13. Способ по одному из пп.10-12, отличающийся тем, что в качестве газа применяют инертный газ аргон, гелии или неон.14. Способ по одному из пп.10-13, отличающийся тем, что вертикальное расстояние вкладыша подшипника от тигля распыления устанавливают от 2 до 7-кратного диаметра вкладыша.15. Способ по одному из пп.10-14, отличающийся тем, что скорость напыления в зоне вершины устанавливают по крайней мере в 20 нм/с.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к вкладышу подшипника скольжения, содержащему несущую подложку и по крайней мере один металлический слой скольжения, нанесенный электроннолучевым напылением, и имеющим в многокомпонентном материале матричного типа по крайней мере один тонко диспергированный компонент, атомный вес которого больше, чем атомный вес многокомпонентного материала матричного типа. Изобретение относится также и к способу изготовления вкладыша подшипника скольжения, содержащего слой скольжения согласно ограничительной части пункта 10 формулы изобретения.Подобные элементы скольжения состоят в общем из многослойных комбинированных систем следующей конструкции: стальная опорная подложка в качестве несущего материала, металлический опорный слой из медного, алюминиевого или баббитного сплава и так называемый слой заливки или третий слой или слой скольжения, который может быть нанесен посредством гальванического способа (см. публикацию Е. Ремера “Трехкомпонентные подшипники из GLYCO 40”; GLYCO-Ingenieurbericht 8/67) или методом катодного распыления (распыления в вакууме), как описано в ЕР 0256226 В1. Недостатком нанесенных гальванических слоев, в основном на базе свинца или олова, является часто недостаточная стойкость к коррозии, соответственно, низкая стойкость к износу. Кроме того, гальванический процесс является проблематичным с экологической точки зрения.В том случае, если слои заливки вкладыша подшипника наносятся техникой распыления в вакууме, вследствие реализуемой низкой степени осаждения и высоких затрат на оборудование для изготовления такого элемента скольжения это представляет собой значительный фактор затрат.Из патентной заявки GB 2270927 известны алюминиевые сплавы, в которых содержание олова по всему слою константно и составляет от 10 до 80%. Из таблицы 1 на стр.10 и 11 этой заявки вытекает, что с повышением содержания олова повышается возможная граничная нагрузка до появления склонности подшипника к задиранию, однако в отличие от этого предельная допускаемая нагрузка опять резко снижается, начиная с определенного содержания олова. Указание на улучшение прирабатываемости вкладыша в этой публикации отсутствует. Техникой нанесения слоя заливки является в этой публикации распыление в вакууме.Европейская заявка ЕР 0376368 В1 описывает очень сложный способ изготовления подшипника, который отличается хорошей аварийной антизадирной способностью и хорошей прирабатываемостью. Также и в этой заявке речь идет о сплавах алюминия и олова, которые наносятся методом распыления в вакууме. Существо этого известного решения заключается в том, что введенные в металлическую основную массу подшипникового сплава частички в отношении их диаметра подлежат нормальному статистическому распределению, а также в слое заливки имеется до 1,0 мас.% кислорода и после термической обработки микротвердость слоя заливки снижается. Вследствие этого улучшается способность заливки, аварийная антизадирная способность и невосприимчивость к задиру.Заявка WO 91/00375 описывает подшипник, слой заливки которого состоит из основы (например, алюминия) с тонко диспергированной в ней второй фазой (например, олова). Здесь для нанесения слоя заливки применяется метод напыления в вакууме. Целью этого известного решения является изготовление такого подшипника, конструкция слоя заливки которого выполнена так, что содержание второй фазы (например, олова) в слое заливки постоянно повышается как функция толщины слоя заливки от 0% в нижних слоях до 100% в верхних слоях. Это осуществляется с одной стороны посредством применения нескольких мишеней различного состава, соответственно посредством изменяющихся параметров вакуумного напыления. Изготовленные подобным образом слои заливки имеют хорошие свойства в отношении стойкости к износу и усталостной прочности, что, однако, требует очень сложной технологии.Из заявок Германии DE 19514835 A1 и DE 19514836 А1 известно нанесение слоев заливки на вогнутые элементы скольжения, причем в обеих заявках на первом месте стоит формирование определенного профиля толщины слоев. Чтобы достичь равномерной толщины слоя вкладышей подшипников скольжения, согласно DE 19514835 A1 во время нанесения покрытия напылением испаритель и подложка перемещаются относительно друг друга прямолинейно с различной скоростью. Для этого требуются соответствующие приспособления для перемещения внутри камеры для нанесения покрытий. В заявке DE 19514836 A1 в отличие от этого нацеленно устанавливается неравномерная толщина слоя. Толщина слоя на элементе скольжения в зоне вершины больше и постоянно уменьшается в сторону делительных поверхностей. Для достижения этого известный способ предусматривает то, что расстояние испарителя к зоне вершины подшипникового вкладыша настраивается на диапазон от 150 и до 350 мм, и во время нанесения покрытия напылением испаритель и подложка жестко позиционируются друг к другу и степень конденсации осаждения в зоне вершины вкладыша настроена по крайней мере на 80 нм/сек.Из заявки Германии DE 3606529 A1 известен способ изготовления слоистых материалов или слоистых заготовок посредством напыления по крайней мере одного металлического материала на металлический субстрат, для нанесения слоя скольжения применяется также метод электронно-лучевого напыления покрытия. Этот способ проводится под атмосферой остаточного газа при давлении от 10-2-10-3 мбар, причем одновременно с напылением материал подвергается дисперсионному твердению, соответственно дисперсионному упрочению. Нанесение покрытия настраивается здесь на 0,3 мкм/сек. Во время напыления субстрат держится при температуре между 200![вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления, патент № 2229040](/images/patents/239/2229009/176.gif)
![вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления, патент № 2229040](/images/patents/239/2229009/176.gif)
![вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления, патент № 2229040](/images/patents/239/2229009/176.gif)
![вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления, патент № 2229040](/images/patents/239/2229009/176.gif)
![вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления, патент № 2229040](/images/patents/239/2229009/176.gif)
![вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления, патент № 2229040](/images/patents/239/2229009/176.gif)
![вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления, патент № 2229040](/images/patents/239/2229009/176.gif)
![вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления, патент № 2229040](/images/patents/239/2229009/176.gif)
Класс F16C33/02 детали подшипников скольжения
Класс F16C33/12 структура материала; применение особых материалов или способов обработки поверхности, например для придания антикоррозийных свойств
Класс F16C33/14 специальные способы изготовления; приработка
Класс C22C13/00 Сплавы на основе олова
способ получения чернил на основе наночастиц диоксида олова легированного сурьмой для микропечати - патент 2507288 (20.02.2014) | |
металломатричный композит - патент 2506335 (10.02.2014) | |
элемент скольжения и способ его получения - патент 2456486 (20.07.2012) | |
сплав на основе олова - патент 2389815 (20.05.2010) | |
сплав на основе олова - патент 2385966 (10.04.2010) | |
металломатричный композит - патент 2367696 (20.09.2009) | |
бессвинцовый припой - патент 2367551 (20.09.2009) | |
сплав на основе олова - патент 2365655 (27.08.2009) | |
бессвинцовый припой, способ его производства и способ пайки с использованием этого припоя - патент 2356975 (27.05.2009) | |
сплав на основе олова - патент 2352661 (20.04.2009) |
Класс C23C14/16 на металлическую подложку или на подложку из бора или кремния