СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2012 года по МПК C23C24/04 B23H9/00 

Описание патента на изобретение RU2450087C2

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на поверхности изделий, а именно к газодинамическим способам нанесения покрытий с использованием неорганического порошка, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности при восстановлении формы и размеров металлических деталей, изготовлении и ремонте изделий, требующих герметичности, повышенной коррозионной стойкости, жаростойкости и адгезионно-когезионной прочности.

Известен способ нанесения покрытий (патент РФ №2306368, МПК C23C 24/04, 2006) [1], заключающийся в подаче абразивного порошкового материала с размером частиц 30-300 мкм, нагреве сжатого воздуха, подаче его в сверхзвуковое сопло, формировании в сопле сверхзвукового воздушного потока, подаче в поток порошкового материала в сопле сверхзвуковым потоком и направлении его на поверхность обрабатываемого изделия, причем перед обработкой детали абразивным порошковым материалом на поверхность детали наносят флюс со временем активности 0,2-0,25 часа, содержащий до 30% хлористого аммония NH4Cl, до 70% хлористого цинка ZnCl2 и до 2% перманганата калия KMnO4, и осуществляют нагрев поверхности по флюсу горелкой с окислительным пламенем до температуры (0,14-0,2)·Тпл, где Тпл - температура плавления чугуна.

Недостатком данного способа является низкая адгезионная прочность покрытия на чугунных деталях и усложненный технологический процесс.

Технический результат направлен на увеличение адгезионной прочности газодинамических покрытий на чугунных деталях и сокращение времени на технологический процесс.

Технический результат достигается тем, что в способе нанесения покрытия на чугунные детали, включающем нагрев сжатого воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в поток порошкового материала, предназначенного для формирования покрытия, и направление его на поверхность обрабатываемого изделия, причем перед нанесением покрытия на поверхность детали с помощью оборудования для электроискровой обработки наносится слой нихрома Х20Н80 ГОСТ 12766-90 электродом ⌀4 мм при силе тока 6 А, частоте вибрации электрода 250 Гц, времени обработки 0,5 мин/см2.

Отличительными признаками от прототипа является то, что перед нанесением покрытия на поверхность детали с помощью установки для электроискровой обработки наносится слой нихрома Х20Н80 ГОСТ 12766-90 электродом ⌀4 мм при силе тока 6 А, частоте вибрации электрода 250 Гц, времени обработки 0,5 мин/см2.

Заявленный способ соответствует категории «новизна» и позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенное отличие».

На фиг.1 приведена схема процесса нанесения покрытия с применением электроискровой обработки. На фиг.2 - зависимость адгезионной прочности газодинамического покрытия от шероховатости (Rz) и от марки электрода.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность восстанавливаемой чугунной детали 1 наносится с помощью оборудования для электроискровой обработки слой 2 нихрома Х20Н80 ГОСТ 12766-90 электродом 3 при силе тока 6 А, частоте вибрации электрода 250 Гц, времени обработки 0,5 мин/см2 (табл.1), при электроискровой обработке деталей изменяются физико-механические свойства материала и микрогеометрия поверхности, которая характеризуется продольными и поперечными параметрами профиля, определяющими его несущую способность. [2] К ним согласно ГОСТ 2789-73 относятся высота (На, мкм), радиус (RB, мкм), шаг волны - среднее расстояние между неровностями (Sm, мкм), высотные микронеровности профиля (Rmax, Rz, Rp и Ra, мкм), средний радиус закругления вершин (r, мкм), число пятен фактического контакта (nг), средняя площадь секущих сегментов (Aср, мм2), после этого на образовавшийся слой 2 наносят газодинамическое покрытие 4 с помощью оборудования «ДИМЕТ 403», разработанного и изготовляемого Обнинским центром порошкового напыления [3].

Вследствие вышеизложенного можно сделать вывод, что при нанесении на поверхность чугунной детали предложенного слоя нихрома изменяются физико-механические свойства материала и микрогеометрия поверхности. Нанесенный на рабочую поверхность детали слой имеет прочную связь с основой, так как его образование сопровождается химическим и диффузным процессами, и, как следствие, увеличение адгезионной прочности газодинамических покрытий.

Пример реализации способа.

С использованием оборудования типа «БИТ 4» и «ДИМЕТ-403» восстанавливались образцы, вырезанные из чугунного картера раздаточной коробки (СЧ28) автомобиля УрАЛ 4320. При этом наносилось алюминий-цинковое покрытие толщиной 200-400 мкм. Порошковый материал, предназначенный для формирования покрытия, содержал порошок алюминия с размером частиц 1-50 мкм, порошок цинка с размером частиц 1-100 мкм и порошок карбида кремния с размером частиц 1-60 мкм. Сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло нагревался до температуры 400°C, статистическое давление в месте ввода порошка в сопло поддерживалось 0,8-0,9 атм. [1]. На стадии подготовки поверхности на образцы наносился слой из нихрома Х20Н80 ГОСТ 12766-90 электродом ⌀4 мм толщиной 40-50 мкм. После его нанесения визуально наблюдалось изменение свойств поверхности и появление шероховатости подложки. Результаты определения адгезионной прочности для всех образцов представлены в таблице 1, а зависимость адгезионной прочности от шероховатости (Rz) и марки электрода представлены на фиг.2.

Таким образом, из приведенного выше примера и при реализации заявляемого способа подготовки поверхности основы лучшая адгезионная прочность напыленных газодинамических покрытий на чугунной основе по сравнению с прототипом, установленная по клеевой методике, составляет 44,9 МПа, при применении электроискровой наплавки нихрома Х20Н80 ГОСТ 12766-90 электродом ⌀4 мм на 7-ом энергетическом режиме установки (сила тока 6 А), частота вибрации электрода 250 Гц, время обработки 0,5 мин/см2.

Источники информации

1. Пат. 2306368 Российская Федерация, МПК C23C 24/04 Способ нанесения покрытий [Текст] / Куприянов Г.В.; заявитель и патентообладатель РВАИ (RU). - №2006114201; заявл. 25.04.2006; опубл. 20.09.2007, Бюл. №26, - 4 с.: ил.

2. «Восстановление отверстий коренных опор блоков цилиндров двигателей КАМАЗ комбинированным способом» Материалы международной научно-технической конференции, 2001 г. [Текст]: А.В.Котин, П.В.Сенин, А.П.Грузинцев, С.Б.Сысуев, С.С.Кисняшкин - Саранск: Мордовский гос. университет, 2001. С.28-31 - Библиогр.: с.452.

3. Каширин А.И. Технология газодинамического нанесения металлических покрытий [Текст] / А.И.Каширин, Т.В.Буздыгар, А.В.Шкодкин // Сварщик. - 2003. - №6. С.23-25.

Таблица 1 Результаты определения адгезионной прочности газодинамических покрытий при применении предложенного способа подготовки поверхности основы № п/п Толщина напыленного слоя, мкм Материал эл-да, размер, мм Энергетический режим установки Рабочий ток, А Шероховатость нанесенного слоя, Rz Толщина нанесенного слоя, мкм Адгезионная прочность, МПа Прото-
тип
200-400 нет нет нет нет нет 6,4
1 200-400 Cu, 8*4 2 2 12 5-10 13,9 2 200-400 Cu, 8*4 4 4 35 15-25 19,9 3 200-400 Cu, 8*4 7 6 50 15-25 28,3 4 200-400 Cu, 8*4 9 8,5 68 45-55 20,1 5 200-400 Al 11, ⌀4 2 2 11 5-10 15,3 6 200-400 Al 11, ⌀4 4 4 33 15-25 18,9 7 200-400 Al 11, ⌀4 7 6 45 45-55 23,9 8 200-400 Al 11, ⌀4 9 8,5 70 75-85 19,2 9 200-400 БрОС 9-4, 4*3 2 2 11 5-10 16,9 10 200-400 БрОС 9-4, 4*3 4 4 33 0,15 28,1 11 200-400 БрОС 9-4, 4*3 7 6 49 25-35 33,8 12 200-400 БрОС 9-4, 4*3 9 8,5 69 55-65 26,5 13 200-400 Х20Н80 ⌀4 2 2 10 5-10 25,3 14 200-400 Х20Н80 ⌀4 4 4 32 15-25 36,8 15 200-400 Х20Н80 ⌀4 7 6 53 45-55 44,9 16 200-400 Х20Н80 ⌀4 9 8,5 73 65-75 38,7

Похожие патенты RU2450087C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 2006
  • Коберниченко Анатолий Борисович
  • Куприянов Георгий Владимирович
  • Пшеничкин Николай Иванович
  • Конин Дмитрий Иванович
  • Горелов Антон Юрьевич
  • Кузнецов Сергей Геннадьевич
RU2306368C1
Способ восстановления титановых деталей 2019
  • Котов Александр Петрович
  • Куприянов Георгий Владимирович
RU2742861C2
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОРЕННЫХ ОПОР БЛОКОВ ДВИГАТЕЛЕЙ 2014
  • Сенин Пётр Васильевич
  • Раков Николай Викторович
  • Величко Сергей Анатольевич
RU2552613C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЯХ 2007
  • Котин Александр Владимирович
  • Сивцов Валерий Николаевич
RU2360777C1
Способ восстановления нижней головки шатуна 2023
  • Раков Николай Викторович
  • Сенин Петр Васильевич
  • Величко Сергей Анатольевич
  • Ионов Павел Александрович
  • Пьянзов Сергей Владимирович
RU2821250C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 2001
  • Каширин А.И.
  • Шкодкин А.В.
  • Клюев О.Ф.
  • Буздыгар Т.В.
RU2205897C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ 2004
  • Колобов Юрий Романович
  • Кашин Олег Александрович
  • Винокуров Владимир Алексеевич
  • Найдёнкин Евгений Владимирович
RU2271913C2
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЯХ 2002
  • Котин А.В.
  • Бурумкулов Ф.Х.
  • Сенин П.В.
  • Грузинцев А.П.
  • Кисняшкин С.С.
  • Сысуев С.Б.
RU2220834C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ДЕТАЛИ ИЗ ЧУГУНА И СТАЛИ 2020
  • Панков Владимир Петрович
  • Ковалев Вячеслав Данилович
  • Панков Денис Владимирович
  • Румянцев Сергей Васильевич
  • Медведев Валерий Иванович
  • Баженов Анатолий Вячеславович
  • Табырца Владимир Иванович
RU2751499C1
Способ получения композиционного порошкового материала для нанесения функциональных покрытий с высокой износостойкостью 2023
  • Фармаковский Борис Владимирович
  • Геращенков Дмитрий Анатольевич
  • Васильев Алексей Филиппович
  • Бобкова Татьяна Игоревна
  • Быстров Руслан Юрьевич
  • Самоделкин Евгений Александрович
  • Шакиров Иван Викторович
  • Коркина Маргарита Александровна
RU2816077C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 450 087 C2

Реферат патента 2012 года СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на поверхности чугунных изделий с использованием неорганического порошка и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности при восстановлении формы и размеров металлических деталей, изготовлении и ремонте изделий, требующих герметичности, повышенной коррозионной стойкости, жаростойкости и адгезионно-кргезионной прочности. Технический результат - увеличение адгезионной прочности газодинамических покрытий на деталях. Способ включает нагрев сжатого воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в поток порошкового материала, содержащего порошки алюминия, цинка и карбида кремния, направление его на поверхность обрабатываемого изделия для формирования покрытия. При этом перед формированием покрытия на поверхность детали с помощью оборудования для электроискровой обработки наносится слой нихрома Х20Н80 ГОСТ 12766-90 электродом ⌀ 4 мм при силе тока 6 А, частоте вибрации электрода 250 Гц, время обработки 0,5 мин/см2. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 450 087 C2

Способ нанесения покрытия на чугунные детали, включающий нагрев сжатого воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в поток порошкового материала, содержащего порошки алюминия, цинка и карбида кремния, направление его на поверхность обрабатываемой детали для формирования покрытия, отличающийся тем, что перед нанесением покрытия на поверхность детали с помощью оборудования для электроискровой обработки наносится слой нихрома Х20Н80 ГОСТ 12766-90 электродом ⌀ 4 мм при силе тока 6 А, частоте вибрации электрода 250 Гц, времени обработки 0,5 мин/см2.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2450087C2

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 2006
  • Коберниченко Анатолий Борисович
  • Куприянов Георгий Владимирович
  • Пшеничкин Николай Иванович
  • Конин Дмитрий Иванович
  • Горелов Антон Юрьевич
  • Кузнецов Сергей Геннадьевич
RU2306368C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЯХ 2002
  • Котин А.В.
  • Бурумкулов Ф.Х.
  • Сенин П.В.
  • Грузинцев А.П.
  • Кисняшкин С.С.
  • Сысуев С.Б.
RU2220834C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 2001
  • Каширин А.И.
  • Шкодкин А.В.
  • Клюев О.Ф.
  • Буздыгар Т.В.
RU2205897C1
Топчак-трактор для канатной вспашки 1923
  • Берман С.Л.
SU2002A1
Печь-кухня, могущая работать, как самостоятельно, так и в комбинации с разного рода нагревательными приборами 1921
  • Богач В.И.
SU10A1

RU 2 450 087 C2

Авторы

Ухалин Александр Сергеевич

Конин Дмитрий Иванович

Куприянов Георгий Владимирович

Трямкин Валерий Викторович

Грачев Константин Евгеньевич

Григорьев Александр Иванович

Новиков Георгий Валерьевич

Сизоненко Владимир Николаевич

Сергиюк Сергей Юрьевич

Даты

2012-05-10Публикация

2010-05-12Подача