Способ получения пористых покрытий из металлического порошка Советский патент 1982 года по МПК B22F7/04 

со ел

со со ю

СП Изобретение относятся к области лсфсшковой металлургии и может быт использовано для получения пористы покрытий из металлических порошков Изввстея способ получения покры тий , включающий формование порошке вого слоя на поверхности детали и его последующее спекание. Приложение при спекании внешнего активи pyioaero давления позволяет повысить физико-механические свойства покрытия и его прочность сцепления с основой. Высоких физико- мехайичес ких свойств можно достичь, применяя прием формования слоя покрытия с помощью высокоэнергетического импульсного воздействия, наприыёр взрывное,ударное прессование fl. Этот спосярб Г применяруг в основном для нанесения покрытий на детали простой .формы.Кроме того, применение высоких давлений усложняет процесс формирования слоев высокой пористости. Известен также способ магнитноимпульсного прессования порошков, включающий размещение поро&ка в полость электропроводяшей оболочки и его обжим за счет деформдиии оболочки в импульсном магнитном поле и дуктора 2.Указанный способ позвол Ъолучать порошковые покрытия на деталях. Однако ой не обеспечивает высокой прочности сцепления слоев из-за слабого нагрева порошка в момент прессования, .т.к. оболо ка экранирует импульсное магнитное поле. того, имеются трудности, связанные с удгшением оболочки после прессования. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является способ получения порибтых покрытий из металлического nop., .включаищий нанесение слоя последнего на основу из компактного материала путем формования и нагрев. Для получения пористого покрытия слой из порсшка Формуют ишикерным литьем или прессованием смеси с порообразу «яцими добавками 3.Существенным недостатком данного способа является низкая прочность сцепления покрытия с основой вследствие малой истинной площади контак та частиц в пограничной зоне. Целью описываемого изобретения является повышение прочности сцепления покрытия за счет увеличения его плотности на границе с основой а следовательно, площади контакта в этой зоне. Эта цель достигается тем, что в способе получения пористых покрытий из металлического порошка, включающем нанесение слоя последнего на основу из компактного материала путем формования и нагрев, после наг-« рева оС5чаествляют обработку импульсным магнитным полем с частотой, не превышающей , 1 .o.y.fr где р 4 -10 гн/м , у удельная электропроводность ПОРОШКОВОГО слоя; ti - высота .слоя. Описываемый способ заключается в следующем. Деталь с порошковым слоем устанавливают в рабрчей зоне индуктора, подсоединенного к емкостному накопителю магнитно-импульснОй установки. Разрядный ток, проходя через индуктор, генерирует первичное магнитное поле, которое обуславливает возникновение в порошковом слое пондеромоторных сил, направленных в сторону основания. Распределение электромагнитного давления в слое при гармоническом процессе разряда приближенно оценивается формулой Р {н5-н2(2), (1, . где HQ, И) напряженность магнитного поля соответственно на поверхности слоя и на расстоянии от поверхности. Функция В(2) с увеличением убывает по экспоненциальному законуt () где ,Q - глубина скин-слоя покрытия; u s2Jff - круговая частота разрядных колебаний - удельная электропроводность порошкового слоя. При 2 «Г функция Р практически и. Н равна величине о о . Таким образом, воздействие на порошковый слой магнитного поля приводит к неравномерному уплотнению слоя по высоте у поверхности уплотнения практически не произойдет, у границы же с основанием оно будет максимальным. Часть порошкового слоя, расположенного за пределами .скин-слоя будет уплотняться равномерно вследствиетого, что давление здесь практически постоянно. Следовательно, для придания всему порошковому слою высотой 1i градиента пористости необходимо предусмотреть соблюдение условия tf 1i, из которого определяется частотный диапазон разрядных колебаний f В случае, если f«1/J y-Ь, т.е; глубина проникновения тока f (скин-слой значительно превышает толщину Ь , затухание электромагни ного поля.в.слое мало, что приводи к уменьшению да вления на границе с с основой. Поэтому в данном случае порошковый слой следует подвергать многократному магнитно-импульсному воздействию. При поглощении электромагнитной волны металлом происходит его разо рев вихревыми токами. В пределах г бины проникновения тока f выделяется основная доля джоулава тепла (86-88% ), что дает основание допус тить, что в слое сГ выделяется вся тепловая энергия. Активная удельна поверхностная мощность, поглощаема средой, равна где - удельное сопротивление, С доугой стороны, эта мощность входит в уравнение теплопроводност |I,JA,J.l), (Я dx d 3zV где С - удельная теплоемкость; V - плотность слоя ; t - время. Если учесть кратковременность процесса нагрева и высокую удельну мощность, то в выражении (5 ) влиян теплопроводности можно пренебречь , используя (4) и (5.), нахо дим:r c,v f dt откуда получаем нижеследующее выражение для температуры нагрева слоя в конце действия импульса электромагнитного поля длительност С Vi ifel-Te т,(т} где TQ - начальная температура; ЛТ - приращение температуры в результате воздействия импульса мг1гнитного поля длительностью о. Удельное электросопротивление пористого порошкового слоя можно определить из выргшения у, Г(--П/2) Здесь if - удельное электросопротивление материала порошка;П - пористость порсхякового слоя. Например,при напряженности поля И 2-10 А/М, частоте f « 20 кГц и длительности импульса f (1-5) для пористого бронзового слоя (П 30% ) находим ДТ - 350-850°К. Таким образом, осуществление одного разряда приводит к значительному росту температуры покрытия. Следовательно, если перед магнитноимпульсным воздействием порошковый Слой, нагрет до температуры в диапазоне от Т - дт до Трд, то магнитноимпульсная обработка приведет к плавлению порошка (т р,д - температура плавления материала порсшка. В результате порошковый слой будет сформован наплавкой, при этом его пористость упадет практически до нуля. Из вышесказанного следует, что для получения пористых -покрытий температура предварительного нагрева порошка должна быть ниже значения ТПА -4Т. В случае многократного магнитноимпульсного воздействия (условие «1//Г Хду.Н предварительный нагрев порошка осуществляют до температуры, не превыи/ающей ТплЦ Т-, ., где Tj - приращение температуры слоя при«. i -ом воздействии ; .п - количество воздействий. . И р и А4 е р. Изготавливали биметаллическую втулку с внутренним бронзовым п фошковым слоем Вр ОФ-10 . Для основы бреши стальную заготовку (Сталь 45 ) с внутренним и наружным диаметром соответственно 55 и 65 мм и высотой 42 мм. Слой ТОЛЩИНОЙ 2,2 мм и пористостью 23% формовали напрессовкой под дав- . лением 25 Ша. Нагрев порошка проводили в индукционной установке ЛПЗ-2-67М индуктором, установленным снаружи. .. . В полость заготовки устанавливали индуктсф магнитно-импульсной установки ИГ-70/5, РПИ, Индукционный нагрев слоя произволкли до значения 700-710° К (температура плавления порошка Бр ОФ-1д равна 1210° К). Далее слой обрабатывали импульсным магнитным полем напряженностью 2-10 А/м при длительности импульса 2 10 с.-Часг тота разрядных колебаний составляла 12 кГц. В результате было получено покрытие с распределенной пористостью по толщине, равной 23% у свободной поверхности 12% в среднем сечении и 8% у основания. Прочность сцепления : составляла 120 МПа.

Для сравнения была изготовлена втулка с порошковым слоем однородной

пористости 23%. Прочность сцепления в этом случае составляла 75-78 МПа.

Таким образом, использование описываемого способа позволяет повысить прочность сце1шения в 1,6 - 1,7 раза.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ПОКРЫТИЙ КЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА, включакяций нанесение .слоя последнего на основу из компактного материjала путем формования и нагрев, о т личающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия за счет увеличения его плотности на границе с основой, после :.нагрева осуществляю обработку импульсным магнитным полем с частотой. не превышакжцей .f .j.h п-7 где fJUQt 4 -10 ГН/М| Т - удельная электрбпроводность Q, порошкового слоя; Ь - высота слоя. (Л