КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-ПОРОШКОВОЙ НАПЛАВКИ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛИ МАШИН, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ПОРОШОК КАРБИДА ВОЛЬФРАМА И КАРБИДА ТИТАНА Российский патент 2009 года по МПК B23K35/32 C23C4/04 

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для создания износостойких покрытий в условиях массового, серийного и единичного производства.

Порошковая композиция для плазменно-порошковой наплавки износостойких покрытий для деталей машин, подверженных абразивному износу, состоит из порошков на основе железа. Свойства покрытий деталей машин, подверженных интенсивному изнашиванию, зависят, прежде всего, от твердости высокотвердых составляющих и от свойств матрицы (Кудинов В.В. и др. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М.: Машиностроение, 1981, с.192).

Недостатком этой композиции порошков для плазменно-порошковой наплавки является то, что износостойкость покрытий относительно невысока.

Задача предлагаемого изобретения состоит в использовании относительно дешевых твердосплавных порошковых материалов, незагрязненных продуктами изнашивания механических частей измельчителя.

Поставленная задача решается тем, что порошок, содержащий карбид вольфрама и карбид титана, для использования в композициях для плазменно-порошковой наплавки износостойких покрытий на детали машин получен путем электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6 в керосине и имеет средний размер частиц 35-40 мкм.

Технологическая установка для получения порошков из отходов твердых сплавов состоит из источника питания искровыми разрядами, реактора и системы управления. В реакторе между электродами находятся гранулы - куски сплава произвольной формы и размеров. Электроды изготавливаются из диспергируемого материала. Межэлектродный промежуток заполняется керосином так, что слой гранул погружен в эту жидкость.

Соприкасаясь, гранулы образуют множество электрических контактов, соединенных в межэлектродном промежутке последовательно-параллельно. Один разрядный импульс между электродами вызывает в слое гранул, погруженных в рабочую жидкость, искрение во многих местах. В местах контакта материал гранул может быть не только расплавлен, но и доведен до более высоких температур, при которых возможно испарение и взрывное удаление материала. При этом частицы вещества отрываются от поверхности гранул и мгновенно охлаждаются жидкостью. В результате электрической эрозии возникают частицы преимущественно сферической формы.

Пример

На экспериментальной установке института электродинамики академии наук Украины диспергировали твердый сплав марки Т15К6 в керосине при следующих режимах: напряжение на электродах U=90 В, сила тока l=1 А, частота следования импульсов f 1000 Гц.

Полученные порошки из отходов твердого сплава марки Т15К6, содержащего 6% кобальта, 15% карбида титана и 79% карбида вольфрама, обладают хорошей текучестью и имеют в основном сферическую и эллиптическую форму размером от 2 до 60 мкм. В своей структуре эти порошки содержат высокотвердые фазы - карбиды α-WC, W₂C, и TiC, твердость которых выше твердости абразива.

После получения порошка на установке его очищают от керосина бензином, а затем прокаливают в течение 20 минут в печи при 200°С. Далее твердосплавный порошок сортируют по размерам частиц на вибросите.

Полученный таким образом порошок со средним размером частиц 35-40 мкм добавляют в количестве 9-11% (по массе) к промышленной композиции.

При промышленном опробовании композиции порошков использовалась технология плазменной твердосплавной порошковой наплавки для шеек коленчатых валов дизельных двигателей СМД-18, вышедших из последних ремонтных размеров. В качестве порошкового наплавочного материала использовалась промышленная смесь композиции порошков производства Тульского завода «Полема» (7 объемов ПЖ Н4Д2М + 2 объема HP Х11НГЮРС + 1 объем ПР Г4СР), изготовленных по ТУ 14-22-26-90 с добавлением порошка, являющегося продуктом электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6 в керосине со средним размером частиц 35-40 мкм и массовым соотношением в общей композиции, равным 9-11%.

Композиция для плазменно-порошковой наплавки износостойких покрытий на детали машин, включающая порошок карбида вольфрама и карбида титана, полученный путем электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6 в керосине, опробован в условиях баз автотранспортного предприятия и сельхозтехники для восстановления коленчатых валов двигателей автотракторной техники и обеспечил повышение ресурса восстановленных деталей в среднем на 20%.

Изобретение может быть использовано для создания износостойких покрытий на деталях машин, подверженных интенсивному изнашиванию в условиях массового, серийного и единичного производства. В композиции использован порошок карбида вольфрама и карбида титана, полученный путем электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6 в керосине. Средний размер частиц составляет 35-40 мкм. Порошки, полученные из отходов твердого сплава марки Т15К6, не загрязнены продуктами изнашивания механических частей измельчителя, значительно дешевле промышленно выпускаемых, а по физико-механическим свойствам не уступают им. В своей структуре эти порошки содержат высокотвердые фазы - карбиды α-WC, W₂C и TiC, твердость которых выше твердости абразива. Одновременно решается проблема утилизация отходов твердого сплава Т15К6.

Порошок для использования в композициях для плазменно-порошковой наплавки износостойких покрытий на детали машин, содержащий карбид вольфрама и карбид титана, отличающийся тем, что он получен путем электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6 в керосине и имеет средний размер частиц 35-40 мкм.