×
25.08.2017
217.015.c991

СПОСОБ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области нанесения покрытий и может быть использовано для упрочнения режущего инструмента и металлических деталей машин. Способ плазменного нанесения покрытия на металлическую заготовку включает нагрев поверхности заготовки и плазменное напыление слоя покрытия на ее поверхность, при этом осуществляют нагрев участка поверхности, на который наносят покрытие, плазменной струей до температуры, при которой размер расширенного тепловым потоком участка поверхности будет равен размеру наносимого покрытия на упомянутом участке при температуре напыления, после нанесения требуемого слоя напыление прекращают и измеряют температуру поверхности покрытия и температуру поверхности заготовки на границе напыленного слоя и устраняют разницу в температурах путем регулирования подачи охлаждающей среды на границу раздела напыленного слоя и заготовки до их остывания. Изобретение направлено на повышение качества покрытия за счет улучшения адгезии наносимого слоя. 2 пр., 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемый способ относится к области машиностроения и может быть использован для упрочнения режущего инструмента и металлических деталей машин.

Известен способ [1, стр. 435] нанесения покрытий ионно-плазменным напылением, по которому перед нанесением покрытия заготовку нагревают.

Недостатком способа является неконтролируемый нагрев заготовки, что вызывает дефекты покрытия в виде растрескивания, отслаивания, особенно при использовании покрытий с коэффициентом термического расширения, сильно отличающего от такого же параметра материала заготовки.

Известен способ [1, стр. 436] охлаждения заготовок с покрытием, по которому нагретую заготовку и покрытие охлаждают при различных скоростях охлаждения.

Недостатком способа является отсутствие регулирования расхождения между температурой покрытия и заготовки в месте расположения покрытия, что вызывает различную скорость укорачивания при охлаждении участка заготовки и покрытия, появление растрескиваний и отслоений покрытия.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ [1, стр. 438] нанесения покрытия, при котором перед нанесением покрытия на первом этапе процесса материал нагревают и далее на него плазменным потоком напыляют из нужного материала слой покрытия.

К недостаткам способа относится нагрев заготовки из любого материала до предельной температуры (вплоть до оплавления), что не позволяет начать нанесение покрытия на расширенную тепловым потоком поверхность до получения размера, равного размеру наносимого покрытия в начале процесса, и вызывает нарушение адгезии и трещинообразование покрытия после его остывания с заготовкой, а скорость остывания поверхности заготовки в зоне покрытия не связана со скоростью остывания покрытия, что также вызывает нарушение качества покрытия.

Изобретение направлено на повышение качества покрытий, наносимых плазменным напылением для упрочнения инструмента и металлических деталей машин.

Способ осуществляют путем нагрева участка поверхности, на который наносят покрытие, при этом нагрев осуществляют плазменной струей до температуры, при которой размер расширенного тепловым потоком участка поверхности будет равен размеру наносимого покрытия на упомянутом участке при температуре напыления, после напыления требуемого слоя напыление прекращают, измеряют температуру поверхности покрытия и температуру поверхности заготовки на границе напыленного слоя и устраняют разницу в температурах путем регулирования подачи охлаждающей среды на границу напыленного слоя и заготовки до их остывания.

Сущность способа поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 приведена схема выполнения способа, на фиг. 2 показано изменение температуры заготовки и покрытия при остывании без регулирования температуры.

Для осуществления способа используют плазмотрон, включающий верхнюю часть 1 и нижнюю часть 2. В верхней части 1 установлен катод 3, способный перемещаться при настройке плазменной струи 4 вдоль оси верхней части 1. Катод 3 соединен с источником тока 5, который подает ток на нижнюю часть 2, служащую анодом плазмотрона. На заготовку 6 напыляют слой покрытия 7. Процесс происходит в среде плазмообразующего газа 8, поступающего в плазмотрон через патрубок 9 к плазменной струе 4 и к заготовке 6. Расход газа регулируется клапаном 10, управляемым блоком преобразования 11 сигналов о температуре к клапану 10 и временем напыления слоя покрытия 7. Температура на поверхности покрытия 7 (кривая 1 на фиг. 2) замеряется безинерционным бесконтактным датчиком 12, а на поверхности заготовки 6 на границе участка напыления покрытия 7 (кривая 2 на фиг. 2) измеряют таким же датчиком 13. Между кривыми 1 и 2 может образоваться разница температур ΔT.

Верхняя часть 1 отделена от нижней части 2 диэлектрической прокладкой 14. Для управления плазменной струей 4 применяется магнитное устройство 15.

Способ осуществляют следующим образом: через патрубок 9 (фиг. 1) подают плазмообразующий газ 8, расход которого регулируется клапаном 10. Газ 8 поступает (показано стрелками на фиг. 1) в пространство между верхней частью 1 и нижней частью 2 плазмотрона, далее к плазменной струе 4 и к месту напыления слоя поверхности 7 на заготовку 6. Катод 3 регулируют относительно нижней части 2, служащей анодом, на расстояние, обеспечивающее стабильное горение плазменной струи 4. Для этого от источника тока 5 на катод 3, нижнюю часть 2, разделенные прокладкой 14, подают постоянный ток. Плазменную струю 4 регулируют магнитным полем устройства 15. Температуру нагрева поверхности заготовки 6 перед напылением слоя покрытия 7 измеряют датчиком 13, откуда сигнал поступает в блок преобразования 11.

Под действием плазменной струи 4 в зоне напыления слоя покрытия 7 поверхность заготовки 6 расширяется до величины, которую имеет на этом же участке покрытие 7 при температуре напыления. Сигнал о достижении такой температуры от датчика 13 поступает на блок преобразования 11, откуда поступает сигнал на начало напыления слоя покрытия 7. После напыления требуемого слоя напыление покрытия 7 прекращают, замеряют температуру покрытия датчиком 12 и заготовки 6 на границе участка напыления датчиком 13, передают замеры на блок преобразования 11, в котором результаты измерений сравниваются (фиг. 2), оценивается разница температур ΔT, на клапан 10 подаются команды на увеличение или снижение расхода газа 8 через патрубок 9 к заготовке 6, которая без такого регулирования остывает медленнее (кривая 1 на фиг. 2), чем покрытие (кривая 2 на фиг. 2). За счет регулирования подачи газа перепад температур ΔT устраняется и размеры покрытия 7 становятся одинаковыми с размерами напыляемого участка заготовки 6 до охлаждения заготовки 6 и покрытия 7. Устраняются температурные напряжения в покрытии 7, вызывающие трещинообразование и отслаивание покрытия 7.

Пример использования способа

С целью повышения режущих свойств и снижения трения на рабочую поверхность спирального сверла диаметром 3 мм из стали У10А ионно-плазменным напылением на установке УФПУ-111 в среде плазмообразующего газа аргон наносят слой оксида кремния толщиной 6-10 мкм. Нагрев поверхности сверла до 3500 K, после чего последовательно на участок наносится требуемый слой покрытия, который охлаждают струей аргона после отхода от места нанесения плазменной струи. Охлаждение идет до температуры ниже фазовых превращений материалов покрытия и заготовки.

После полного остывания покрытия при его увеличении в 500 раз микротрещин не обнаружено. Исследование покрытия на излом не выявило его отслаивание от поверхности заготовки.

Источники

1. Наукоемкие технологии в машиностроении /Под ред. А.Г. Суслова, М: Машиностроение, 2012 - 528 с.

Способ плазменного нанесения покрытия на металлическую заготовку, включающий нагрев поверхности заготовки и плазменное напыление слоя покрытия на ее поверхность, отличающийся тем, что осуществляют нагрев участка поверхности, на который наносят покрытие, при этом нагрев осуществляют плазменной струей до температуры, при которой размер расширенного тепловым потоком участка поверхности будет равен размеру наносимого покрытия на упомянутом участке при температуре напыления, после напыления требуемого слоя напыление прекращают и измеряют температуру поверхности покрытия и температуру поверхности заготовки на границе напыленного слоя и устраняют разницу в температурах путем регулирования подачи охлаждающей среды на границу напыленного слоя и заготовки до их остывания.
СПОСОБ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 163 items.
27.01.2013
№216.012.2192

Способ лазерного осаждения меди на поверхность диэлектрика

Изобретение относится к технологии локализованного нанесения металлических слоев либо структур на поверхности диэлектриков различных типов для создания элементов и устройств микроэлектроники. В предложенном способе лазерного осаждения меди на поверхность диэлектрика проводят подготовку раствора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474095
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.06.2013
№216.012.4fdd

Способ упрочнения осевого инструмента

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления и упрочнения инструмента для чистовой обработки осесимметричных деталей, например мелкомодульных твердосплавных долбяков. Способ включает криогенно-эрозионное упрочнение инструмента с образованием твердых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486038
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.09.2013
№216.012.6711

Способ комбинированной обработки

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления инструмента для чистовой обработки осесимметричных деталей, например мелкомодульных твердосплавных долбяков. Способ комбинированной обработки заготовки осесимметричной детали с режущими элементами включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492032
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6948

Способ лазерного осаждения меди из раствора электролита на поверхность диэлектрика

Изобретение относится к технологии локализованного нанесения металлических слоев либо структур на поверхности диэлектриков различных типов для создания элементов и устройств микроэлектроники. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение образование медных осадков с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492599
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.01.2014
№216.012.976a

Устройство для электрохимического удаления заусенцев

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для удаления заусенцев с металлических магнитных и неметаллических плоских деталей в автоматизированном режиме анодного локального растворения. Устройство содержит транспортную ленту для перемещения детали с заусенцами в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504461
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.05.2014
№216.012.c2b5

Способ локального удаления диэлектрических покрытий

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для локального удаления диэлектрических покрытий с металлических деталей, например для обеспечения сварочных, паяльных, клеевых работ, измерения твердости основы, толщины покрытия. Способ включает обработку детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515604
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c64c

Способ очистки изделий от загрязнений

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при очистке от загрязнений изделий, например тары для перевозки сыпучих и хрупких грузов. При очистке изделий силу импульсного удара бойка ограничивают пределом упругой деформации оболочки тары, который устанавливают расчетным или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516523
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.07.2014
№216.012.da96

Способ изготовления и монтажа магистрали высокого давления

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в оборудовании и средствах технологического оснащения для электрохимической размерной обработки. Техническим результатом является ускорение монтажа магистралей высокого давления, повышение надежности и компактности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521736
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.db62

Способ струйной электрохимической обработки

Изобретение относится к струйной электрохимической обработке деталей из металлических материалов. Способ включает электрохимическую обработку металлической детали при подаче струи жидкости с пористыми токопроводящими гранулами, которые предварительно насыщают газообразными продуктами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521940
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.db63

Способ магнитно-импульсной обработки деталей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при стабилизации геометрии деталей за счет выравнивания остаточных напряжений в их поверхностном слое, в том числе при сложной форме участка обработки. Способ включает обработку детали импульсами тока, осуществляемую индуктором с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521941
Дата охранного документа: 10.07.2014
Showing 1-10 of 54 items.
10.09.2013
№216.012.6948

Способ лазерного осаждения меди из раствора электролита на поверхность диэлектрика

Изобретение относится к технологии локализованного нанесения металлических слоев либо структур на поверхности диэлектриков различных типов для создания элементов и устройств микроэлектроники. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение образование медных осадков с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492599
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.05.2014
№216.012.c2b5

Способ локального удаления диэлектрических покрытий

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для локального удаления диэлектрических покрытий с металлических деталей, например для обеспечения сварочных, паяльных, клеевых работ, измерения твердости основы, толщины покрытия. Способ включает обработку детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515604
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.07.2014
№216.012.db62

Способ струйной электрохимической обработки

Изобретение относится к струйной электрохимической обработке деталей из металлических материалов. Способ включает электрохимическую обработку металлической детали при подаче струи жидкости с пористыми токопроводящими гранулами, которые предварительно насыщают газообразными продуктами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521940
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.db63

Способ магнитно-импульсной обработки деталей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при стабилизации геометрии деталей за счет выравнивания остаточных напряжений в их поверхностном слое, в том числе при сложной форме участка обработки. Способ включает обработку детали импульсами тока, осуществляемую индуктором с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521941
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.12.2014
№216.013.1261

Способ комбинированного разделения металлов

Изобретение относится к комбинированным методам разделения металлов. Способ включает струйную обработку с использованием свободного абразива и анодное растворение припуска, при этом в качестве абразива используют нетокопроводящие абразивные гранулы, на которые наращивают слой льда из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536128
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.171d

Способ изготовления электрода-проволоки

Изобретение относится к изготовлению пластичного проволочного электрода-инструмента, используемого при электроэрозионной, электрохимической, комбинированной прошивке глубоких отверстий малого диаметра в металлических материалах. Сначала с одного конца проволоки снижают ее диаметр на величину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537345
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.175d

Инструмент и способ калибровки отверстий малого сечения в форсунках

Изобретение относится к калибровке отверстий малого сечения в форсунках. Предложен инструмент в виде токопроводящей проволоки с нанесенными нетокопроводящими износостойкими твердыми узкими поясками, наружный диаметр которых уменьшается по длине проволоки пропорционально толщине наносимого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537409
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.175e

Электрод-инструмент для прошивки отверстий

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при прошивке отверстий преимущественно малого диаметра в металлических заготовках. Электрод-инструмент содержит металлическую рабочую часть с рабочим и технологическим торцами, выполненную с возможностью подачи в зону...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537410
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.177a

Способ удаления диэлектрических покрытий с металлической основы

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при удалении диэлектрических покрытий с металлических изделий путем их обработки вращаемым непрофилированным электродом-щеткой. В способе электрод-щетку с ворсом в виде радиальных проволок перед обработкой устанавливают с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537438
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1b74

Устройство для прошивки глубоких отверстий в металлических заготовках и способ с его применением

Изобретение относится к электроэрозионной, электрохимической и эрозионно-химической прошивке глубоких отверстий в металлических заготовках. Устройство содержит подключенные к источнику тока электрод-инструмент и съемную втулку из эрозионностойкого материала, размещенную внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538456
Дата охранного документа: 10.01.2015
+ добавить свой РИД