RS20050034A - Klizno ležište sa nanešenim legirajućim slojem - Google Patents

Abstract

Predmetni pronalazak se odnosi na klizni ležaj i postupak za dobijanje kliznog ležaja koji uključuje završni sloj prevlake od legure na kliznoj površini kliznog ležaja, gde klizni ležaj sadrži noseći sloj čvrstog nosećeg materijala, sloj prve legure ležaja koji je vezan na čvrst noseći materijal i sloj drugog materijala ležaja koji sadrži materijal završne prevlake vezan na sloj prve legure ležaj gde pomenuti drugi materijal ležaja sadrži čist kalaj bez drugih metalnih sastojaka za legiranje osim neizbežnih nečistoća, koji u svojoj matrici sadrži sredstvo za organsko izravnavanje.

Description

KLIZNI LEŽAJ PRESVUČEN SLOJEM LEGURE

OBLAST TEHNIKE

Ovaj pronalazak se naročito, ali ne i isključivo odnosi na klizne osovinske ležajeve, namenjene motorima sa unutrašnjim sagorevanjem (motori SUS), kao i na takozvane prevlake koje se nanose na radne klizne površine takvih ležajeva.

STANJE TEHNIKE

Završne prevlake koje se nanose na klizne osovinske ležajeve su dobro poznate. Takve prevlake se upotrebljavaju radi poboljšanja radnih karakteristika kliznih ležajeva. Prevlake su najčešće legure od relativno mekih metala, tvrdoće od približno oko 15 HV; često se baziraju na legurama olova i nanose se na drugu tvrđu leguru za ležaj u sloju od 10 do 30 um Završni sloj legure za prevlake, o kojima se ovde govori, se obično nanosi elektrolitičkim putem iz vodenih rastvora za nanošenje prevlaka.

Ležajevi na koje se nanose završne prevlake su uglavnom cilindričnog, ili najčešće polucilindričnog oblika, kao što su, na primer, čašice polu-ležaja koje nose telo radilice motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Takvi ležajevi se uglavnom sastoje od sloja čvrstog nosećeg materijala kao što je. na primer, čelik, na koji se nanosi sloj materijala ležaja, koji se najčešće izrađuje od legura aluminijuma ili bakra. Način nanošenja sloja legure ležaja na čvrstu podlogu može biti svaki koji je podesan a to mogu da budu tehnike kao što su zavarivanje pritiskom slojeva legure za ležajeve na podlogu; izlivanje istopljene legure na podlogu ili, na primer, sinterovanje praha legure na podlogu. Navedeni primeri nisu jedini. Završni sloj prevlake od legure se nanosi na površinu tvrđe legure ležaja i tako dovršenom ležaj u daje svojstva kao što su prilagodljivost i sposobnost da prihvati čestice nečistoća i na taj način spreči da čestice iz ulja za podmazivanje izazovu nastanak ogrebotine na nosećem ležaju osovine. Iako su legure za završni sloj prevlake svojim najvećim delom relativno mekane legure, one imaju sposobnost da, kada se nanose u tankom sloju na drugu tvrđu leguru ležaja, povećaju granicu zamora materijala ležaja, stvarajući na taj način veću tvrdoću i u suštini čvršću leguru ležaja. Ovo se postiže zahvaljujući prilagodljivosti završnog sloja prevlake od legure tako što se blago deformiše da bi omogućio neutralisanje blagih zakošenja naročito kod novih motora u toku uhodavanja ili tzv. razrade, i na taj način opterećenje rasporedi znatno ujednačeni]e preko celokupne površine ležaja.

Kao što je predhodno napomenuto, mnoge konvencionalne legure za završni sloj prevlake se baziraju na legurama olova. Olovo je otrovan metal koji će naposletku biti izbačen iz upotrebe širom sveta zakonskim propisima. Da bi se izradio završni sloj prevlake na bazi olova koji je manje korozivan, toplom motornom ulju se često dodaje oko 10 masenih procenata kalaja. ili kao alternativa, 7 do 10 masenih procenata indijuma. Indijum je, međutim, veoma skup u poređenju sa kalajem i teži se njegovoj upotrebi kod skupljih vozila viših performansi. Međutim, kada se kalaj koristi u leguri za završni sloj prevlake, i kada se nanosi na tvrđu leguru ležaja kao što je, na primer, bakar-olovo. nastaje problem u tome što kalaj u uslovima rada motora teži da se difundira iz završnog sloja prevlake u olovo noseće tvrđe legure ležaja, kao i indijum. Ovo se rešava tako što se površina noseće tvrđe legure ležaja presvuče tankom zaštitom od difuzije, od metala kao što je nikl, sloja od 1 do 3 um. Međutim ovo rešenje ne zadovoljava u potpunosti budući da do difuzije i dalje dolazi a prevlaka se osiromašuje kalajem usled stvaranja neravnotežnih intermetalnih jedinjenja kao sto su NisSn ili N^Sm koja predstavljaju loše materijale za ležajeve u slučajevima kada noseći ležaj osovine probija završni sloj prevlake do unutrašnje dodirne površine koja sadrži pomenuta intermetalna jedinjenja.

Sa stalnim porastom zahteva koje ležajevima nameću motori sa većim specifičnim izlaznim karakteristikama i radom pri većem broju obrtaja, pojavljuje se zahtev za ovim relativno mekim završnim prevlakama od legura koje bi imale povećanu otpornost na habanje a da pritom barem zadrže postojeće nivoe otpornosti na zamor, kavitaciju i koroziju. Ovi zahtevi su imali za posledicu izradu takozvanih olovo-kalaj-bakar legura za završni sloj prevlake, a primer jedne od takvih je Pb-10Sn-2Cu.

OPIS PRONALASKA

Stoga je cilj predmetnog pronalaska dobijanje završnog sloja prevlake koji nije otrovan, zatim dobijanje završnog sloja prevlake koji ne izaziva stvaranje neželjenih jedinjenja u dodiru sa unutrašnjim slojem tvrđim materijalom ležaja. Dalji cilj pronalaska je dobijanje prevlake sa poboljšanim svojstvima u odnosu na dobro poznate legure za prevlake na bazi olova.

U skladu sa prvim aspektom ovog pronalaska, dobij a se klizni ležaj koji poseduje završni sloj prevlake na kliznoj površini ležaja, pri čemu se klizni ležaj sastoji od sloja čvrstog nosećeg materijala, od sloja prve legure ležaja, koja se vezuje na čvrsti noseći materijal i od sloja druge legure ležaja koji sadrži pomenuti sloj završne prevlake koji je vezan na navedeni prvi sloj legure ležaja, pri čemu navedeni drugi materijal za ležaj sadrži kalaj koji u svojoj matrici sadrži sredstvo za organsko izravnavanje slojeva.

U skladu sa ovim pronalaskom završni sloj prevlake od kalaja sadrži esencijalno čist kalaj bez primesa metalnog legiranja, osim neizbežnih nečistoća, mada se kalaj nanosi iz kade koja sadrži jedan ili više organskih materijala koji stvaraju efekat takozvanog "izravnavanja" na sloju kalaja dobijenim nanošenjem elektrolitičkim putem.

Organski materijali koji su testirani na ležajevima izrađenim u skladu sa ovim pronalaskom, koji sadrži završne prevlake od kalaja, obuhvataju nonil-fenol-poliglikoletar i pirokatehin. Sadržaj organskog materijala u kadi za nanošenje prevlaka utiče na stepen postignutog izravnavanja u nanetom sloju kalaja, pri čemu se stepen izravnavanja ogleda u hrapavosti površine sloja kalaja.

Pri niskim nivoima sredstva za organsko izravnavanje, suviše niskim da bi se osetile sve prednosti ovog pronalaska, spoljašnji izgled površine ležaja je uglavnom kristalan sa delovima glatkog materijala koji su raspoređeni po celoj površini. Ovo je najmanji poželjni sadržaj kada se radi o sadržaju sredstva sa organsko izravnavanje u slučaju kada je cela površina glatka.

Veruje se da je sredstvo za organsko izravnavanje ugrađeno u matricu nanetog sloja kalaja u vidu polimernih lanaca apsorbovanih u strukturu matrice kao što je to, na primer, u obliku organo-metalnog jedinjenja kalaja. Čini se da polimerni lanci daju željenu orijentaciju atomima kalaja u toku nanošenja, a utvrđeno je i da ovo daje poboljšana svojstva klizanja. Niži koeficijenti trenja u sloju kalaja potvrđuju poboljšana svojstva klizanja u poređenju sa nanetim slojem običnog kalaja bez dodataka za izravnavanje. Površina završne prevlake od kalaja za ležaj iz ovog pronalaska je veoma glatka čime se postiže niži stepen trenja između pridruženog nosećeg ležaja osovine, što zauzvrat pruža poboljšanu kompatibilnost između površine ležaja i nosećeg ležaja osovine, a sve to dovodi do nižih stopa habanja.

Organska komponenta u završnoj prevlaci od kalaja dovodi do povećanja tvrdoće u rasponu od oko 20 do 30 HV. Čisti kalaj bez sredstva za organsko izravnavanje, u zavisnosti od svog stanja, ima tvrdoću od oko 8 do 12 HV. Tvrdoća završne prevlake od kalaja se može menjati u zavisnosti od sadržaja sredstva za organsko izravnavanje u kadi za nanošenje prevlake. Stoje niži sadržaj, niža je i tvrdoća. Isto je i u obrnutom slučaju: što je veći sadržaj sredstva za organsko izravnavanje, veća je i tvrdoća. Međutim, moguće je imati preveliki sadržaj sredstva za organsko izravnavanje i da tvrdoća bude prevelika, pa se javljaju velika unutrašnja naprezanja u prevlaci, što može dovesti do pucanja nanetog sloja kalaja. Zamišljeno je da prevlaka ležaja iz ovog pronalaska funkcioniše na sličan način kao konvencionalni završni sloj prevlake, tako što završni sloj prevlake treba da bude dovoljno mekan da propusti čestice nečistoće iz ulja za podmazivanje da uđu u prevlaku, čime se one sprečavaju da naprave ogrebotine na nosećem ležaju osovine. Dok je završna prevlaka od kalaja iz ovog pronalaska dva do tri puta tvrđa od čistog kalaja, ona je još uvek dovoljno meka da obezbedi potrebno svojstvo prihvatanja nečistoća u prevlaci, stoga željeni raspon tvrdoće predstavlja od 20 do 30 HV.

Ležaj iz ovog pronalaska po mogućstvu može imati međusloj između površine prvog sloja materijala i završnog sloja kalaja koji bi trebalo da funkcioniše kao zaštita od difuzije. Debljina metalnog sloja može biti od 0.1 do oko 3um, sa preporučenom debljinom od 1 do 2 um. mada je stvarna debljina od relativno malog značaja u smislu performansi ležaja. Metal se može izabrati iz neiscrpne grupe metala koja obuhvata nikl, kobalt, bakar, srebro, gvožđe kao i njihove legure. Utvrđeno je da pri uslovima rada motora završna prevlaka od kalaja vremenom reaguje sa unutrašnjim slojem od nikla, stvarajući pritom intermetalno jedinjenje stabilne ravnoteže NisSru, zbog viška kalaja. Kao što je napomenuto u prethodnom tekstu, završne prevlake koje su se ranije izrađivale od olova-lOkalaja, težile su da formiraju nestabilna, neravnotežna jedinjenja NisSn, ili Ni3Sn2, koja su loš materijal za ležajeve i imaju slabiju kompatibilnost sa nosećim ležajem osovine, i ranije se smatralo da su ona uzrok zaribavanja kada se završna prevlaka haba ka unutrašnjem sloju. S druge strane, NisSru je veoma dobar materijal za ležajeve i stoga završna prevlaka, o kojoj se govori u ovom pronalasku, pored toga što poseduje izuzetnu otpornost na habanje i kavitacionu eroziju, takođe je i manje podložna zaribavanju u slučaju kada je završna prevlaka pri isteku trajanja. Stoga se ova nepredvidiva posledica nastajanja dobrog materijala za dodirne površine ležajeva smatra značajnom prednošću ležaja o kojem se govori u ovom pronalasku.

Kao i kod poznatih završnih slojeva prevlake, debljina prevlake o kojoj se govori u ovom pronalasku može biti od oko 10 do 30 um, dok je preporučena debljina od 13 do 18 um.

Uslovi nanošenja završnih prevlaka od kalaja, u skladu sa ovim pronalaskom, mogu se razlikovati kako bi se stvorio raspon mikrostruktura. Na primer, analizom završnog sloja prevlake od kalaja pomoću SEM-a (elektronski mikroskop za skeniranje) nije se mogla razaznati veličina zrna. Čak i pri uvećanjima od 5000 do 10000 puta zrna se nisu mogla razaznati. Međutim, mogle su se izraditi prevlake sa veličinom zrna do 3 um. Preporučuje se, međutim, proizvodnja zrna manjih veličina, budući da ona obezbeđuju poboljšana svojstva ležaja.

U skladu sa drugim aspektom ovog pronalaska, obezbeđuje se način na koji se završni sloj prevlake nanosi na površinu kliznog ležaja, pri čemu ležaj sadrži čvrst noseći materijal koji na sebi ima sloj prvog materijala ležaja, navedenu prevlaku koja je naneta na površinu pomenutog prvog materijala ležaja; ovaj metod obuhvata sledeće korake: obezbeđivanje ležaja sa površinom na koju se nanosi pomenuta prevlaka; potapanje navedenog ležaja u rastvor za nanošenje prevlake koji sadrži jone kalaja i sredstvo za organsko izravnavanje; pomenuti ležaj postane katoda u odnosu na anodu u datom rastvoru; i nanošenje završnog sloja kalaja, bez obzira na neizbežne nečistoće, pri čemu pomenuti završni sloj prevlake od kalaja u svojoj matrici takođe sadrži pomenuto sredstvo za izravnavanje.

Preporučuje se da se završni sloj prevlake kalaja nanosi na ležaj o kojem se govori u ovom pronalasku pomoću takozvanog "alata sa prorezom", pri čemu se ležaj svojim spojenim prednjim stranama oslanja na poleđinu alata sa prorezom, sa šupljinom ležaja prema prorezu, pri čemu osa ležaja i prorez stoje paralelno. Rastvor za nanošenje prevlake u koji se potapaju ležaj i alat sa prorezom se potom takođe ubrizgava kroz prorez prema šupljini ležaja.

Na ovaj način se došlo do zaključka da se mogu koristiti relativno velike difuzione struje od 2 do 3 A/dm<2>u poređenju sa manje od 1 A/dm<3>pri čemu je ležaj jedva potopljen u rastvor za nanošenje prevlake, bez ubrizgavanja. Štaviše, kvalitet prevlake od kalaja je znatno poboljšan u poređenju sa prevlakom koja se izrađuje bez ubrizgavanja. Korišćenjem velike difuzione struje koju su omogućili alat sa prorezom i tehnika ubrizgavanja takođe se smanjuje vreme nanošenja prevlake sa više od 40 minuta na manje od 20 minuta.

Tipični rastvor za nanošenje prevlake kojim se izrađuje završni sloj prevlake od kalaja/prevlake od organskog materijala na ležaju, u skladu sa ovim pronalaskom, može da bude sledećeg sastava:

Testirani su dodaci sredstva za izravnavanje tj. nonil-fenol-poliglikoletra (10-25%) u nosiocu metanola (2.5-10%), od 18 do 70 ml/l, koji su dodati gore navedenom rastvoru. Pri nižim vrednostima intervala utvrđeno je da je povećanje stepena izravnavanja i tvrdoće nedovoljno, dok je pri višim vrednostima intervala utvrđeno postojanje prevelikih unutrašnjih naprezanja u nanetom sloju kalaja i pojava naprsline. Utvrđeno je da koncentracija od 25 do 55 ml/l daje korisno poboljšanje performansi prevlake sa malim ili prihvatljivim odstupanjima od osnovnih zahteva za završnu prevlaku od legure u smislu prilagodljivosti i prihvatanja nečistoća. Sadržaj pirokatehina bio je od 2.5 do 10 %, a amfoteres tensida najviše 2.5%.

Utvrđeno je da sadržaj sredstva za izravnavanje ima u osnovi direktno proporcionalni uticaj na tvrdoću nanetog sloja kalaja. Međutim, posle dostizanja granične vrednosti sadržaja sredstva za izravnavanje, tvrdoća nanetog sloja kalaja ostaje nepromenjena, a potom počinje stvarno da opada sa daljim povećanjem sadržaja sredstva za izravnavanje. Slično tome, sadržaj sredstva za izravnavanje takođe ima direktno proporcionalni uticaj na hrapavost površine kada se prevaziđu efekat početne hrapavosti podloge i znatno povećana površinska hrapavost inicijalnog sloja prevlake od kalaja bez sredstva za izravnavanje.

Da bi se rešenja ovog pronalaska bolje razumela, u daljem tekstu će pomoću ilustracija biti navedeni primeri. upućivanjem samo na priložene slike, gde: Slika br. 1 prikazuje poprečni presek dela šematski prikazanog ležaja izrađenog u skladu sa ovim pronalaskom, kao i slojeve koji ga sačinjavaju;

Slika br. 2 daje izgled odozgo šematskog rasporeda alata za nanošenje prevlake sa ležajem presvučenim kalajem/organskim materijalom u skladu sa postupkom opisanom u ovom pronalasku.

Slika br. 3 prikazuje histogram prosečnog gubitka debljine prevlake u odnosu na različite noseće ležajeve pri testiranju motora, kojim se upoređuju ležajevi izrađeni u skladu sa ovim pronalaskom i ležajevi sa poznatim Pb/In prevlakama.

Slika br. 4 prikazuje histogram gubitka težine u odnosu na broj prevlaka glavnog ležaja izrađenog u skladu sa ovim pronalaskom, i datih ležajeva presvučenih slojem Pb/In pri testiranju motora u trajanju od 3000 časova.

Slika br. 5 prikazuje histogram gubitka zapremine završnih prevlaka ležajeva izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom, i datih prevlaka Pb/In i Pb/Sn/Cu pri testiranju na koroziju pri toplom ulju.

Slika br. 6 prikazuje histogram granice zamora ležajeva izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom, sa završnom prevlakom od kalaj a/organskog materijala i datih završnih Pb/In i Pb/Sn/Cu prevlaka.

Slika br. 7 prikazuje histogram gubitka zapremine prevlaka ležajeva izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom, kao i završnih Pb/Sn/Cu i Pb/Sn prevlaka.

Slika br. 8 prikazuje dijagram sadržaja sredstva za izravnavanje u odnosu na tvrdoću, i

Slika br. 9 koja prikazuje dijagram sadržaja sredstva za izravnavanje u odnosu na hrapavost površine sloja nanetog na podlogu.

Slika br. 1 prikazuje poprečni presek malog dela osnovnog tipa ležaja (10) izrađenog u skladu sa ovim pronalaskom. Ležaj obuhvata: čvrst noseći materijal (12) (prikazanje samo deo njegove debljine); sloj prvog materijala za ležajeve (14) vezan sa podlogom (12); međusloj (16) i završni sloj prevlake od kalaja (18) koja sadrži sredstvo za organsko izravnavanje u matrici istih. Noseći sloj (12) može da bude, na primer, čelik, ali može biti i od bilo kojeg drugog odgovarajućeg materijala kao što je, na primer, bronza, ukoliko uslovi korozije pri upotrebi to dozvoljavaju. Prvi sloj materijala za ležajeve (14) može biti bilo koji odgovarajući, ali se uglavnom bira iz legura na bazi bakra ili aluminijuma. Međusloj (16) postoji radi zaštite od difuzije, i treba da spreči brzu difuziju kalaja iz završnog sloja prevlake (18) u legirani sloj ležaja (14) kod legura na bazi bakra (14) i da poboljša prijanjanje završnog sloja prevlake na leguru ležaja kada se radi o leguri na bazi aluminijuma (14). Međusloj se najčešće nanosi elektrolitičkim putem, pri čemu se završna prevlaka tako nanosi i može da sadrži sloj od nikla ili drugog odgovarajućeg materijala kao što je prethodno navedeno. Ležaj (10) se u upotrebi izlaže temperaturama od oko 160°C. Pri temperaturama od 90°C i većim, kalaj iz završnog sloja prevlake će reagovati sa materijalom međusloja kako bi se stvorilo stabilno intermetalno jedinjenje NisSru. kada se radi o međusloju od nikla. Brzina formiranja sloja se povećava sa povećanjem temperature. Sloj NisSru se povećava na račun završne prevlake, međutim, sloj NisSru sam po sebi predstavlja dobar materijal za ležajeve, i ima dobru kompatibilnost sa nosećim pridruženim ležajem osovine (nije prikazan), i stoga ne predstavlja pretnju od mogućeg zaribavanja. Debljina međusloja (16) je najčešće od 1 do 3 um, dok je debljina prevlake (18) najčešće od 13 do 18 um.

Slika br.2, daje izgled odozgo šematskog rasporeda (20) aparature za nanošenje završne prevlake (18) na ležaj (10) elektrolitičkim putem. Aparatura sadrži stezaljku (22) koja se sastoji od dve ploče (24) i (26) sa razmakom na obe strane proreza (28). Ležaj (10) se oslanja na ploče (24) i (26) svojim spojenim prednjim stranama (30). Stezaljka (22) se potapa u kadu (nije prikazana) sa rastvorom za nanošenje prevlake (32), kao i anoda od kalaja (34) koja je najčešće cilindričnog oblika. Ležaj (10) postaje katoda odgovarajućom katodnom vezom (nije prikazana). Cev za ubrizgavanje (36) koja ima otvore (38) se postavlja uspravno u kadu i fiksira se za prorez (28). Rastvor za nanošenje prevlake pumpa se kroz cev (36) i izlazi u obliku mlaza kao što pokazuju strelice (40) koje su usmerene ka šupljini ležaja (10) kroz prorez (28). Iako se to sa slike br. 2 ne vidi, stezaljka (22) je izdužena kao što su i anoda (34) i cev za ubrizgavanje (36), tako da se prevlake najčešće nanose istovremeno na više naslaganih ležajeva (10).

Rezultati testiranja koji se navode u daljem tekstu pokazuju da je završna prevlaka naneta na odgovarajuću podlogu legure za ležaj (14) a međusloj (16) iz kade za nanošenje prevlake sledećeg sadržaja:

U prethodno navedeni vodeni rastvor dodato je sredstvo za izravnavanje, nonil-fenol-poliglikoletar (10-25%) u metanolu (2.5-10%) kao nosiocu, od 32 do 35 ml/l.

U svim slučajevima materijal međusloja (16) je bio nikl.

Slika br. 3 prikazuje rezultate testiranja u trajanju od 3000 časova na kamionskom dizel motoru kompanije Volvo (trgovački naziv). Glavni ležajevi od 1 do zaključno sa 4 su pričvršćeni ležajevima izrađenim u skladu sa ovim pronalaskom, dok su glavni ležajevi od 5 do zaključno sa 7 pričvršćeni ležajevima od istog materijala i sastava, ali koji imaju konvencionalnu završnu prevlaku od Pb-7In. Kao što se može videti na histogramu slike br. 3, prosečni gubitak u debljini završnog sloja prevlake kod ležajeva izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom bio je 10% manji nego kod konvencionalne završne prevlake.

Slika br. 4 prikazuje rezultate testiranja u trajanju od 3000 časova Volvo motora sa slike br. 3 u smislu gubitka težine. Gubitak težine ležajeva izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom je bio znatno manji od lOOmg po svakom od četiri glavna ležaja na nosećim ležajevima od 1 do 4. dok je gubitak težine na nosećim ležajevima od 5 do 7 bio približno 1000 mg po svakom ležaju.

Slika br. 5 je histogram koji prikazuje gubitak težine završnih prevlaka u toplom ulju (belo medicinsko ulje koje je uzeto zbog svoje posebno korozivne prirode) nakon 1000 časova pri temperaturi od 120°C. pri čemu je gubitak meren u mm<3>. Materijal ležaja na koji su nanete završne prevlake, bio je CuSnlO koji je izliven na čelik. Završne prevlake su bile od kalaja, Pb-7In i Pb-10Sn-2Cu, kao u ovom pronalasku. Kao što se vidi sa slike br. 5, zapreminski gubitak završnih prevlaka na ležajevima izrađenim prema ovom pronalasku bio je oko 60% od prevlake Pb-10Sn-2Cu i znatno manji od 10% od završne prevlake Pb-7In.

Slika br. 6 je histogram koji prikazuje granicu zamora ležajeva sa navedenim završnim prevlakama. Ležajevi izrađeni u skladu sa ovim pronalaskom testirani su u dva oblika: prvi, debljine od 18 um što odgovara gornjoj granici preporučenog raspona debljine i drugi, debljine od 14 um što odgovara donjoj granici preporučenog raspona debljine. Debljina ranijih završnih prevlaka izrađenih od Pb-10Sn-2Cu i Pb-7In je bila od 15-16um. Kao što se može videti na slici br. 6 granica zamora ležajeva izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom bila je znatno veća nego kod ranije izrađivanih ležajeva.

Dalje testiranje sprovedeno je na završnim prevlakama od kalaja debljine od 13-18um koje su nanete na materijale ležaja (14), i izrađene od Cu-30 Pb-1.5 Sn, pri čemu je granica zamora sa Cu-lOSn bila od 90-103 MPa.

Slika br. 7 je histogram koji daje rezultate testiranja na habanje koje prikazuje zapreminski gubitak završne prevlake na ležajevima izrađenim u skladu sa ovim pronalaskom u poređenju sa konvencionalnim završnim prevlakama koje su prethodno opisane. Uslovi pri testiranju su bili sledeći: temperatura 120°C; opterećanje 8 kg; brzina 500 obrtaja/min; trajanje testa 10 min. konstantni protok ulja od 600 ml/min, gradacije 10W. Kao što se može videti na slici br.7 zapreminski gubitak završne prevlake izrađene u skladu sa ovim pronalaskom manji je od 50% kod prevlake od Pb-10Sn-2Cu i manji od 40% kod prevlake od Pb-7In.

Takođe je sprovedeno testiranje otpornosti završnih prevlaka na kavitaciju kod ležajeva izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom. Prilikom ovog testiranja gubitak težine završne prevlake od kalaja na ležaju iz ovog pronalaska je bio 9mg, dok je gubitak težine završne prevlake izrađene od Pb-7In pri istim uslovima bio 37mg.

Slika br. 8 prikazuje efekat sadržaja sredstva za izravnavanje u kadi za nanošenje prevlaka na tvrdoću nanetog kalaja. Može se uočiti da tvrdoća linearno raste sa povećanjem sadržaja sredstva za izravnavanje koji je bio isti kao i u prethodnom primeru.

Slika br. 9 prikazuje efekat sadržaja sredstva za izravnavanje na hrapavost površine nanetog kalaja. Pri niskim sadržajima sredstva za izravnavanje ispod približno 2 ml/l, visoka hrapavost je posledica hrapavosti površine podloge koja je bila Ra=0,44 i efekta hrapavljenja prvobitnog sloja kalaja koji je u osnovi bez sredstva za izravnavanje. Kada efekat sredstva za izravnavanje postane takav da hrapavost površine odgovara hrapavosti podloge, onda je porast količine sredstva za izravnavanje direktno proporcionalan hrapavosti površine.

Stoga relativno nizak sadržaj sredstva za izravnavanje ima jak efekat na otvrdnjavanje i glačanje hrapavosti površine završnih prevlaka od kalaja izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom.

Prema tome vidi se da su performanse završnih prevlaka za ležajeve izrađenih u skladu sa ovim pronalaskom znatno više u poređenju sa konvencionalnim završnim prevlakama koje se nanose elektrolitičkim putem. Kada se završna prevlaka nanosi preko materijala koji ne sadrži olovo kod ležaja (14), ležaj izrađen u skladu sa ovim pronalaskom daje ležaj u potpunosti bez olova, koji će biti u skladu sa budućom zakonskom regulativom u vezi sa eliminacijom olova iz vozila.

Claims (9)

1. Klizni ležaj koji uključuje završni sloj prevlake od legure na kliznoj površini kliznog ležaja, gde klizni ležaj sadrži noseći sloj čvrstog nosećeg materijala, sloj prve legure ležaja koji je vezan na čvrst noseći materijal i sloj drugog materijala ležaja koji sadrži materijal završne prevlake vezan na sloj prve legure ležaja,naznačen timešto pomenuti drugi materijal ležaja sadrži čist kalaj bez drugih metalnih sastojaka za legiranje osim neizbežnih nečistoća, koji u svojoj matrici sadrži sredstvo za organsko izravnavanje.

2. Klizni ležaj prema zahtevu 1,naznačen timešto je organski materijal barem jedan od navedenih: nonil-fenol-poliglikoletar ili pirokatehin.

3. Klizni ležaj prema zahtevu 1 ili zahtevu 2,naznačeno timešto je tvrdoća završne prevlake od oko 20 do 30 HV.

4. Klizni ležaj prema bilo kom od prethodno navedenih zahteva,naznačen timešto takođe obuhvata jedan međusloj između površine prvog materijala ležaja i završne prevlake od kalaja. koji između njih funkcioniše kao zaštita od difuzije.

5. Klizni ležaj prema zahtevu 4,naznačen timešto se međusloj bira iz grupe koja obuhvata: nikl, kobalt. bakar, srebro, gvožđe i njihove legure.

6. Postupak nanošenja sloja završne prevlake na površinu kliznog ležaja koji sadrži čvrst noseći materijal sa slojem prvog materijala ležaja, završnu prevlaku koja je naneta na površinu navedenog prvog materijala ležaja,naznačen timešto uključuje sledeće korake: -obezbeđivanje ležaja na čiju će se površinu naneti završna prevlaka; -potapanje ležaja u rastvor za nanošenje prevlake koji sadrži jone kalaja i sredstvo za organsko izravnavanje -dati ležaj postaje katoda u odnosu na anodu u rastvoru, i -nanošenje završne prevlake od čistog kalaja bez drugih metalnih sastojaka za legiranje osim neizbežnih nečistoća pri čemu završna prevlaka od kalaja u svojoj matrici takođe sadrži sredstvo za organsko izravnavanje.

7. Postupak prema zahtevu 6,naznačen timešto se završna prevlaka nanosi pomoću alata sa prorezom.

8. Postupak prema zahtevu 7,naznačen timešto se rastvor za nanošenje prevlaka ubrizgava kroz prorez ka šupljini ležaja.

9. Postupak prema zahtevu 6 ili zahtevu 7,naznačen timešto se difuziona struja prilikom nanošenja prevlake kreće u rasponu od 2 do 3 A/dm2.