close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2560

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2560
(13)
C1
6
(51) C 23C 4/08
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ САМОФЛЮСУЮЩИХСЯ
СПЛАВОВ НА ЧУГУННЫХ ИЗДЕЛИЯХ
(72) Авторы: Присевок А.Ф., Девойно О.Г., Федорцев
(21) Номер заявки: 951016
В.А., Беляев Г.Я., Тимофеев А.В., Федорцев Р.В.,
(22) 30.12.1995
Кардаполова
М.А. (BY)
(46) 30.12.1998
(73)
Патентообладатель:
Белорусская государственная
(71) Заявитель: Белорусская государственная полиполитехническая
академия
(BY)
техническая академия (BY)
(57)
Способ получения покрытий из самофлюсующихся сплавов на чугунных изделиях, включающий подготовку рабочей поверхности изделия, плазменное напыление покрытия и его оплавление, отличающийся тем, что подготовку поверхности осуществляют путем ее пластического деформирования посредством
обкатки шариком диаметром 8-10 мм при скорости обкатывания 80-100 м/мин и подаче 0,05-0,12 мм/об с
последующим лазерным оплавлением обработанной поверхности и ее дробеструйной очисткой, наносят
плазменным напылением подслой из термореагирующего самофлюсующегося сплава толщиной 0,08-0,1
мм, затем рабочий слой из самофлюсующегося сплава толщиной 0,5-0,7 мм, а оплавление нанесенного
покрытия осуществляют с выдержкой его в расплавленном состоянии в течение 3-5 секунд.
(56)
1. Хасуй А. Техника напыления. Перевод с японского.-М.: Машиностроение, 1975.-С. 38-40, 55, 58-63.
2. Сташевская Е.Н. Металлографический анализ покрытий после испытаний на трение//Машиностроение,
вып. 3.-Мн.: Высшая школа, 1976 (прототип).
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению покрытий из самофлюсующихся
сплавов на чугунных изделиях.
Известен способ получения покрытий из самофлюсующихся сплавов на стальных деталях машин типа
тел вращения [1], который заключается в том, что подготовку поверхности под напыление осуществляют путем дробеструйной обработки и последующего нагрева изделия до температуры 310 °С, а затем при вращении детали с частотой 30-50 об/мин производят напыление на ее поверхность самофлюсующегося
никелевого сплава плазменной или газоплазменной горелкой с последующим оплавлением напыленных слоев.
Недостаток способа заключается в значительной пористости получаемых газотермических покрытий,
особенно на чугунных изделиях, так как на их упрочняемых поверхностях всегда имеет место свободный
графит, являющийся источником порообразования как в процессе предварительного подогрева изделия, так
и при оплавлении покрытия.
Прототипом заявляемого способа служит способ восстановления-упрочнения рабочих поверхностей
чугунных деталей [2], включающий подготовку поверхности дробеструйной обработкой, напыление
никелевого самофлюсующегося сплава (например, ПГ-СР4) газотермическим методом и его последующее оплавление.
Недостатком прототипа является повышенная пористость покрытия, возникающая при термическом воздействии на деталь, из-за присутствия на поверхности чугунного изделия свободного графита. При этом
имеет место относительно невысокая стойкость такого покрытия к ударным нагрузкам (вследствие высокого
градиента свойств на границе покрытие-основа) и пониженная прочность сцепления покрытия с основой (в
зонах контакта покрытия с выходами на поверхность подложки частиц свободного графита), что в целом ограничивает область применения известного способа для упрочнения чугунных изделий.
Решаемой задачей изобретения является повышение стойкости рабочих поверхностей чугунных изделий
при одновременном снижении пористости формируемого покрытия.
BY 2560 C1
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения покрытий из самофлюсующихся сплавов на
чугунных изделиях, включающем подготовку рабочей поверхности изделия, плазменное напыление покрытия и
его оплавление, подготовку поверхности осуществляют путем ее пластического деформирования посредством
обкатки шариком диаметром 8-10 мм при скорости обкатывания 80-100 м/мин и при подаче 0,05-0,12 мм/об с
последующим лазерным оплавлением обработанной поверхности и ее дробеструйной очисткой, наносят плазменным напылением подслой из термореагирующего самофлюсующегося сплава толщиной 0,08-0,1 мм, затем
рабочий слой из самофлюсующегося сплава толщиной 0,5-0,7 мм, а оплавление нанесенного покрытия осуществляют с выдержкой его в расплавленном состоянии в течение 3-5 секунд.
Реализация способа с указанной последовательностью операций обеспечивает достижение поставленной
задачи за счет следующих эффектов.
Обкатка исходной поверхности шариком диаметром 8-10мм при указанных выше режимах обработки
приводит к интенсивному пластическому деформированию металлической матрицы чугуна в приповерхностных слоях, сопровождающимся выкрашиванием графитовых включений, снижая в этой зоне их содержание в свободном виде.
Использование в качестве деформирующего элемента шарика с диаметром более 10 мм нецелесообразно,
так как при этом происходит снижение эффективности выкрашивания частиц свободного графита.
Уменьшение диаметра шарика менее 8 мм приводит к нежелательному увеличению шероховатости поверхностного слоя, а также к его перенаклепу.
Лазерное оплавление (переплав) тонкого обкатанного поверхностного слоя обеспечивает полное растворение остатков свободного углерода в материале основы и формирование в условиях сверхбыстрого нагрева
и охлаждения так называемого «отбеленного чугуна».
Дробеструйная обработка поверхности изделия после лазерной обработки обеспечивает очистку поверхности от шлаковых выделений и окисных пленок.
Нанесение подслоя из термореагирующего самофлюсующегося сплава (ПГ-10НХ16СРЗ) толщиной 0,080,1 мм необходимо для повышения прочности сцепления напыленного покрытия с чугунной основой за счет
дополнительного разогрева порошка в процессе его напыления.
Минимальная толщина подслоя из такого порошка обусловлена требованиями обеспечения сплошности
подслоя, а максимальная - экономической и технической целесообразностью.
Пределы толщины напыляемого рабочего (основного) слоя самофлюсующегося сплава (ПГ-СРЗ) в пределах 0,50,7 мм выбраны из условия обеспечения достаточного припуска ( с учетом припуска на его механическую
обработку и допуска на износ готового изделия).
Разбежка заявляемой толщины соответствует достигаемой точности при напылении деталей сложной
конфигурации.
В процессе оплавления напыленного покрытия происходит раскисление окисных пленок, образовавшихся на поверхности детали, и частиц порошка при напылении, за счет самофлюсующихся добавок бора и кремния с образованием монолитного сплавления покрытия с основой.
Заявляемая выдержка покрытия в расплавленном состоянии необходима для полного протекания процесса раскисления. Уменьшение времени оплавления приводит к снижению адгезионной прочности покрытия с основой, так
как не успевают произойти раскислительные процессы. При увеличении времени выдержки покрытия в расплавленном состоянии заметно усиливаются процессы диффузии железа основы в покрытие, снижающие его твердость. Кроме того, происходит процесс отжига отбеленного слоя чугуна с выделением графита в свободном состоянии, что в
конечном итоге приводит к повышенной пористости. Сохранение частично отбеленного слоя под твердым напыленным покрытием обеспечивает получение относительно плавного градиента изменения физико-механических свойств
по глубине слоя, что особенно важно для деталей, работающих при ударных нагрузках и при циклическом нагружении, к которым относят детали штамповой оснастки.
Заявленная разбежка времени выдержки покрытия в расплавленном состоянии обусловлена возможной
точностью ее выдержки.
Пример.
Проводим поверхностное упрочнение чугунных полых пуансонов пресс-форм стеклоизделий (типа
чашек Петри), изготовленных из специального жаропрочного чугуна марки ЖЧСШ-5,5 (ГОСТ 7769-63),
содержащего углерода - 3,1-3,6 % и серы - 0,02-0,03 %.
Поскольку ППД рабочей части пуансона (длиной 15-20 мм и диаметром 90 мм) проводим специальным
обкатником, установленным на суппорте токарно-винторезного станка модели 16К20. Усилие обкатки составляло 50 кгс, что соответствовало рекомендациям, приведенным в работе Проскурякова Ю.Г. (Технология упрочняюще-калибрующей и формообразующей обработки металлов. - М.: Машиностроение, 1971. с
121-125). Следует отметить, что в процессе ППД на поверхности изделия образовывался слой мелкопористого графита, который выполнял роль сухой смазки, что позволяло производить обкатку без использования
смазочно-охлаждающей жидкости (режимы ППД представлены в таблице).
Лазерное оплавление поверхности проводили на технологической лазерной установке на базе технологического лазера непрерывного действия ЛГН-702.
2
BY 2560 C1
Режимы лазерной обработки составляли:
ìîùность излучения - 800 Вт;
диаметр лазерного луча - 1,5 мм;
скорость перемещения лазерного луча по поверхности детали - 400 мм/мин;
коэффициент перекрытия дорожек лазерной обработки - 0,8, что в целом обеспечивало проплавление поверхностного слоя.
После лазерной обработки производили дробеструйную очистку поверхности колотой чугунной дробью с
размерами частиц 1,5-2 мм.
Газотермическое напыление покрытия на изделие производили при закреплении его во вращающемся
зажимном устройстве при использовании установки плазменного напыления 1586 и плазмотрона ПП-25, при
этом само зажимное устройство и неупрочняемую часть изделия закрывали специальным экраном от частиц
порошка.
В качестве плазмообразующего газа использовали азот. Толщина напыленных слоев (как подслоя, так и
рабочего) контролировались штангенциркулем.
Сразу после напыления производили оплавление покрытий газоплазменной горелкой типа "Москва", начиная с наружных поверхностей пуансона и оканчивая цикл в центре его торцовой рабочей поверхности.
Время выдержки температуры покрытия в расплавленном состоянии контролировалось автоматическим
пирометром.
Чистовую обработку покрытия производили на токарно-винторезном станке модели 16К20 резцом, оснащенным вставкой твердого сплава "Гексонит-Р", а затем полировали.
Результаты проведенных опытов представлены в сводной таблице.
Параметры
покрытия
№
d
V
S
Толщина Толщина
опы- шар., обкатки, подачи, подслоя, основного
та
мм
м/мин
мм/об
мм
слоя
Время выдержки
в расплавленном состоянии, сек
1
7
70
0,04
-
-
-
2
3
4
10
9
8
80
90
100
0,05
0,08
0,12
0,1
0,1
0,1
0,7
0,7
0,7
3-5
3-5
3-5
2120-2210
2305-2830
2152-2315
5
11
110
0,14
0,1
0,7
-
-
6
9
90
0,08
0,1
0,7
менее 3
200-300
7
9
90
0,08
0,1
0,7
около 8
-
8
Без покрытия (жаростойкий чугун ЖЧСШ-5,5)
Режимы ППД
Стойкость
пуансона,
шт.(стеклоизделий)
Перенаклеп (шелушение
поверхности)
700-800
Cоставитель Л.С. Зайкова
Редактор Т.А. Лущаковская
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Примечание (дефекты
рабочей части
пуансона)
Отслаивание покрытия при
напылении
Сколы покрытия при работе
Пористость покрытия
До появления "цветов
побежалости" на стеклоизделии
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
123 Кб
Теги
by2560, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа