close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10425

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10425
(13) C1
(19)
C 23C 4/08
B 22D 19/00
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ
(21) Номер заявки: a 20050403
(22) 2005.04.20
(43) 2006.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Полоцкий государственный университет" (BY)
(72) Авторы: Хейфец Михаил Львович;
Чемисов Владимир Борисович;
Грецкий Николай Леонидович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Полоцкий государственный
университет" (BY)
(56) SU 721305, 1980.
SU 521107, 1976.
BY 6499 C1, 2004.
SU 1637979 A1, 1991.
SU 823055, 1981.
BY 10425 C1 2008.04.30
(57)
Способ нанесения металлического покрытия, включающий нанесение на заготовку
ферромагнитного порошка в создаваемом магнитной системой переменном магнитном
поле путем подачи порошка в рабочий зазор между полюсным наконечником и заготовкой
и его расплавления импульсами электрического тока, при этом за время прохождения одного импульса значение магнитной индукции в рабочем зазоре уменьшают от максимального до минимального, отличающийся тем, что после нанесения ферромагнитного
порошка осуществляют наплавку углеродистой проволоки и снимают слой полученного
покрытия на глубину, которая соответствует максимальной поверхностной твердости нанесенного покрытия.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам нанесения металлических покрытий. Найдет применение в машиностроении и машиноремонте для восстановления и упрочнения деталей.
Известен способ нанесения металлических покрытий путем дуговой наплавки углеродистой проволоки в среде защитных газов [1, 2]. Наплавку ведут короткой дугой на постоянном токе обратной полярности с использованием источников питания с жесткой
внешней характеристикой.
Недостатком известного способа является низкая твердость наплавленного металла
160…200 НВ [3] при применении углеродистых наплавочных проволок марки Нп-25,
Нп-30, Нп-35.
Наиболее близким техническим решением является способ нанесения металлического
покрытия, включающий нанесение на заготовку ферромагнитного порошка в создаваемом
магнитной системой переменном магнитном поле путем подачи порошка в рабочий зазор
между полюсным наконечником и заготовкой и его расплавления импульсами электрического тока, при этом за время прохождения одного импульса значение магнитной индукции в рабочем зазоре уменьшают от максимального до минимального [4]. Порошок
ферробора марки ФБ-1 подается в зазор между деталью и сердечником электромагнита,
образуя токопроводящие цепочки. Зерна порошка расплавляются под действием энергии
проходящего по цепочкам разрядного тока и наносятся на поверхность.
BY 10425 C1 2008.04.30
Однако этот способ имеет следующие недостатки: неравномерность и пористость
покрытия, ограничение толщины наплавленного слоя (до 0,3 мм). Эти недостатки вызваны
тем, что расплавленный порошок наносится на поверхность детали в виде точечных вкраплений, что приводит к образованию пор. Неравномерность количества образуемых токопроводящих цепочек порошка приводит к неравномерности нанесения покрытия, а
снимаемый слой обеспечивает требуемую твердость.
Задачей предлагаемого способа является повышение качества покрытия за счет снижения
пористости и неравномерности, а также увеличение толщины наносимого покрытия.
Заявляемый способ нанесения металлического покрытия включает нанесение на заготовку ферромагнитного порошка в создаваемом магнитной системой переменном магнитном поле путем подачи порошка в рабочий зазор между полюсным наконечником и
заготовкой и его расплавления импульсами электрического тока. Причем время прохождения одного импульса значение магнитной индукции в рабочем зазоре уменьшают от
максимального до минимального. После нанесения ферромагнитного порошка осуществляют наплавку углеродистой проволоки и снимают слой полученного покрытия на глубину, которая соответствует максимальной поверхностной твердости нанесенного покрытия.
Сопоставимый анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый
способ отличается от известного новыми операциями и режимами их осуществления, а
именно тем, что после нанесения ферромагнитного порошка на заготовку осуществляют
наплавку углеродистой проволоки с последующим снятием слоя на глубину, которая соответствует максимальной поверхностной твердости нанесенного покрытия, достигаемой
за счет обратной диффузии.
Благодаря данным отличиям происходит заполнение пор в слое нанесенного порошка
расплавом проволоки, что значительно уменьшает количество пор и неравномерность наносимого покрытия, а также увеличивается толщина наносимого покрытия.
Предлагаемый способ реализован следующим образом.
На заготовку - вал с номинальным диаметром 50 мм при длине 100 мм, изготовленного из стали 20 проводят нанесение ферромагнитного порошка ферробора марки ФБ-1 с
размерами зерен 0,2-0,4 мм. Вращающийся вал устанавливают в центрах токарного станка
16К20, а устройство для реализации способа нанесения ферромагнитного порошка - в резцедержателе. Вибрацию полюсного наконечника с амплитудой 1 мм, отдаленного от сердечника электромагнита воздушным зазором, и переменное по величине магнитное поле в
рабочем зазоре создают электромагнитной катушкой, питаемой выпрямленным током по
однополупериодной схеме. При этом автоматически самим устройством обеспечивается
синхронизация изменения магнитного потока в рабочем зазоре с вибрацией полюсного
наконечника таким образом, что величина магнитной индукции в рабочем зазоре уменьшается при движении полюсного наконечника к поверхности заготовки и падает до минимального значения, определяемого величиной остаточной намагниченности полюсного
наконечника и заготовки в момент импульсного механического воздействия полюсного
наконечника на поверхность заготовки. Полюсный наконечник и заготовку подключают к
разноименным полюсам сварочного трансформатора ТД-500 через вентиль В200, обеспечивающий однополупериодное выпрямление напряжения. Соотношение фазового угла
между напряжением, питающим электромагнитную катушку для создания вибрации и
переменного магнитного потока, и напряжением, питающим сварочный трансформатор
выбиралось таким, что моменту импульсного механического воздействия полюсного
наконечника на поверхность заготовки соответствует падение напряжения до нуля во вторичной цепи сварочного трансформатора. Сварочный трансформатор работает в режиме
малых токов при минимальном значении величины накопленной энергии, соответствующей току короткого замыкания в 150 А. Ширина полюсного наконечника вдоль образующей шейки вала составляет 30 мм. Первоначальный рабочий зазор между полюсным
наконечником и деталью при обесточенной электромагнитной катушке составляет 0,4 мм.
При вращении вала в рабочий зазор непрерывно подается ферромагнитный порошок с
2
BY 10425 C1 2008.04.30
Углеродистая
Ферромагнитный проволока
порошок ферроНп-30
бора марки ФБ 1 в среде углекислого газа
Прототип
Заявляемый способ
+
-
+
+
Толщина нанесения покрытия, мм
Условия нанесения покрытий
№ образцов
расходом 17 г/мин. После нанесения ферромагнитного порошка на шейки валов наплавляют углеродистую проволоку Нп-30 диаметром 1,6 мм. Наплавку ведут короткой дутой
на постоянном токе обратной полярности с использованием источника питания с жесткой
внешней характеристикой. Режимы наплавки: напряжение дуги U = 20 В, сварочный ток
I = 150 А, скорость наплавки составляет V = 0,01 м/с, подача или шаг наплавки 4 мм/об.,
вылет наплавочной проволоки 15 мм, скорость подачи наплавочной проволоки 0,035 м/с,
расход углекислого газа 0,6 м3/ч. Затем снимают слой полученного покрытия твердосплавным инструментом Т15К10 на глубину 0,5 мм, определяемой экспериментально, которая соответствует максимальной поверхностной твердости наносимого покрытия,
достигаемой за счет обратной диффузии.
По предлагаемому способу и прототипу были изготовлены и исследованы несколько
образцов. Количество пор в покрытии определяли металлографическим способом на микроскопе ПМТ-3, для чего изготовляли шлифы из образцов по ГОСТ 2.308-79. Неравномерность нанесения покрытия определяли визуально и на микроскопе МИМ-7. Поверхностную твердость образцов измеряли на твердомере Роквелла.
Результаты испытаний приведены в таблице.
1
2
3
4
1
2
3
4
0,29
0,25
0,31
0,28
0,54
0,53
0,52
0,56
Количество
Твердость
пор на поверхповерхности
ности покрынанесенного
тия после
покрытия,
механической
HRC
обработки, %
60
62
60
61
61
60
61
62
21
26
18
22
2
4
3
2
Результаты испытаний показали, что применение заявляемого способа нанесения металлических покрытий по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества:
увеличение толщины наносимого покрытия до 0,5…0,6 мм;
снижение пористости и неравномерности поверхности покрытия при сохранении поверхностной твердости покрытия (≈ 60 HRC).
Источники информации:
1. Акулович Л.М. Термомеханическое упрочнение деталей в электромагнитном поле. Новополоцк: ПГУ, 1999. - 240 с.
2. Ивашко B.C., Куприянов И.Л., Шевцов А.И. Электротермическая технология нанесения защитных покрытий. - Мн.: Наука и техника, 1996. - 375 с.
3. Кузнецов Б.В., Ефимов В.И., Шелег В.К., Белявин К.Е. Сварка металлов плавлением:
ведомственное справочное издание. - Мн.: НИКТИ СП, 1997. - 290 с.
4. А.с. СССР 721305, МПК2 В 23Р 1/18, 1980 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
81 Кб
Теги
by10425, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа