Способ армирования металлического покрытия при послойном лазерном синтезе Российский патент 2018 года по МПК B32B15/14 B23K26/342 B23K26/144 

Описание патента на изобретение RU2672970C2

Изобретение относится к способам послойной лазерной наплавки порошковых материалов на поверхность металлической заготовки, к способам аддитивных технологий для создания анизотропных композитных материалов.

Из уровня техники известен способ формирования дискретного износостойкого покрытия на детали для лазерной наплавки (RU 2562584 С1 от 22.07.2014).

Недостатком данного способа является получение наплавленного изотропного покрытия, в котором его свойства одинаковы во всех направлениях.

Задачей изобретения является создание способа послойного лазерного синтеза, позволяющего осуществлять возможность регулирования анизотропии упругих и прочностных свойств при заданной схеме нагрузок и благодаря известному расположению армирующего наполнителя, получить анизотропные структуры, обладающие желаемыми механическими характеристиками в любом направлении с возможностью усиления особо нагруженных участков.

Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в получении наплавленного покрытия с анизотропными свойствами за счет предварительного нанесения армирующего наполнителя в виде нитей или сетки на наплавляемую поверхность подложки (детали) с последующей лазерной наплавкой присадочного материала со сканированием излучения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг, 1 показана схема способа армирования покрытия при газопорошковой лазерной наплавке, где наплавляемая поверхность подложки 1, армирующий наполнитель 2, сфокусированный лазерный луч 3, газопорошковая смесь 4, коаксиальное сопло 5, наплавленный слой 6.

Способ армирования металлического покрытия при послойном лазерном синтезе состоит в следующем: на наплавляемую поверхность подложки 1 с помощью клеевого или другого фиксирующего состава наносится армирующий наполнитель 2, в виде отдельных нитей или сетки. Сфокусированный лазерный луч 3 сканируется перпендикулярно направлению перемещения наплавляемой поверхности подложки 1. Газопорошковая смесь 4, состоящая из присадочного материала и защитного газа подается через коаксиальное сопло 5 в зону обработки. Таким образом, лазерный луч на наплавляемой поверхности 1 через промежутки между нитями армирующего наполнителя 2 инициирует ванну расплава, в которую вдувается порошковый присадочный материал. Порошковый материал плавится и после кристаллизации формирует наплавленный слой 6 в то время, пока зона обработки находится в области лазерного воздействия, луч многократно проходит, наращивая слой за слоем за каждый период. Таким образом, армирующий наполнитель 2, после образования покрытия занимает место в теле наплавленного слоя 6 в зоне перехода от основного материала подложки 1 к наплавленному слою 6.

Ширина сканирования лазерного луча устанавливается из расчета 50-100 диаметра нити армирующего наполнителя 2.

Ориентация армирующего наполнителя 2 выбирается в зависимости от направления усиления особо нагруженных участков наплавляемого покрытия и может использоваться в виде нитей, укладываемых параллельно или перпендикулярно или под углом к направлению движения при наплавке. Нити армирующего наполнителя 2 укладываются с шагом равным 15-20 диаметров используемой нити. Армирующий наполнитель может покрываться слоем вещества, имеющего более высокую адгезию к наплавляемому покрытию, чем его материал.

В качестве армирующего наполнителя 2 выбирается материал с температурой плавления (испарения) выше температуры плавления подложки 1 и присадочного материала. Так для наплавки подложки из ст. 45 сплавом Ni-Cr-B-Si в качестве формирующего наполнителя может быть использовано углеродное волокно.

Вместо коаксиального сопла 5 может быть использовано боковое сопло.

Использование способа армирования металлического покрытия при послойном лазерном синтезе позволит осуществлять возможность регулирования анизотропии упругих и прочностных свойств при заданной схеме нагрузок, благодаря известному расположению армирующего наполнителя и получить анизотропные структуры, обладающие желаемыми механическими характеристиками в любом направлении с возможностью усиления особо нагруженных участков.

Похожие патенты RU2672970C2

название год авторы номер документа
Способ получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения 2017
  • Зябрев Игорь Александрович
  • Кравченков Антон Николаевич
  • Порошин Валерий Владимирович
RU2688969C2
Способ лазерной наплавки покрытий на образец и устройство для его осуществления 2017
  • Гильмутдинов Альберт Харисович
  • Горунов Андрей Игоревич
RU2656906C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2013
  • Григорьев Сергей Николаевич
  • Тарасова Татьяна Васильевна
  • Попова Екатерина Вячеславовна
  • Смуров Игорь Юрьевич
RU2542199C1
СПОСОБ ЧЕТЫРЕХСОПЛОВОЙ ГАЗОПОРОШКОВОЙ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ РАСХОДА ПОРОШКА 2016
  • Афанасьев Николай Александрович
  • Букато Владимир Казимирович
  • Жмуренков Артём Германович
  • Кривогубец Сергей Константинович
  • Носырев Николай Алексеевич
  • Стешенкова Наталия Алексеевна
  • Цибульский Игорь Александрович
RU2660499C2
Способ сверхзвуковой лазерной наплавки порошковых материалов и устройство его реализующее 2018
  • Нагулин Константин Юрьевич
  • Исхаков Фанис Рустэмович
  • Гильмутдинов Альберт Харисович
RU2676064C1
Способ роботизированной лазерной наплавки для изделий из штамповой стали 2023
  • Малолетов Александр Васильевич
  • Сатдаров Тимур Рафикович
RU2820294C1
Способ лазерной газопорошковой наплавки защитных покрытий 2020
  • Гоц Александр Николаевич
  • Гусев Дмитрий Сергеевич
  • Завитков Алексей Викторович
  • Кочуев Дмитрий Андреевич
  • Люхтер Александр Борисович
  • Родионов Дмитрий Викторович
RU2759102C1
СПОСОБ РЕМОНТА КОЖУХА ТЕРМОПАРЫ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ 2020
  • Ермолаев Александр Сергеевич
  • Котельников Альберт Викторович
  • Фурсенко Евгений Николаевич
  • Иванов Артем Михайлович
  • Тарасов Александр Алексеевич
RU2738181C1
Способ лазерно-порошковой наплавки валов электродвигателя 2020
  • Лодков Дмитрий Геннадьевич
  • Максимов Сергей Владимирович
  • Соколов Дмитрий Владимирович
RU2754335C1
СПОСОБ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ 2020
  • Ионов Александр Викторович
  • Чирков Анатолий Михайлович
  • Ланев Роман Анатольевич
RU2751403C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 672 970 C2

Реферат патента 2018 года Способ армирования металлического покрытия при послойном лазерном синтезе

Изобретение относится к способу армирования металлического покрытия при послойном лазерном синтезе. Техническим результатом изобретения является получение наплавленного покрытия с анизотропными свойствами. Предварительно наносят армирующий наполнитель в виде нитей на наплавляемую поверхность подложки с последующей лазерной наплавкой присадочного материала. При этом нити армирующего наполнителя укладывают с шагом, равным 15-20 диаметров используемой нити, а ширину сканирования лазерного луча устанавливают равной 50-100 диаметров нити армирующего наполнителя. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 672 970 C2

1. Способ армирования металлического покрытия при послойном лазерном синтезе, включающий наплавку лазерным лучом с подачей присадочного материала в ванну расплава посредством коаксиального сопла, плавление материала лазерным лучом и получение на подложке слоя наплавленного материала, отличающийся тем, что предварительно на наплавляемую поверхность подложки укладывают армирующий наполнитель в виде нитей с шагом, равным 15-20 диаметров нити, а последующую наплавку присадочного материала осуществляют путем сканирования лазерного луча с шириной сканирования, равной 50-100 диаметров нити армирующего наполнителя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве армирующего наполнителя выбирают материал с температурой плавления или испарения выше температуры плавления подложки и присадочного материала

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что армирующий наполнитель укладывают параллельно направлению движения лазерного луча при наплавке.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что армирующий наполнитель укладывают перпендикулярно направлению движения лазерного луча при наплавке.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что армирующий наполнитель укладывают под углом к направлению движения лазерного луча при наплавке.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что армирующий наполнитель укладывают в виде сетки.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нить армирующего наполнителя покрывают слоем вещества, имеющего более высокую адгезию к наплавляемому покрытию.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2672970C2

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДИСКРЕТНОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ДЕТАЛИ 2014
  • Асютин Роман Дмитриевич
  • Григорьянц Александр Григорьевич
  • Колчанов Дмитрий Сергеевич
  • Мисюров Александр Иванович
  • Самарин Петр Евгеньевич
  • Ставертий Антон Яковлевич
  • Третьяков Роман Сергеевич
  • Трушников Алексей Николаевич
  • Холопов Андрей Андреевич
  • Шиганов Игорь Николаевич
RU2562584C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ 2005
  • Обабков Николай Васильевич
  • Галлямов Ринат Толгатович
  • Бекетов Аскольд Рафаилович
  • Аржакин Анатолий Николаевич
  • Пирожков Игорь Николаевич
  • Изгагин Георгий Борисович
RU2299126C1
RU 2006107867 А, 20.09.2007
Теплоизоляционный материал 1974
  • Панин Алексей Сергеевич
  • Фадеев Николай Иванович
  • Лавровская Мария Александровна
  • Назаревский Николай Иванович
  • Каган Дмитрий Филиппович
  • Цогоев Борис Магомедович
  • Кукушкин Александр Иванович
  • Крищик Владимир Игнатьевич
  • Лазуренко Лариса Романовна
SU494499A1
АРМИРОВАННЫЙ СТАЛЬНОЙ СЕТКОЙ ПРОКЛАДОЧНЫЙМАТЕРИАЛ 1969
SU420639A1
JP 2007167884 A, 05.07.2007.

RU 2 672 970 C2

Авторы

Зябрев Игорь Александрович

Кравченков Антон Николаевич

Порошин Валерий Владимирович

Богданов Александр Владимирович

Даты

2018-11-21Публикация

2017-02-21Подача