close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14021

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14021
(13) C1
(19)
C 23C 28/00
C 25D 11/04
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ
ПРЕСС-ФОРМ ДЛЯ ФОРМОВКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС
(21) Номер заявки: a 20071167
(22) 2007.09.26
(43) 2009.04.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Чигринова Наталья Михайловна; Чигринов Виталий Евгеньевич; Чигринов Вадим Витальевич;
Гунько Сергей Мартинович; Сидоркин Сергей Васильевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) JP 02307631 A, 1990.
RU 2026890 C1, 1995.
ЧИГРИНОВА Н.М. и др. Порошковая
металлургия. Республиканский межведомственный сборник научных трудов,
2004. - Вып. 27. - С. 152-157.
RU 2234382 С2, 2004.
RU 2227088 C1, 2004.
BY 14021 C1 2011.02.28
(57)
Способ повышения износостойкости стальной пресс-формы для формовки изделий из
пластмасс, включающий нанесение на контактную поверхность пресс-формы покрытия,
отличающийся тем, что покрытие наносят путем напыления на поверхность прессформы алюминиевого порошка методом активированной электродуговой металлизации и
анодного микродугового оксидирования напыленного алюминиевого слоя, при этом соотношение толщин алюминиевого и оксидированного слоев покрытия составляет 10:1.
Изобретение относится к области обработки материалов и может быть использовано
для создания защитных износостойких покрытий на сложнопрофильных изделиях широкой номенклатуры, типоразмеров и назначения, изготовленных из любых токопроводящих
материалов.
Известен способ повышения износостойкости стальных деталей за счет нанесения
защитных износостойких и коррозионно-стойких покрытий, в частности, пресс-форм
посредством ионно-лучевой обработки поверхности металлов и сплавов. Сущность изобретения состоит в очистке поверхности облучением ионами металла в импульсном режиме,
напускании азота с продолжением облучения до определенной дозы при одновременном
нанесении покрытия ионами того же металла [1].
К недостаткам метода относятся высокие трудоемкость и стоимость обработки, необходимость в специальном оборудовании, ограниченность типоразмеров пресс-форм, пригодных для указанной обработки, малая толщина формируемых покрытий.
Известен также способ повышения износостойкости прессового инструмента за счет
нанесения защитных износостойких покрытий. Сущность изобретения состоит в том, что
поверхность прессового инструмента подвергают полировке, наклепу, наносят слой окисла
родия, после чего проводят имплантацию ионов азота или углерода, или бора, причем
покрытие наносят толщиной, меньшей глубины проникновения ионов. Перед нанесением
покрытия наклеп поверхности проводят выглаживанием [2].
BY 14021 C1 2011.02.28
К недостаткам метода относятся очень высокие трудоемкость и стоимость обработки,
необходимость в специальном оборудовании, ограниченность типоразмеров пресс-форм,
пригодных для указанной обработки, малая толщина формируемых покрытий.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ
повышения износостойкости за счет создания на поверхности пресс-формы, контактирующей с обрабатываемым изделием при прессовании, модифицированного слоя, сформированного ионным имплантированием с одновременным вакуумным напылением [3].
Пресс-форма отличается тем, что слой образован трехкомнонентным (основной металл
обрабатываемого изделия, имплантируемые ионы и напыляемый материал) аморфным
сплавом при соблюдении следующей зависимости между количеством X ионов (плотность ионного тока - мА/см2) и напыляемым количеством У элемента - металла (скорость
напыления - А/сек):
10X [(см2)/(мА/сек)] ≤ У ≤ 250X [(см2)/(мА/сек)].
К недостаткам данного способа относятся высокие трудоемкость и стоимость обработки, малая толщина модифицированного слоя, недостаточная для существенного продления ресурса пресс-формы, неспособность такого слоя противостоять высоким нагрузкам
при прессовании, необходимость в специальном оборудовании, невозможность создания
модифицированного слоя на поверхности крупногабаритных пресс-форм.
Задачей изобретения является повышение износостойкости и продление срока службы
стальных пресс-форм широкой номенклатуры, типоразмеров и назначения за счет создания на поверхности пресс-формы, контактирующей с обрабатываемым изделием при
прессовании, модифицированного слоя, сформированного комбинированным методом активированной электродуговой металлизации (АДМ) и анодного микродугового оксидирования (АМДО).
Поставленная задача решается в способе повышения износостойкости стальной прессформы для формовки изделий из пластмасс, включающем нанесение на контактную поверхность пресс-формы покрытия. Покрытие наносят путем напыления на поверхность
пресс-формы алюминиевого порошка методом активированной электродуговой металлизации и анодного микродугового оксидирования напыленного алюминиевого слоя. При этом
соотношение толщин алюминиевого и оксидированного слоев покрытия составляет 10:1.
Сущность изобретения поясняется следующим примером.
Пример
На лицевую контактную поверхность литьевой, изготовленной из легированной стали
5XHM, пресс-формы с поверхностной твердостью 44-48 HRC, применяемой для штамповки деталей из пластмасс, напылялся алюминиевый порошок АД-0 методом активированной электродуговой металлизации.
Для получения вентильного порошкового подслоя использовалась малогабаритная
камера сгорания пропано-воздушной смеси оригинальной конструкции с ручным металлизатором АДМ-10 [4]. Максимальная скорость истечения газовой струи реализовывалась
за счет использования сверхзвукового сопла Лаваля. Скоростной напор потока при гиперзвуковой или активированной электродуговой металлизации составлял 23,5⋅104 кг/м⋅с2,
что втрое больше, чем при плазменном напылении. Скорость движения частиц расплавленного металла в потоке около 500 м/с. Это позволило формировать подслой с прочностью
сцепления с основным металлом до 60 МПа. Кроме того, в условиях высокоскоростного
напыления увеличивается коэффициент сосредоточенности материала в струе, поскольку
угол расхождения двухфазных сверхзвуковых струй меньше, чем дозвуковых, и составляет 5...7°. Вследствие этого уменьшается диаметр пятна напыления, возрастает коэффициент использования материала. Ионизация межэлектродного промежутка снижает ток дуги
на 10...15 % при той же производительности, что и у традиционной электрометаллизации.
2
BY 14021 C1 2011.02.28
Полученный буферный алюминиевый подслой имел плотность, соизмеримую с плотностью литого материала. Толщина напыленного порошкового подслоя составляла 250 мкм.
Следующим этапом получения модифицированного трехкомпонентного покрытия является микродуговое оксидирование порошкового подслоя. Для этого использовались серийная установка МДО (изготовитель: филиал ВНИПТИЭМ, г. Вильнюс) и специально
сконструированная оснастка, позволяющая подавать электролит непосредственно в рабочую зону пресс-формы с порошковым подслоем. Такой способ оксидирования позволяет
обрабатывать изделия любых форм, типоразмеров и конфигурации.
Электролит на основе слабощелочного водного раствора с активирующими процесс
добавками под давлением подавался в рабочую зону с порошковым подслоем. Процесс
МДО осуществлялся в гальваностатическом режиме при j = 15 А/дм2. Продолжительность
микродугового оксидирования составляла 20-25 мин.
В результате на обрабатываемой поверхности создавалось модифицированное покрытие
(фиг. 1): Me основы- порошковый алюминиевый подслой - оксидная керамика на основе
сочетаний износостойких ά-Al2O3, γ-Аl2О3 и ряда Al-содержащих фаз: AlFeO3, FeAl2O4,
NaAlSi3O4 (табл. 1). Шероховатость поверхности Ra составляла не более 0,32 мкм.
Таблица 1
Фазовый состав АМДО-покрытия в модифицированном трехслойном покрытии
Фазы в АМДО-покрытии Номера карточек
Al
AlP
AlFeO3
Fe3O4
FeO(OH)
FeP4
FeAl2O4
Na3AlH6
NaAlSi3O8
Na3HP2O6
Na4P2O7*10H2O
Na(Si3Al)O8
P
P2O5
P4O7
SiO2
SiO2
SiO2
SiP2O7
δ-FeOOH
γ-Al2O3
Mullite
Тип решетки
(4,0787)
(12,470)
[30,24]
[19,629]
[17,536]
[32,471]
[3,894]
[19,1202]
[20,554]
[20,1110]
[8,240]
[10,393]
(2,0266)
(23,1302)
(38,932)
(4,0379)
[16,331]
[34,1382]
[15,563]
[13,87]
[10-425]
(15,776)
GCK
Cub
Ort
Cub
Ort
Ort
Cub
Anr
Mon
Anr
Cub
Ort
Mon
Tet
Cub
Hex
Hex
Cub
Ort
Содержание фазы, %
250 мкм
69,6-69,6
1,2-1,2
0,6-0,6
0,6-0,6
2,1-2,1
4,5 -4,5
1,4-1,4
0,5-0,5
0,4-0,4
4,3-4,3
3,2-3,2
1,7-1,7
16,0-16,0
-
Испытания на износостойкость полученного модифицированного трехслойного покрытия проводились по стандартной методике на машине трения CMT-1 согласно Методическим указаниям РД 50-662-88 в диапазоне давлений, испытываемых исследуемой
пресс-формой (120 кг/см2) (табл. 2 и 3). Испытания производились при температуре 22 °С
и относительной влажности 60 %.
3
BY 14021 C1 2011.02.28
Таблица 2
Режимы проведения испытаний
Нагрузка P, MПa
Скорость v, об/мин
1b
1200
постоянная v = 200
Другие рабочие переменные:
Диск из ШX15 (HRC 60), контробразец из ШХ15 (HRC 60)
Температура T, °С
250
Таблица 3
Испытательное оборудование и средства измерения
№ п/п
1
2
Наименование испытательного оборудования, средств измерений
машина трения CMT-1
весы ВЛР-200
Регистрация результатов испытаний осуществлялась с помощью системы сбора и обработки данных. Система сбора и обработки данных представляет собой ПЭВМ, на которой установлена многофункциональная аналого-цифровая плата Lab PC+ фирмы National
Instruments Corporation. Полученные данные обработаны программой, позволяющей производить оценку, статистическую обработку, расчет и графическую визуализацию данных.
Образцы в виде дисков диаметром 15 мм толщиной 14 мм испытывали при постоянной скорости скольжения 15 об/мин. В большинстве случаев контртелами служили шарики диаметром 10 мм, изготовленные из стали ШX 15 (HRC 40-45) (фиг. 2).
Результаты испытаний на износостойкость пресс-форм из разных сталей с полученным согласно предлагаемому способу покрытием и типовой пресс-формы показали существенное преимущество модифицированной пресс-формы, износостойкость которой по
сравнению с типовым изделием возросла более, чем в 10 раз (табл. 4).
Таблица 4
Результаты испытаний на износ
№
п/п
1
2
3
Износ образца, Износ контртела
Марка материала Метод формирования
К тр.
м/м*10-8
подложки
покрытия
лунка, мм
Сталь 5XHM
АДМ + АМДО
0,17
0,1675
1,7×2,1
Сталь 40X
АДМ + АМДО
0,20
0,2133
1,3×1,5
Сталь 5XHM
без покрытия
1,87
2,1352
0,9×1,6
Источники информации:
1. A.c. SU 1723840, МПК C 23C 14/48, 1997.01.20.
2. Патент RU 2070613, МПК С 23С 14/48, С 23С 14/02, 1996.12.20.
3. Патент JP 2307631, МПК В 21D 28/14, 20.12.1990.
4
BY 14021 C1 2011.02.28
Фиг. 1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
543 Кб
Теги
by14021, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа