способ центробежной биметаллизации втулок

Формула изобретения

Способ центробежной биметаллизации втулок высокосвинцовистой бронзой, включающий изготовление заготовки, ее зашихтовку бронзовым порошком, смешанным с флюсом, установку в центрирующее устройство, придание вращения заготовке, нагрев ее наружной поверхности до температуры плавления бронзы, изотермическую выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев наружной поверхности заготовки до температуры плавления бронзы ведут со скоростью вращения заготовки 2,5 м/с, затем скорость вращения заготовки увеличивают до 4,5 м/с и осуществляют изотермическую выдержку в течение не более 30 с, а охлаждение наружной поверхности заготовки ведут ступенчато, вначале со скоростью 20-25 град/с до температуры 850°С, затем со скоростью 10 град/с до температуры 500°С, после чего заготовку охлаждают на воздухе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению биметаллических втулок подшипников скольжения методом центробежной наплавки путем расплавления шихты внутри полой цилиндрической заготовки.

Известен способ центробежной биметаллизации втулок, включающий изготовление заготовки, ее зашихтовку наплавочным материалом, смешанным с флюсом, герметизацию и установку в центрирующем устройстве, придание ему вращения, нагрев заготовки до температуры плавления шихты и охлаждение (Кершенбаум Я.М., Авербух Б.А. Изготовление биметаллических деталей нефтехимического оборудования наплавкой трением.// Тематический обзор. Сер. Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования. - М.: ЦНИИЭ Нефтехим, 1972-26-27 с.).

Недостатком данного способа является невозможность получения качественного наплавленного слоя из высокосвинцовистых бронз.

В качестве ближайшего аналога выбран способ центробежной биметаллизации втулок, включающий изготовление заготовки, ее зашихтовку наплавленным материалом, смешанным с флюсом, герметизацию и установку заготовки в центрирующем устройстве, придание ему вращения, нагрев до температуры плавления, изотермическую выдержку при этой температуре и охлаждение (Ваган А.В., Власенко В.Д., Левченко Л.Г. Биметаллизация методом индукционной наплавки. //Автомобильная промышленность. 1993. №3. - 28-29 с.).

Недостатком указанного способа также является невозможность получения качественного наплавленного слоя из высокосвинцовистых бронз (Бр.С30, Бр.01С22) в результате ликвации свинца, появления его грубых включений на границе раздела сталь-бронза и, как следствие, неудовлетворительная адгезия к стальной подложке.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является получение качественного наплавленного слоя на основе высокосвинцовистых бронз.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе центробежной биметаллизации втулок высокосвинцовистой бронзой, включающем изготовление заготовки, ее зашихтовку бронзовым порошком, смешанным с флюсом, установку в центрирующее устройство, придание вращения заготовке, нагрев ее наружной поверхности до температуры плавления шихты, изотермическую выдержку и охлаждение, в отличие от прототипа, нагрев наружной поверхности заготовки ведут до температуры плавления бронзы со скоростью вращения заготовки 2,5 м/с, затем скорость вращения заготовки увеличивают до 4,5 м/с и осуществляют изотермическую выдержку в течение не более 30 с, а охлаждение наружной поверхности заготовки ведут ступенчато, вначале со скоростью 20-25 град/с до температуры 850°С, затем со скоростью 10 град/с до температуры 500°С, после чего заготовку охлаждают на воздухе.

Проведение процесса биметаллизации втулок предлагаемым способом обеспечивает возможность получения качественных наплавленных слоев из высокосвинцовистых бронз Бр.С30, Бр.01С22 и др., которые из-за их склонности к ликвации обычно наплавляют в стационарных формах, что обуславливает необходимость в больших припусках на последующую механическую обработку и ведет к нерациональному расходу цветного металла.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале из трубы изготавливают точением на токарном станке заготовку втулки. Затем заготовку зашихтовывают бронзовым порошком, смешанным с положенным и на дно флюсом (1-3% буры к массе бронзы). Для этого на дно заготовки устанавливают с натягом технологическую картонную крышку, после чего засыпают отмеренное количество шихты и закрывают другой крышкой, что предотвращает высыпание порошка из заготовки. После этого заготовку устанавливают в центрирующие стаканы центробежной установки, обеспечивающей возможность плавного изменения частоты вращения. В зависимости от диаметра наплавляемой заготовки рассчитывают заданную скорость вращения на этапе нагрева и изотермической выдержки. Включают вращение центробежной установки и устанавливают по тахометру скорость вращения не более 2,5 м/с, затем включают нагрев. Нагрев осуществляют с помощью высокочастотного генератора, который выбирается в зависимости от геометрических размеров заготовки из ряда от ВЧГ 10/044 до ВЧГ 3-160/0,66.

После нагрева заготовки до температуры плавления бронзы, которую контролируют по температуре наружной поверхности стальной заготовки (1100-1200°С) с помощью радиационных пирометров или других приборов, скорость вращения увеличивают до 4,5 м/с для выхода на свободную поверхность различных шлаковых включений и ведут процесс изотермической выдержки при этой температуре не более 30 с. После этого нагрев выключают и начинают интенсивно охлаждать наружную поверхность заготовки из водяного спреера со скоростью 20-25 град/с до температуры 850°С, при которой происходит кристаллизация расплава. Для того, чтобы избежать обратной ликвации свинца скорость охлаждения снижают до 10 град/с и осуществляют подачей в спреер воздуха. При достижении температуры 500°С охлаждение прекращают, выключают вращение, снимают заготовку и охлаждают на воздухе до комнатной температуры.

Проведено исследование партии биметаллических втулок, наплавленных предлагаемым способом бронзой БрС30. Послойный химический анализ показал, что ликвация свинца незначительная. Отличие в содержании свинца на стыке и на поверхности не превышает 4%. Размеры включений свинца при исследовании микроструктуры послойно соответствуют ТУ (величина включений свинца должна быть не более 0,5 мм). На всей площади шлифов разорванной сетки свинца не наблюдалось. Распрямление под прессом колец, вырезанных из втулок, для определения прочности сцепления показало, что отслоения бронзового слоя не происходило.

Сравнительные стендовые испытания показали, что биметаллические подшипники, изготовленные по предлагаемому способу, имеют в среднем на 20% выше несущую способность и износостойкость по сравнению с серийными.

Предлагаемый способ центробежной биметаллизации втулок позволяет получать качественные наплавленные слои из высокосвинцовистых бронз.