СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ДЕТАЛИ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1997 года по МПК C23C4/12 C23C24/04 

Изобретение относится к способам изготовления и восстановления изношенных поверхностей деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, работающих в парах трения.

Известен способ плазменного напыления упрочняющего покрытия, включающий дробеструйную обработку поверхности детали и последующее напыление покрытия (см. Костиков и др. Плазменные покрытия. М. Металлургия, 1978 г. с.160).

Недостатком способа является перегрев основы до температуры более 100^oC и появлению межкристаллитной коррозии в условиях повышенных нагрузок и коррозионных сред (соляного тумана) и низкая прочность сцепления.

Известен способ плазменного напыления упрочняющего покрытия на детали из алюминиевых сплавов, включающий подготовку деталей под напыление и плазменное напыление упрочняющего покрытия (см. Д.М.Карпинос и др. Газотермическое напыление покрытий на алюминиевые сплавы. Порошковая металлургия, N 12, 1988 г. стр.37-40).

Недостатком данного способа также является низкая прочность сцепления покрытия с основным материалом и нагрев подложки до температуры, превышающей 100^oC, что приводит к появлению межкристаллитной коррозии в условиях повышенных нагрузок и коррозионных сред (соляного тумана) и, как следствие растрескиванию основы.

Наиболее близки из известных к предложенному по достигаемому результату является способ восстановления деталей детонационным методом, включающий механическую обработку поверхности изношенного участка, обезжиривание бензином или ацетоном, дробеструйную обработку поверхности детали и последующее детонационное напыление упрочняющего покрытия (см. Л.И.Зверев и др. Детонационное напыление покрытий, судостроения, Л. 1979, с.105-110).

Недостатком данного способа является то, что при напылении покрытия температура подложки достигает 200^oC и приводит к образованию межкристаллитной коррозии в алюминиевых деформируемых сплавах в условиях повышенных нагрузок и коррозионных сред (соляного тумана).

Целью предлагаемого изобретения является снижение температуры нагрева поверхности алюминиевых деформируемых сплавов во время напыления упрочняющего покрытия и исключения возможности появления межкристаллитной коррозии.

Поставленная цель достигается тем, что в способе нанесения упрочняющего покрытия на детали из алюминиевых деформируемых сплавов, включающем дробеструйную обработку поверхности детали, детонационное напыление покрытия в соответствии с предлагаемым изобретением напыление осуществляют сериями детонационных выстрелов, причем каждая серия включает 10-20 выстрелов, при этом время между сериями составляет 0,5-3,0 мин, кроме того, непрерывно производят обдувку подложки сжатым воздухом давлением 2-4 атм.

Напыление сериями детонационных выстрелов с регламентируемым количеством выстрелов в серии, регламентируемым временем между сериями выстрелов, непрерывная обдувка подложки сжатым воздухом с регламентируемым давлением составляют "существенные отличия" предлагаемого изобретения.

При эксплуатации деталей самолетов из алюминиевых деформируемых сплавов при работе в парах трения их поверхность изнашивается на величину до 0,5 мм. Для их восстановления необходимо нанести упрочняющие покрытия и при этом не допустить нагрев поверхности до температур более 100^oC, так как при этом в алюминиевых деформируемых сплавах развивается межкристаллитная коррозия, которая приводит к растрескиванию.

Технических решений со сходными признаками обнаружено не было.

Способ осуществляется следующим образом:
Изношенную поверхность подвергают механической обработке, дробеструят и обезжиривают бензином или ацетоном. Детонационное напыление осуществляют сериями выстрелов. После осуществления серии, включающей 10-20 выстрелов, делается пауза 0,5-3,0 мин, после которой осуществляется следующая серия, включающая то же количество выстрелов, и так далее до напыления покрытия требуемой толщины. При этом подложка непрерывно обдувается сжатым воздухом давлением 2-4 атм. и охлаждает ее как при напылении, так и во время пауз между сериями выстрелов.

При детонационном напылении с сериями, включающими менее 10 выстрелов имеет место низкая производительность процесса. Осуществление детонационного напыления сериями, включающими более 20 выстрелов приводит к нагреву подложки до температуры более 100^oC и возникновению межкристаллитной коррозии в условиях повышенных нагрузок и коррозионных сред (соляного тумана).

При времени между сериями выстрелов менее 0,5 мин подложка не успевает охлаждаться до комнатной температуры, которая является исходной для начала детонационного напыления в предлагаемом способе. При времени между сериями выстрелов более 3,0 мин наблюдается низкая производительность процесса.

Обдувка подложки давлением сжатого воздухом менее 2 атм не дает быстрого эффекта ее охлаждения, а обдувка подложки давлением более 4 атм приводит к сдуванию потока частиц порошка при детонационном напылении и, как следствие, значительной неровности поверхности покрытия.

Пример реализации способа.

При эксплуатации тяг управления самолета из сплава Д-16 в месте контакта с роликами появляется выработка глубиной до 0,5 мм.

Восстановление изношенной поверхности осуществляют следующим образом:
механическую обработку осуществляют с помощью шлифовальных головок (круги войлочные с накаткой абразивным порошком (электрокорундом) зернистостью N 25-16, N 10-6, N 5-5 по ГОСТ 3647-80) вдоль волокон материала Д-16, т.е. параллельно оси тяги до выведения острых углов.

Дробеструйную обработку осуществляют электрокорундом марок 23А.25А, 14А или карбидом кремния 53С.55С (зернистостью 40.63).

Протирку поверхности подложки осуществляют непосредственно перед напылением салфеткой из бязи хлопчатобумажной, отбеленной, смоченной ацетоном ГОСТ 2768-84.

Детонационное напыление покрытия на основе NiAl типа ПН85Ю15 осуществляют на установке АДК-1 "Прометей".

Режимы детонационного напыления:
расход кислорода, л/мин 15-19
расход ацетилена, л/мин 15-18
расход азота, л/мин 8-11
расход азота порошка л/мин 1-5
расстояние от среза сопла до подложки, мм 190±20
Согласно справочника по авиационным материалам (т.2 Цветные сплавы, часть 1, алюминиевые сплавы, издание 5, 1965 г. стр.107) и требованиям Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ) сплав Д-16Т не рекомендуется нагревать до температуры более 100^oC, так как в результате этого в деталях из этих сплавов при эксплуатации возникает межкристаллитная коррозия.

На стадии разработки технологического процесса при напылении на образцы из сплава Д-16 покрытия толщиной 0,5 мм было установлено, что подложка разогревается до температуры 200^oC. Обдувка сжатым воздухом позволила снизить температуру подложки, при этом оптимальным было принято давление 4 атм (табл.1).

Однако после 21 выстрела температура подложки достигла температуры более 100^oC (фиг.1). При повторном напылении на другом образце после 20 выстрелов была сделана пауза. Замеры температуры подложки во время паузы представлены на фиг. 2 (при замере температуры использовали термопару хромель-копель, потенциометр ПП-63 класса 0,05 и градировочную таблицу по ГОСТ 3044-84). Оптимальным была принята пауза 1 мин. После паузы вновь проводили серию детонационного напыления в 20 выстрелов и паузу 1 мин и так до напыления покрытия толщиной 0,5 мм. При этом температура подложки не превышала 100^oC (фиг. 3). Образцы с покрытиями помещали в камеру с соляным туманом и создавали на покрытие повышенные нагрузки. Результаты металлографических исследований образцов с покрытиями, прошедшими эти испытания показали, что под покрытием межкристаллитная коррозия не развивалась
После восстановления тяги управления самолета сериями по 20 выстрелов с промежутками в 1 мин и обдувкой сжатым воздухом давлением 4 атм проводили механическую обработку восстановленной поверхности до чертежного размера.

Восстановление тяги испытывались на самолете Ил-76.

Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает восстановление деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, работающих в парах трения в условиях коррозионных сред (соляного тумана).

Способ нанесения упрочняющего покрытия на детали из алюминиевых деформируемых сплавов включает механическую обработку поверхности изношенного участка, обезжиривание бензином или ацетоном, дробеструйную обработку, детонационное напыление сериями по 10-20 выстрелов с промежутками в 0,5-3,0 мин с непрерывным обдувом подложки сжатым воздухом давлением 2-4 атм. 3 ил., 1 табл.

Способ нанесения упрочняющего покрытия на детали из алюминиевых деформируемых сплавов, включающий механическую обработку поверхности изношенного участка, обезжиривание бензином или ацетоном, дробеструйную обработку и последующее детонационное напыление, отличающийся тем, что детонационное напыление осуществляют сериями выстрелов, причем каждая серия включает 10 20 выстрелов, время между сериями составляет 0,5 3,0 мин, при этом непрерывно производят обдувку подложки сжатым воздухом давлением 2 4 атм.