Способ нанесения покрытия и его варианты Советский патент 1984 года по МПК B23P1/18 

2. Способ нанесения покрытия на поверхность детали путем последовательного возбуждения разрядов в многокаскадной электродной системе через среду дисперсного материала с использованием .стержневого электрода, подключенного к источнику питания, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия с основой в замкнутом

объеме, который ограничивают поверхностью детали, включенной в цепь источника питания, возбуждают искровые разряды с задержкой начала разряда следующего каскада по отношению к началу разряда предыдущего каскада в интервале (0,8-1,1)Т , где длительность разряда предьщущего каскада, при плотности энергии в разрядном объеме 3-5 Дж/мм,

1. Способ нанесения покрытия на поверхность детали путем послеП -- ..П .1 - r--. --;;.,i до1вательного возбуждения разрядов в многокаскадной электродной системе с использованием стержневого электрода, подключенного к источнику питания, отличающийся тем, что, с. целью повышения прочности сцепления покрытия с основой в замкнутом объеме, который ог)аничивают поверхностью детали, включенной в цепь источника питания, возбуждают искровые разряды с задержкой начала разряда следующего каскада по отношению к началу разряда предыдущего каскада в интервале

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и, в частности, может быть использовано при электроискровом нанесении покрытий на поверхности деталей.

Известен способ нанесения покрытия на поверхность детали путем последовательного возбуждения разрядов в многоканальной электродной системе с включением детали в цепь источника питания, что позволяет увеличит зону контакта газового потока с положительным столбом дуги, за счет чего возможен нагрев газа до более высокой температуры С 1.

Недостатком известно го способа является низкий коэффициент переноса эродированного материала за счет его распыления по причине незамкнутости разрядных объемов, что приводи к интенсивному теплообмену газоразрядной плазмы с окружающей средой и тем самым резко понижает ее температуру и кинетическую энергию переносимых частиц. В этих условиях в эродированном материале в большом количестве присутствует капельно-жидкая фаза. Все это ухудшает равномерность плотность покрытия и его сцепляемост с покрываемой поверхностью.

Кроме того, незамкнутость разрядных объектов является причиной химического взаимодействия эродированного материала с элементами межэлектродной среды, что приводит к образованию окислов и нитридов. Это ослабляет взаимодействие вновь поступающих на поверхность порций материала с уже нанесенными и способствует

охрупчиванию и разрушению сформированного слоя.

Известен также способ нанесения покрытий из тугоплавких порошков, которые подают в плазменную струю дугового плазмотрона, при этом Деталь располагают на расстоянии 10-30 мм от торца плазмотрона С2. Покрытия, получаемые этим способом также обладают малой прочностью сцепления (2-8 кг/мм), причем в результате интенсивного теплообмена с окружающей средой невозможно локальное превышение температуры выше

температуры плавления материала подложки и дисперсного материала.

Цель изобретения - повышение прочности сцепления покрытия с основой детали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нанесения покрытия на поверхность детали путем последовательного возбуждения разрядов Ь многокаскадной электродной

системе с включением детали в цепь источника питания, искровые разряды возбуждают в замкнутом объеме с задержкой начала разряда следующего каскада в интервале (1,5-2)Г,- ,

где tj - длительность разряда предыдущего каскада, при этом плотность энергии в разрядном объеме каждого каскада выбирают в пределах 1-ЗДж/мм.

Кроме того, при нанесении порошковых направляющих материалов возбуждают искровые разряды ограниченного сечения в замкнутом объеме с задержкой начала разряда следующего каскада по отношению к началу разряда предьщущего каскада в интервале

(0,8-1,1)Т,- при плотности энергии в разрядном объеме 3-5 Дж/мм.

Возбуждение разрядов ограниченно сечения в замкнутом объеме приводит к многократному отражению возникших при разряде ударных волн, что способствует увеличению эрозии за счет .дополнительного выброса размягченного и жидкого материала электродов после прекращения действия разряда, и диспергированию капельно-жидкой фазы в потоке наносимого материала.

С другой стороны, замкнутый объем исключает теплообмен с окружающей средой. Это приводит к резкому повышению температуры внутри объема ( 10000 с), что в сочетании с концентрацией энергии в канале разрядов каждого каскада системы и с„указанной плотностью энергии в первом разрядном объеме 1-3 Дж/мм приводит к увеличению в потоке газоразрядной плазмы количества паров и ионов, а также к увеличению его скорости.

Исследования показывают, что ведение процесса при плотности энергии выходящей за указанный предел, в одном случае приводит к недостаточному переводу капельно-жидкой фазы в паровую ( Дж/мм), что отрицательно сказывается, как на качеств покрытия, так и на его сцепляемость с подложкой; в другом (3 Дж/мм) к сокращению ресурса работы электродов за счет интенсивного воздействия ударных волн, больших температур и высокоскоростных потоков плазмы.

В связи с тем, что процесс эрозии электродов (поступление материала с электродов в разрядньй объем происходит в течение (1,5-2,0) Т с, разряд во втором каскаде возбуждают с задержкой, равной указанному времени, что обеспечивает его воздействие на весь эродированный материал первого каскада: дополнительный подогрев, увеличение скорости частиц, - что, как было указано, интенсифицирует процесс и способствует получению качественных покрытий с высокой адгезионной связью с подложкой.

При формировании покрытия из непроводящих материалов (второй вариант) процесс ведут путем подачи дисперсного материала в разрядный объем первого каскада, который увеличивают в 2,0-2,5 раза. В качестве

материала покрытия используют, например, окиси алюминия или циркония дибориды титана или циркония. Для этих материалов характерны высокие температура плавления и теплота испарения.

Как показали исследования, в этом случае плотность энергии в объеме первого каскада выбирают в интервале 3-5 J K/MM, чем обеспечивают перевод необходимого количества материала покрытия в паровую фазу, при выходе за указанный преде в одном случае ( 4 3 Дж/мм) интенсивность процесс, резко снижается, а качество покрытия ухудшается, ибо в материале покрытия, транспортируемом газоразрядной плазмой, присутствует в основном капельно-жидкая фаза, кинетическая энергия частиц мала; во втором ( 5 Дж/мм) как и при осуществлении процесса компактными электродами, резко .снижается ресурс работы электродов.

Задержка возбуждения и разряда во втором каскаде системы равна (0,8-1,1) . Это обеспечивает полное использование тепловых и электродинамических возможностей разряда первого каскада и воздействие разряда второго каскада на весь транспортируемый материал покрытия.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа.

На поверхность обрабатываемой детали 1 из стали 45 направляют эрозионную плазму, которую возбуждают в первом разрядном объеме, образованном стержневым электродом 2 и электродом-шайбой 3. Последние изготовлены из материала, предназначенного для формирования покрытияникеля. Далее плазма поступает с транспортируемым материалом в разрядный объем второго каскада, образованного электродами - шайбами 3 и диэлектрической втулкой А, разряд в котором возбуждают с задержкой, выбираемой из интервала (1,5-2,0) Т Аналогично направляют плазму в разрядный объем третьего каскада, образованного электродом-шайбой 3, электродом-деталью 1 и диэлектрической втулкой 4.

Указанная электродная система размещена в металлическом корпусе, от которого стержневой электрод 2

j 1092029

изолирован с помощью прижимной -стали 45 из никеля по известному

диэлектрической втулки.способу привес образца за один цикл

При формировании неметаллических0,8 мг, равномерность покрытия покрытий в разрядный промежуток42/18 мкм, пористость 6%, сцепляепервого каскада вводится порошок .5 мость 8,2 кгс/мм. Al-O- Задержка разряда во второмИспользование предлагаемого спокаскаде равняется 80 мкс, а разряд-соба позволяет по сравнению с известный объем первого каскада - 24 мм.ным повысить производительность проВ лабораторных условиях предлага-цесса в 5-7 раз и качество покрытия

емый способ осуществляют с использо- за счет увеличения равномерности

ванием генератора RC.в 2-2,5 раза, а также снизить порисВ проведенных экспериментах потость в 2-3 раза и увеличить сцепляполучению покрытия на образцах иземость с подложкой в 1,5-1,7 раза.