Способ получения многослойных покрытий на восстанавливаемых деталях Советский патент 1989 года по МПК B23P6/00 C23C28/00 

1

Изобретение относится к ремонтному производству, в частности к восстановлению изношенных деталей и узлов оборудования водного, автомобильного и железнодорожного транспорта.

Цель изобретения - повьшхение качества восстановления деталей из легкоокисляющихся сталей и сплавов путем повьш1ения прочности сцепления и износостойкости покрытий при воздействии ударных нагрузок и вибрр.ций.

Способ заключается в следующем.

Производят плазменное напыление порошка, например никеля-алюминия,на восстанавливаемую деталь из легкоокисляющегося сплава, толщину слоя выбирают в пределах 0,5-0,9 мм. Затем оплавляют нанесенный слой электроэроэионным методом в режиме эрозии. После чего осуществляют нара- (цивание основного слоя необходимого Состава тем же электроэрозионным ме- тодом в режиме легирования.

Эффект повышения прочности сцепления газотермических покрытий, наносимых на легкоокисляющиеся сплавы, при воздействии электрических импульсов основан на локальном плавлении границ между металлом и окисной пленкой, имеющих повышенное электрическое сопротивление.

При проведении эрозии на оптималь- вых; режимах значительного разрушения покрытия на наблюдается, а преоблада- ;ет эффект плавления в контактной зоне. Это связано с высокой температурой плавления материалов, применяв- мых для нанесения покрытий, и низкой плотностью покрытий. При эрозионной обработке толщина покрытия уменьша- ;ётся на величину не более 0,2 мм.Оп- :тимальная толщина покры гия перед электроэрозионной обработкой должна быть в пределах 0,5-0,9 мм. Нижний предел установлен из условия обеспечения необходимой толщины покрытия . после восстановления, при толщине покрытий более 0,9 мм эффект контактного плавления не наблюдается, покрытия могут отслаиваться из-за наличия в них внутренних напряжений.

При использовании электроэрозион- ной обработки можно регулировать состав, а следовательно, износостойкост поверхностного основного слоя покрытий. Это с.войство позволяет применят для напыпения материалы, не содержа- щие дорогих и дефицитных компонентов а нужные характеристики поверхности обеспечиваются з а счет легирования поверхностного слоя п окрытия. После такой обработки заключающийся в осе Дании легирующего сплава в порах и микропустотах покрытия, повьшзается его плотность и уменьшается щерохо- ватость. При этом шероховатость первого слоя является фактором, повышаю щим прочность сцепления наносимого электроэрозионной обработкой легирующего сплава с покрытием.

Проведение электроэрозионной об- работки в два этапа, вначале в режиме эрозии, а затем в режиме легирования, повьшаетг/ износостойкость и уменьшает отслаивание покрытий.

о

5 0 5 0

Q

0

Пример. Производили плазменное напьшение порошка марки ПН85Ю15 на образцы из алюминиевого сплава марки Д1, Напьшение производили на установке УПУ-ЗД С использованием в качестве плазмообразующего газа аргона с добавкой 10% водорода на режимах: ток 320-350А, напряжение холостого хода 160 В, напряжение на дуге 55-60 В, дистанция напыления 120 мм.

Напьшенные образцы подвергали электроэрозионной обработке на режимах, приведенных в таблице

Исследовалось влияние ЭЗО на адгезионную прочность по результатам штифтовой пробы и износостойкость. Оценка износостойкости производилась по результатам испытаний на машине трения СМЦ-1 и вибрационной машине К-1 .

Как показали исследования, электроэрозионное оплавление газотермических покрытий является осуществимым при нанесении покрытий на окисные пленки легкоокисляющихся металлов и сплавов, т.е. в случае, когда известные способы оплавления осуществить не представляется возможным. При электроэрозионном оплавлении удается в 2-7 раз повысить адгезионную прочность газотермических покрытий.

Многослойное покрытие, состоящее из напьшенного подслоя и электроэрозионного слоя, обладает следующими

свойствами. I

Поверхностный слой является сплавом промежуточного состава, образованным расплавляемым в процессе обработки расходуемым электродом и частицами покрытия. При этом удается увеличить износостойкость поверхностного слоя по сравнению с поверхностным слоем, полученным газотермическим напьшением, так как частички напьшенного покрытия имеют низкую ко- гезионную прочность, а сам способ напьшения имеет ограниченные возможности по легированию. Низкая когези- онная прочность напыленного покрытия приводит к их отслаиванию, попаданию в зазор между сопряженными деталями и снижению ресурса оборудования,особенно в случае действия вибрации и ударных нагрузок. Полученный электро- эрозионйым легированием слой имеет большую прочность сцепления с напыленным подслоем и большую когезион- ную прочность, что приводит к повьше- нию износостойкости многослойного покрытия. Проведение электроэрозионного легирования никель-алюминиевого покрытия ПТЮ5Н повышает в 2-3 раза за- диростойкость многослойного покрытия и в 2-3 раза снижает его износ.

Электроэрозионная обработка позв о- ляет получать композитные покрытия нового каркасного типа за счет избирательного оплавления и последующего легирования.

Такие покрытия обладают комплексом новых свойств и, в частности, лучше, чем традиционные покрытия воспринимают ударные и знакопеременные нагрузки, прикладываемые к детали с покрытием.

Таким образом, предлагаемый способ делает возможным процесс восстановления деталей, на которых при использовании известных способов не : удается получить покрытия с высокой адгезией и износостойкостью.

s

0

5

Формула.изобретения

1.Способ получения многослойных покрытий на восстанавливаемых деталях, при котором производят нанесение первого интерметаллидного слоя газотермическим методом, а затем наращивают основной слой, отличающийся тем, что, с целью повышения качества восстановления деталей из легкоокисляюпшхся сталей и сплавов путем повьшения адгезионной

и когезионной прочности и износостойкости покрытия при воздействии внешнего трения, ударных нагрузок и вибраций, первый слой наносят толщиной 0,5-0,9 мм, а затем оплавляют его, при этом оплавление и последующее нанесение основного слоя производят методом электроэрозионной обработки в два этапа, соответственно в режиме эрозии и в режиме легирования.

2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что в качестве напыляемого материала первого слоя используют экзотермический порошок алюминий-никель.

Изобретение относится к ремонтному производству, к восстановлению изношенных деталей оборудования водного, автомобильного и железнодорожного транспорта. Цель изобретения повьш1ение прочности сцепления и износостойкости газотермических покры- .тий, наносимых на легкоокисляющиеся металлы и сплавы. Производят электро- зроэионную обработку газотермических покрытий. При обработке доминирующим является не эрозия, а процесс плавления на поверхности контакта окисной пленки.и основного металла. Наносят покрытие толщиной 0,5-0,9 мм. Обработку покрытия проводят последовательно в два этапа: эрозия и легирование. Процессу легирования способствует развитая поверхность покрытия. После такой обработки уменьшается шероховатость покрытий, повышается адгезионная и когезионная проч ность. Образуется многослойное покрытие, но при этом исключается использование для напыления материалов, содержащих дорогие и дефицитные компоненты. В качестве ннтерметаллидного материала используют порошок - алюминий - никель. Способ позволяет проводить восстановление деталей из легкоокисляющихся сплавов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. to (Л с О) СП tc №0 р5

Эрозия Графит, МПГ-6 Обратная Круг 0 20

Легиро- ВК8

вание БрОФ6-4 Обратная Квадрат 4x4

20 120 2,2-10 1,2 32 0,02

.-S