Способ нанесения покрытий из порошковых материалов на внутренние поверхности изделий Советский патент 1987 года по МПК B22F7/04 

11

Изобретение относится к порошково металлургии, а именно к способам на- йесения покрытий из порошкообразных материалов, и может быть использовано при упрочнении и восстановлении внутренних поверхностей цилиндрических деталей - тел вращения.

Цель изобретения - повышение качества покрытий.

На фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа при нанесении двухслойных покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей , на фиг.2 - устройство для pea лизации способа нанесения покрытий.

На фиг.1 приведена схема формирования двухслойного покрытия, где F,, и

bH

Ь

. , ц - значения центробежных сил, приложенных к порошковым слоям 1-. и 2,

R... - внутренний радиус покрываемой детали; - толщина первого наносимого

порошкового слоя; &2 - толщина второго слоя Определяем скорость вращения при нанесении двухслойного покрытия, исходя из равенства центробежных сил, т.е.

Рц,

2 Ч

m/,V9

i j.lL К

li -2ll

RO

(1)

де m - масса 1-го порошкового слоя; т,- масса 2-го порошкового слоя, V,- средняя линейная скорость

частиц 1-го порошкового слоя; V- средняя линейная скорость

частиц 2-го порошкового слоя; средний радиус 1-го порошкового слоя;

Rg- средний радиус 2-го порошкового слоя Из (1) найдем-отношение квадратов

Riraz

R;m7

(2)

С учетом соответствующих толщин лоев (2) переписывается в виде 2

/ п о л -

(3)

&)

()

-л,- -J

1 -iiM L SJ-

V „

(Чи

т.

или

Ai

(RbH- 2 )

ity.

Шо.

(4)

(

m.

Так как для линейной скорости вращательного движения верно

V о)К.

(5)

скорость, а

(6)

(5) и (6) в

(4)

Л

(Rj«.)

m

(7)

(

m

где число оборотов для 1-го слоя

п - - -2-го

слоя из условия сохранения определенного значения центробежной силы. При замене R на соответственно & (7) будет иметь вид

1

l5jiu.

(8)

CD Jit.) 2

m.

30

Распишем выражение для масс слоев:

где Y:

V;

г.. 4. V,

-плотность соответствующего слоя материала поровжа,

-его объем.

Так как слой имеет цилиндрическую

форму, -ТО

0

(,

5

V iiH

где Н - высота слоя, л const; R - наружный радиус,- г - внутренний.

V,iiHlR - (R,-A/ 2R,

71 Н

ьн

-f)

Vj €H-(,) - (RbH-Ь,- 2) 1 Н (2К,„ ) 4(2R,-&,- 2л,). (9)

Подставляя (9) и (8), имеем

1

iij.

15 .2 ) Аг. 2 ь

(Rьн-- n(

(10)

Отсюда

i i,

iRiHi 2),ui(2RtH.z&i.)

(R,,-,- |)Y,&, (2К,„-,- 26)

Устройство для реализации способа нанесения покрытий содержит деталь 1, в которую засыпают слои 2 и 3 покрытий содержит деталь 1, в которую засьтают слои 2 и 3 покрытий различной твердости, закрываются крьшкой 4 и поджимаются центром 5. Нагрев осуществляется индуктором 6, а сама деталь закреплена в патроне 7. К торцу патрона 7 крепится зеркало 8, на которое от источника 9 подается световой сигнал, воспринимаемый счетчиком 10 импульсов и поступающий в схему 11 усиления и блок 12 сравнения. Устройство содержит также блок 13 задач и блок 14 управления двигателе 15 постоянного тока (ДПТ).

Измерение температуры осуществляется бесконтактным пирометром 16, связанным с самопишущим регистрирующим прибором 17.

Способ осуществляется следующим образом.

В УЬрочняемую деталь 1 (фиг.2) засьтают слои 2 и 3 порошков (через разрезную легкоплавкую прокладку, которая на фиг.2 не показана),.после чего включают вращение детали и ин- дукционньм нагрев ТВЧ. Во время течения процесса контролируют температуру бесконтактным пирометром 16. Информация о контроле передается на самопишущий регистрирующий прибор 17 и в блок 12 сравнения (БС) для осуществления контроля с заданной температурой.

Одновременно световой сигнал, поступая от источника 9, отражается зеркалом 8 и воспринимается счетчиком 10 импульсов, который через схему усиления подается на блок сравнения для обеспечения требуемого числа оборвтов в сравнении с заданным. Далее сигнал поступает в блок 13 задач и блок 14 управления двигателем постоянного тока, которые регулируют число оборотов двигателя до заданног уровня.

При достижении первого слоя 2 заданной в блоке сравнения температуры спекания слоя с основным материалом (to ), которая измеряется пи(11)

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рометром 16 и регистрируется прибором 17, блок 12 сравнения и блок 13 задач вьщают сигнал блоку 14 управления на изменение чисел оборотов дви-. гателем 15 постоянного тока (ДПТ). Ввиду того, что центробежные силы, действующие на порошковый слой 3 меньше соответствующих сил, действующих на порошковьм слой 2, число оборотов, развиваемое двигателем посто- янного тока, увеличивают. По окончании процесса, время ведения которого установлено блоком 13 задач, подается сигнал на отключение ДПТ и индуктора 6.

Пример реализации способа.

Материал наносимого первого слоя покрытия - СНГН. Материал второго слоя - покрытия бронза БР-ОЦб-6-3.

R 50 мм 5 см - внутренний ра- b и

диус детали;

&. 2 мм 0,2 см- толщина слоя

первого покрытия;

-удельная масса , материала первого слоя;

-удельная масса материала второго слоя,-число оборотов детали при нанесении первого слоя,

2 мм 0, 2 см - толщина слоя

второго покрытия, источник нагрева - индуктор ТБЧ.

При подставлении исходных данных в формулу (11) имеем п 2522 об/мин.

При достижении первого слоя темпе- .ратуры спекания с материалом детали (1050°С) вращают деталь со скоростью 2522 об/мин, температуру в зоне спекания определяют термометром. После нанесения второго слоя выключают источник нагрева и производят механи ческую обработку нанесенного слоя на

токарном станке. I

Использование предлагаемого технического решения обеспечивает возi 7,8 г/см

у, 3 г/см

п 1500 об/мин

можность нанесения двух- и многослойных покрытий из металлических порошг ков на внутренние поверхности деталей различных диаметров (20-250 мм). Причем толщина каждого из слоев может находиться в пределах 0,5-3 мм.

Применение системы измерения температуры позволяет обеспечить управление в процессе упрочнения температурными режимами при нанесении покрытий из порошков различного химического состава, например СНГН, ПГХНСР/ , СРЗ, СР4, и т.д., которые колеблются в достаточно широком диапазоне (800- 1050°).

Система измерения CKOpocfe вращения детали обеспечивает возможность точного контроля числа оборотов детали, и в свою очередь создание требуемой величины центробежных сил на каждый слой наносимого покрытия. Благодаря этому получаются покрытия с высокой равномерностью, плотностью

iJj.

п.

п.

lRib..l2Ruu..)„ об/мин.

л 2

(,- ,-V 2Л,)

де

ЬН 1 Z

внутренний радиус исходной детали,смj

толщина первого слоя покрытия, см;

толщина второго слоя покрытия, см у - удельная масса материала

первого слоя покрытия. Г/см

35

V -

Сталь Бронза 45 БР-ОЦС- 6-6-3

Сталь Бронза 45 БР-ОЦС- 6-6-3

п 1500 nj 2522

2500

и прочностью сцепления с основным ,материал ом

Экспериментальные данные, характеризующие физико-механически свойства покрытий, нанесенных известным - и предложенным способами представлены в таблице. Формулаизобретения

Способ нанесения покрытий из порошковых материалов на внутренние поверхности изделий, включающий засьтку порошка первого и второго слоев в полость детали, ее вращение, нагрев до

температуры спекания порошкового материала первого слоя с деталью, изменение чксла оборотов вращения детали, нагрев до температуры спекания порош- нового материала второго слоя с деталью, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытий, число оборотов при нанесении второго слоя п J определяют из соотношения

V - удельная масса материала второго слоя покрытия, г/см,

число оборотов детали при нанесении первого слоя покрытия , об/мин.

1050

9-11

5...7

50

1050

6-8

9...12

50

2

SL

иг.1

-ПЗМЩ

Редактор Г. Гербер

Составитель Т. Шевелева

Техредам. Ход анич Корректор Г.Решетник

Заказ 6180/16Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Яроектная, 4

(риг.2

Изобретение относится к способу нанесения покрытий из порошковых материалов. Цель изобретения - повьгае- ние качества нанесения двухслойных покрытий. Сущность способа заключается в том, что при нанесении слоев последовательно число оборотов детали изменяется до значения, определяемого из формулы вес материала второго слоя покрытия, g п - число оборотов детали при нанесении первого слоя покрытия; п,- число оборотов детали при нанесении второго слоя покрытия. 2 ил, 1 табл. СО 05 :о