Способ подготовки поверхности перед нанесением газотермических покрытий

Способ подготовки поверхности перед нанесением газотермических покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области предварительной подготовки поверхности перед напылением электроискровым легированием и может быть использовано в машиностроении для восстановления и упрочнения деталей. Целью изобретения является улучшение прочности сцепления, условий теплоотвода и снижение остаточных напряжений. Способ включает создание рельефа электроискровым легированием низкомодульными и высокопластичными материалами посредством нанесения дугообразных валиков в направлении, перпендикулярном к направлению сдвиговых нагрузок, действующих на покрытие, причем расстояние между валиками составляет 5 - 10 значений средней ширины валика, а высота его - не менее 2/3 от толщины покрытия. При использовании изобретения прочность покрытия на сдвиг составляет 12 - 14 кг/мм<SP POS="POST">2</SP>

уровень остаточных напряжений в середине локальной зоны и вблизи армирующих валиков - соответственно +3 и от 0 до - 2,5 кг/мм<SP POS="POST">2</SP>. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л1)5 С 23 С 4/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ! (лЭ (,) с

1(Л (21) 4466152/02 (22) 25.07.88 (46) 30.08.91. Бюл, N . 32 (71) Всесоюзное научно-производственное обьединение восстановления деталей "Ремдеталь" (72) Д.Ю,Терехов и Б,М,Соловьев (53) 621.793.7(088.8) (56) Защитные высокотемпературные покрытия. Труды 5-го Всесоюзного совещания по жаростойким покрытиям. Н., Л„1972, с, 100-106.

Хасуй А.Техника напыления.- М.: Металлургия, 1975.с. 16. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к области предварительной подготовки поверхности перед напылением электроискровым легированиИзобретение относится к предварительной подготовке поверхностй перед напылением покрытий электроискровым легированием и может быть использовано в машиностроении для восстановления и упрочнения деталей.

Цель изобретения — улучшение прочности сцепления, условий теплоотвода и снижение остаточных напряжений, Согласно предлагаемому способу перед нанесением гаэотермических покрытий на поверхности изделия создают рельеф электроискровым легированием высокопластичными и низкомодульными материалами посредством нанесения дугообраэных вали„„Я „„1673635 А1 ем и может быть использовано в машиностроении для восстановления и упрочнения деталей. Целью изобретения является улучшение прочности сцепления, условий теплоотвода и снижение остаточных напряжений. Способ включает создание рельефа электроискровым легированием низкомодульными и высокопластичными материалами посредством нанесения дугообразных валиков в направлении, перпендикулярном к направлению сдвиговых нагрузок, действующих на покрытие, причем расстояние между валиками составл-.ет

5-10 зна .ений средней ширины валика, а высотч его — не менее 2/3 от олщины покрытия. При использовании изобр тения прочность покрытия на сдви составляет

12-14 кг/мм; уровень остаточных на;,ряже2, ний в середине локальной зоны и об 13и армирующих валиков — соответственно «3 и от 0 до -2,5 кг/мм . 2 з и. ф-л „, табл

2 ков в направлении, перпендикулярном к направлению сдвиговых нагрузок. дейсъвующих на покрытие, причем расстояние между валиками составляет 5--10 значений средней ширины валика, а высота его — не менее

2/3 от толщины покрытия, при этом ле ирование можно осущес;влять алюминиевыми сплавами типа АМг и AB при рабочем токе

50 — ?ЕАили медным сплавом МНЦ15-20при токе 80 — 100А.

B результате подобной подготовки поверхности покрытие оказывается разделенным в области нижних слоев на дугообразные участки с минимальным Количеством точек концентрации напряже1673635 ния, разделенных между собой пластичными демпфирующими валиками, При этом поле остаточных напряжений локализуется в данных зонах и частично релаксируется на валиках, краевые эффекты в зонах резко снижаются, а само поле остаточных напряжений, направленное перпендикулярно к плоскости вращения детали, снижает опасность отслаивания покрытия при воздействии сдвиговых нагрузок. В то же время валики, имея большую прочность сцепления с подложкой, чем основное покрытие, выполняют армирующую функцию и резко увеличивают допустимую сдвиговую нагрузку на покрытие при трении, Кроме того, разветвленная поверхнбсть армирующей сетки, пронизывающей покрытие почти до поверхности и обладающей высокой теплопроводностью, выполняет роль радиатора в покрытии при эксплуатации, отводя тепло из эоны трения в подложку и предотвращая перегрев покрытия. Задание оптимальной ширины промежутка между валиками определяется наиболее приемлемыми размерами эон. в которых локализуются остаточные напряжения в покрытии, Увеличение размеров этих эон снижает Степень релаксации остаточных напряжений в покрытии и резко ухудшает теплсотвод из покрытия армирующими валиками, а слишком близкое p3cflo ложение валиков способствует наведению сильных остаточных напряжений в подложке в процессе электроискрового легирования, что ухудшает условия адгезии покрытий, Валики не обязательно должны быть плошными и могут состоять иэ последовательности раэновысоких островков нанесенного методом электроискрового легирования металла. Валики выполняют барьерную функцию в покрытии и должны иметь развитую поверхность для отвода тепла в релаксации остаточных напряжений.

Лучшим материалом для подготовки поверхности цветных металлов являются сплавы авиаль АВ или АМг. Кроме того, для деталей иэ черных металлов может быть использован сплав нейзильбер МНЦ15 — 20.

Использование для легирования данных алюминиевых сплавов объясняется их высокими прочностными свойствами в сочетании с пластичностью, которая к тому же мало меняется при закалке сплавов, происходящей в процессе электроискрового легирования, Кроме того. эти сплавы обладают повышенной диффузионной активностью по отношению к основным компонентам гаэотермических покрытий (никелю, железу), что способствует прочной связи покры5

55 тия с армирующим валиком в процессе последующего напыления.

Сплав нейзильбер также имеет высокую прочность, пластичность, адгеэию в процессе легирования, коэффициент линейного расширения, близкий к коэффициенту линейного расширения черных металлов.

Режимы электроискрового легирования. с использованием которых наносятся данные материалы, оптимизированы исходя из необходимости получения валика приемлемой толщины и высоты с развитой поверхностью, прочно сцепившегося с подложкои, при минимальном уровне растягивающих остаточных напряжений в валике, генерируемых процессами фазового перехода при электроискровом легировании, Пример, Подготавливают поверхность и последующее шатунных шеек коленчатого вала двигателя 3M3-53 из высокопрочного чугуна, а затем наносят покрытие, Материалы легирующего электрода — сплавы АМг, АВ, МНЦ" — 15-20.

Нанесение валиков осуществляется маятниковым перемещением вибратора по дуге различного радиуса с одновременным вращением детали при 2 — 3 об/мин. Оптимальным профилем нанесения армирующего валика является такой, при котором дуга образует плавный поворот на расстоянии

2-3 мм от боковой грани, Для измерения остаточных напряжений используют образцы в виде колец толщиной 2 мм и шириной

10 мм. Образцы для измерения прочности сцепления на сдвиг и теплопроводности выполняют в виде цилиндров диаметром 60 мм. Остаточные напряжения измеряют рентгеновским способом на установке ДРОН3,0. В качестве основного покрытия используют порошок ПС-12 НВК-01, в качестве подслоя — порошка ПТ-НА-01 грануляцией 40 — 80 мкм, Результаты испытаний представлены в таблице.

Из приведенных результатов следует, что использование предлагаемого способа позволит создать сетку армирующих основное плазменное покрытие валиков, которые способствуют частичной релаксации и перераспределению остаточных напряжений в покрытии в благоприятном с точки зрения прочности сцепления направлении, эффективному отводу тепла из покрытия в процессе работы его в трущемся сопряжении, резкому увеличению прочности сцепления на сдвиг, Формула изобретения

1. Способ подготовки поверхности перед нанесением гаэотермических покрытии, 1673635 включающий создание рельефа электроискровым легированием высокопластичными и низкомодульными металлами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения 5 прочности сцепления, условий теплоотвода и снижения остаточных напряжений, рельеф создают посредством нанесения дугообразных валиков в направлении. перпендикулярном к направлению сдвиго- 10 вых нагрузок, действующих на покрытие, причем расстояние между валиками составляет от 5 до 10 значений средней ширины

Известный способ

По каэатели

Предла гае мый с посо б

13атериал легирования т I

АВ АИг-3 АИг"3,ИНЦ-13-20 АИг-3

2, 9-5 ° 5

12,5 12,9 12,S

13,6

+2,8

+2,5

+39

-2,5 -2

65-72

100 90

209 126 116

125

126

Составитель А,Купренкова

Редактор Л,Веселовская Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Заказ 2898 Тираж 568 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Прочность основного покрытия на сдвиг, к г/мм2

Уровень остаточных напряжений в середине локальной зоны, к г/мм

Уровень остаточных напряжений вблизи армирукипих валиков, к г/мм

Коэффиц ие и т те плопроводности, Вт/м град

Та бличное з наче ние коэффициента теплопроводности для армируьще ro мате риала при 0 С, Вт/и град валика, а высота его — не менее 2/3 от толщины покрытия.

2, Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве высокопластичных ниэкомодульных металлов берут алюминиевые сплавы типа АМг или АВ и легирование ведут при рабочем тока 50-75 А.

3. Способ поп1,отличающийся тем, что в качестве высокопластичного низкомодульного металла берут медный сплав

МНЦ15-20 и легирование проводят при токе 80-100А.