СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ НАПЛАВКИ Российский патент 2000 года по МПК C23C24/10 

Изобретение относится к области наплавки, а именно к способам электронно-лучевой наплавки преимущественно плоских длинномерных поверхностей. и может быть использовано как для изготовления, так и для восстановления инструмента, применяемого в деревообработке, для рубки электрического кабеля или для резки бумаги.

Известен способ формирования защитного покрытия на поверхности металлической детали, в котором на защищаемую поверхность напыляют порошковый защитный материал, а затем оплавляют его электронным пучком в вакууме (см. Авторское свидетельство СССР N 167771, кл. В 23 К 15/00,1991).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе из-за неравномерности толщины слоя напыленного покрытия невозможно обеспечить глубину оплавления, точно соответствующую толщине этого напыленного слоя, что обязательно скажется на качестве получаемого покрытия. При оплавлении на глубину, меньшую толщины напыленного слоя, покрытие будет отслаиваться из-за наличия между основой и оплавленным покрытием слоя с малой адгезией к основе. При оплавлении на глубину, превышающую толщину напыленного слоя, материал покрытия изменит свой химсостав, что скажется на уменьшении твердости покрытия. Кроме этого, применение двух технологических операций: напыления и оплавления удорожает технологию получения покрытий.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ электронно-лучевой наплавки, в котором на поверхности изделия создают зону оплавления электронным лучом с линейной разверткой, наплавляемый порошковый материал подают в зону оплавления, а наплавляемому изделию сообщают перемещение (см. заявку N 930055909, кл. В 23 К 15/00). Данный способ принят за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании технического способа, принятого за прототип, относится то, что известный способ применим только для наплавки на тела вращения. При многопроходной наплавке на плоские изделия, наплавка ведется только при перемещении изделия в одну сторону, обратный проход будет "холостым", так как система подачи порошка предполагает одностороннее движение наплавляемой детали. Кроме этого, в прототипе порошок подается в зону действия первой линии развертки электронного луча в направлении перемещения изделия. При этом значительная доля порошкового материала на промежутке расстояния от выходного отверстия желоба подачи порошка до наплавляемой детали пересекает электронный пучок, развернутый в линию поперек движения изделия. При этом порошок испытывает двойное воздействие со стороны электронного пучка. Часть порошка разлетится под действием электростатических сил вследствие заряда порошинок рассеянными и отраженными электронами, и еще часть порошка разлетится, не достигнув ванны расплава, вследствие реактивных сил, возникающих при испарении материала с поверхности гранулы в тот момент, когда она попадает под действие электронного пучка.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение производительности и экономичности способа электронно-лучевой наплавки вследствие повышения коэффициента использования наплавляемого порошкового материала при сохранении качества наплавленного износостойкого слоя на поверхности изделия. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предложенном способе электронно-лучевой наплавки на поверхности наплавляемого изделия создают зону расплава электронным лучом с линейной разверткой в виде нескольких параллельных линий, наплавляемый порошковый материал подают в зону расплава, а наплавляемому изделию сообщают перемещение. Особенность заключается в том, что наплавляемый порошковый материал подают в промежуток между линиями развертки, а порошковому материалу сообщают направление подачи, перпендикулярное относительно перемещения наплавляемого изделия.

При изменении направления подачи наплавляемого порошкового материала коэффициент использования порошка увеличивается за счет того, что порошок, направленный в промежуток между линиями, не заряжается под действием электронного пучка и почти весь усваивается жидкой ванной расплава. Кроме этого, смена направления подачи порошка на перпендикулярное относительно перемещения изделия дает возможность вести многопроходную наплавку длинномерных плоских изделий при возвратно-поступательном движении последних.

Способ электронно-лучевой наплавки реализован на базе сварочной электронно-лучевой установки ЭЛУ-5, дополнительно оборудованной порошковым питателем и блоком развертки луча. Для наплавки используются промышленные порошковые материалы, например: ПГ-10Н-01, ПГ-12Н-01 ТУ 48-19-383-90 или ПГ-УС-25 ГОСТ 21448- 75. Наплавка происходит путем подачи порошкового материала с помощью порошкового питателя в зону расплава, создаваемую электронным лучом с линейной разверткой, которая формируется с помощью блока развертки луча. Наплавке подвергались детали запорной арматуры высокого давления, защитные рубашки валов, ножи для рубки электрического кабеля. Твердость покрытия при наплавке порошками ПГ-10Н-01 и ПГ-УС-25 составила 60HRC, а ПГ-12Н-01 - 46HRC.

Проведенные эксперименты показали, что при смене направления подачи порошка на перпендикулярное относительно перемещения изделия и при подаче порошка в промежуток между линиями развертки, коэффициент использования порошка увеличился с 50 до 70%, а из-за исключения "холостого" прохода производительность процесса увеличилась в два раза.

Изобретение относится к электронно-лучевой наплавке преимущественно плоских длинномерных изделий и может быть использовано для изготовления и восстановления инструмента, применяемого при деревообработке, для рубки электрического кабеля или для резки бумаги. Способ включает создание на поверхности изделия зоны расплава электронным лучом с линейной разверткой в виде нескольких параллельных линий, подачу в зону расплава в промежуток между линиями развертки порошкового материала в направлении, перпендикулярном относительно перемещения наплавляемого изделия. Изобретение позволяет повысить производительность и экономичность процесса за счет повышения коэффициента использования наплавляемого порошкового материала.

Способ электронно-лучевой наплавки, при котором на поверхности наплавляемого изделия создают зону расплава электронным лучом с линейной разверткой в виде нескольких параллельных линий, наплавляемый порошковый материал подают в зону расплава, а наплавляемому изделию сообщают перемещение, отличающийся тем, что наплавляемый порошковый материал подают в промежуток между линиями развертки, а порошковому материалу сообщают направление подачи, перпендикулярное относительно перемещения наплавляемого изделия.