Способ получения тугоплавких покрытий Советский патент 1992 года по МПК B22F7/04 C22C1/04 

Изобретение относится к металлургии, а точнее к получению покрытий.

Известен способ наплавки воздействием плазмой с присадочной проволокой.

Наиболее близким к предлагаемому является способ плазменной наплавки с подачей тугоплавкого присадочного порошка в сварочную ванну. Недостатком способа является сравнительно большая энергоемкость.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем нанесения покрытий толщиной 0,5-2,0 мм.

Цель достигается тем. что на поверхность детали наносят спрессованный поро- шок, содержащий компоненты экзотермической реакции, источником тепла возбуждают в порошке волну горения и перемещают источник тепла синхронно с распространяющейся в порошке волной горения.

На фиг.1 и 2 показана схема реализации способа; на фиг.З - то же, с использованием лазера.

На блок-схеме, поясняющей предлагаемый способ, изображены блок 1 - химическая реакция с выделением тепла, компонентов спрессованного порошка, нанесенного на поверхность детали, блок 2 экзотермическая реакция, возникающая в результате локального прогрева смеси до необходимой температуры, блок 3 - процесс синхронного перемещения источника тепла с распространяющейся волной горения.

Реализация способа может быть осуществлена согласно фиг.2, на которой изображены детали 4, источник 5 постоянного тока, один из полюсов которого соединен с деталью 4, а другой - с электродом, расположенным параллельно поверхности детали 4 и снабженным выступом 7. Кроме того, устройство содержит систему электромагнитов, расположенных вдоль электрода 6 (не изображены), создающих магнитное поле, силовые линии 8 которого направлены так, как указано на фиг.З. На деталь 4 наносится слой спрессованного порошка 9, состоящего из компонентов экзотермической реакции, таких как титан, бор.

Кроме того, согласно фиг.З реализация способа может быть осуществлена с использованием лазера 10 и поворотного зеркала 11, соединенного с электромотором (не изображен).

Способ реализуется следующим образом.

(Л

с

о

аш&

На поверхность детали 4 наносят слой спрессованного порошка 9, компоненты которого вступают в химическую реакцию с большим выделением тепла. Затем источником тепла создают локальный прогрев смеси до температуры, достаточной для начала экзотермической реакции. При этом в слое порошка 9 покрытия формируют волну горения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), Однако данная реакция проходит в тонком слое порошка 9 из-за больших потерь тепла в детали, поскольку теплопотери пропорциональны поверхности, а количество выделяющегося тепла пропорционально объему. Поэтому необходим подвод тепла извне для поддержания волны горения в слое порошка 9 покрытия. Это осуществляется перемещением источника тепла синхронно с распространяющейся волной горения, так как необходим подвод лишь разницы тепла, которая уходит при теплопотерях в вещество детали, а в основном, используется энергия экзотермической реакции, энергоемкость способа получения тугоплавких покрытий снижается.

При пропускании электрического тока от источника 5 питания между электродом 6 и деталью 4 в месте выступа 7 происходит дуговой разряд. При этом слой спрессованного порошка 9 локально прогревается до температуры, достаточной для начала экзотермической реакции (тыс.град). В слое спрессованного порошка 9 формируется и распространяется волна горения-самораспространяющийся высокотемпературный синтез, в данном случае диборида Tntana. Для компенсации теплопотерь в детали, т.е. для поддержания процесса твёрдого горения, источник тепла - дуговой разряд - перемещаем вдоль поверхности детали. Это осуществляется следующим образом.

Электрический ток, протекающий по дуге между деталью 4 и электродом 6, взаимодействует с магнитным полем, создаваемым системой электромагнитов, что порождает силу, подчиняющуюся закону Апперо, которая обеспечивает перемещение электрической дуги вдоль поверхности детали 4.

Изменить скорость движения дуги можно, изменяя напряженность магнитного поля либо создавая бегущее магнитное поле. В последнем случае электрическая дуга будет

двигаться со скоростью бегущего магнитного поля. Создавать бегущее магнитное поле можно, последовательно переключая электромагнит.

При реализации способа при использовании в качестве источника тепла лазера 10 его луч (пунктир) локально нагревает слой порошка до температуры, достаточной для начала изотермической реакции. В слое спрессованного порошка 9 формируется и

распространяется волна горения. Компенсация тепловых потерь в деталь, а значит поддержание СЭС процесса и управление им, осуществляется перемещением луча лазера 10 вдоль поверхности детали 4 со скоростью, задаваемой скоростью поворота зеркала 11.

Таким способом можно получить покрытия из карбида титана, нитрида кремния, дибеленида вольфрама, никелида алюминия, никелида титана, нитридов многих металлов.

Данным способом можно получить покрытия различной толщины, в том числе и достаточно тонкие.

По сравнению со способом плазменной наплавки с подачей присадочного порошка в сварочную ванну предлагаемый способ является менее энергоемким для компенсации теплопотерь в детали и, в основном,

используется тепло изотермической реак- ции синтеза.

Формула изобретения Способ получения тугоплавких покры-,

тий, включающий нанесение на поверхность изделия экзотермической смеси, воспламенение источником тепла и термообработку в режиме горения, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа путем нанесения покрытий толщиной 0,5-2 мм, после воспламенения источник тепла перемещают синхронно с фронтом горения вдоль поверхности изделия.

Сущность способа: на поверхность изделия наносят экзотермическую смесь, воспламеняют ее источником тепла, который перемещают синхронно с фронтом горения вдоль поверхности изделия. 3 ил.

У

ш.