×
25.08.2017
217.015.c9a8

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ИЗ АНТИФРИКЦИОННОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к нанесению покрытия из антифрикционного твердого сплава на металлическую подложку. На поверхность металлической подложки размещают порошковый материал, состоящий из слоев титанового порошка и смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % CrC и 22 мас. % Ti, между слоем из титанового порошка и слоем из смеси порошков размещают промежуточный слой из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % CrC и 40 мас. % Ti, при этом толщина последнего составляет 0,8-1,2 толщины слоя из титанового порошка. После инициируют заряд взрывчатого вещества, расположенный над порошковым материалом, отделенного от него металлической пластиной. Нормально падающая детонационная волна уплотняет порошковый материал до практически беспористого состояния и создает условия для соединения компонентов между собой и со стальной подложкой. Технический результат заключается в увеличении прочности соединения покрытия с металлической подложкой. 2 ил., 3 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области нанесения покрытий взрывным прессованием смесей порошков карбида хрома с титаном и может быть использовано при изготовлении заготовок многослойных композиционных деталей узлов трения компрессорной техники с антифрикционным покрытием (осевые подшипники скольжения, торцевые уплотнения насосов) для растворов кислот, солей, эмульсий и жидкостей.

Известен способ нанесения покрытия (SU 862471, B23K 20/08, опубл. 27.05.1999), при котором осуществляют сварку взрывом порошка материала покрытия с поверхностью детали с инициированием заряда взрывчатого вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения при нанесении высокотемпературных покрытий, порошок материала покрытия предварительно смешивают со взрывчатым веществом заряда.

Недостатком данного способа является низкая прочность соединения покрытия с поверхностью детали, обусловленная высоким уровнем остаточных термических напряжений, появляющихся в результате перегрева в процессе сварки взрывом материала порошка, смешанного со взрывчатым веществом, помимо этого, присутствие взрывчатого вещества в порошке может приводить к повышению остаточной пористости материала покрытия. Также к недостаткам способа можно отнести малую толщину покрытия, получаемого в результате однократного акта детонации, и низкий коэффициент использования порошка вследствие его разлета при подрыве заряда ВВ.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ нанесения покрытий из порошковых твердых сплавов с прослойкой на стальное основание взрывом (Харламов В.О., Крохалев А.В., Кузьмин С.В., Лысак В.И., Рогозин В.Д. / Известия Волгоградского государственного технического университета, 2012, №14, с. 110-119) предусматривающий введение слоя титанового порошка толщиной 1 мм между стальным основанием и порошковой смесью (Cr3C2 - 78 мас. %, Ti - 22 мас. %), при этом общая насыпная толщина порошка составляет 7 мм. Нагружение производится нормально падающей детонационной волной путем подрыва накладного заряда ВВ, отделенного от порошка стальной промежуточной прокладкой толщиной 0,75 мм.

Недостатком данного способа является невысокая прочность соединения (70…75 МПа) между порошковым твердым сплавом карбида хрома с титаном (Cr3C2 - 78 мас. %, Ti - 22 мас. %) и слоя титанового порошка (титан 100 мас. %) из-за высокого уровня остаточных термических напряжений, возникающих при совместном охлаждении слоев спрессованных взрывом порошковых материалов, имеющих значительную разницу коэффициентов линейного расширения.

В связи с этим актуальной задачей является разработка нового способа нанесения покрытия из антифрикционного твердого сплава взрывным прессованием смесей порошков карбида хрома с титаном, позволяющего изготавливать высококачественные многослойные композиционные детали узлов трения компрессорной техники с антифрикционным покрытием, обеспечивая его высокую прочность.

Технический результат, который обеспечивается при осуществлении изобретения, - увеличение прочности соединения покрытия с металлической подложкой.

Поставленный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе нанесения покрытия из антифрикционного твердого сплава на металлическую подложку взрывным прессованием смесей порошков, при котором последовательно на поверхность металлической подложки размещают порошковый материал, состоящий из слоев титанового порошка и смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % CrC2 и 22 мас. % Ti, между слоем из титанового порошка и слоем из смеси порошков размещают промежуточный слой из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % Cr3C2 и 40 мас. % Ti, при этом толщина последнего составляет 0,8-1,2 толщины слоя из титанового порошка.

В отличие от прототипа благодаря введению промежуточного слоя из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % Cr3C2 и 40 мас. % Ti, имеющего значение коэффициента линейного расширения 9,5×10-6°C-1, достигается более плавное изменение коэффициента линейного расширения по высоте спрессованного взрывом покрытия от 8,5×10-6°C-1 у слоя из титанового порошка до 9,9×10-6°C-1 у слоя из антифрикционного твердого слава из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti, что позволяет получать более благоприятные эпюры остаточных термических напряжений, возникающих вследствие торможения усадки при совместном остывании слоев после взрывного прессования, и, как следствие, повышение прочности сцепления полученного взрывным прессованием покрытия со стальным основанием.

Введение промежуточного слоя из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % Cr3C2 и 40 мас. % Ti в 2 раза снижает перепад температур, образующийся после взрывного прессования между слоем из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti и слоем из титанового порошка, так как при изменении состава порошковой смеси меняется ударная (P, u) адиабата порошкового материала в координатах «давление - массовая скорость», что приводит к изменению максимального давления сжатия P и массовой скорости порошка u, а следовательно, и температуры разогрева порошкового материала за фронтом первой ударной волны, распространяющейся по невозмущенному порошку, определяемым по известной зависимости:

где ΔT - прирост температуры порошка; CV - среднее значение удельной теплоемкости порошка в интервале температур его разогрева; u1 - массовая скорость частиц порошка за фронтом первой ударной волны.

Результаты расчетов, приведенные в таблице 1, показывают, что без использования промежуточного слоя перепад температур между слоями из титанового порошка и смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti составляет 429°C, тогда как при использовании промежуточного слоя из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % Cr3C2 и 40 мас. % Ti перепад температур между соседними слоями составляет 207-222°C, что в 2 раза ниже и благоприятно сказывается на распределении остаточных термических напряжений по высоте многослойного покрытия из порошкового материала.

Введение промежуточного слоя из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % Cr3C2 и 40 мас. % Ti толщиной 0,8-1,2 толщины слоя из титанового порошка обеспечивает плавное изменение коэффициента линейного расширения по высоте спрессованного взрывом покрытия от 8,5×10-6°C-1 у слоя из титанового порошка до 9,9×10-6°C-1 у слоя из антифрикционного твердого слава из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti и в 2 раза снижает перепад температур между перечисленными слоями.

Увеличение толщины промежуточного слоя свыше значения, равного 1,2 толщины слоя из титанового порошка, приводит к общему перегреву покрытия из порошкового материала в процессе взрывного прессования, что приводит к увеличению уровня остаточных термических напряжений и снижению прочности прокрытая на срез (таблица 2). Кроме того, увеличение толщины промежуточного слоя свыше значения, равного 1,2 толщины слоя из титанового порошка, приведет к снижению толщины слоя из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti, а следовательно, и к снижению толщины рабочего слоя из антифрикционного твердого сплава после взрывного прессования, что негативно скажется на ресурсе работы узла трения.

Снижение толщины промежуточного слоя менее 0,8 толщины слоя из титанового порошка также приводит к уменьшению прочности покрытия на срез вследствие того, что в слишком малой толщине промежуточного слоя не могут реализоваться процессы перераспределения и релаксации термических напряжений, что подтверждают опытные данные, приведенные в таблице 2.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема нанесения покрытия из порошкового твердого сплава взрывным прессованием нормально падающей детонационной волной, на фиг. 2 - заготовка узла трения с покрытием, полученным взрывным прессованием порошков карбида хрома с титаном, и его микроструктура.

Предлагаемый способ нанесения покрытия осуществляется в следующей последовательности (фиг. 1). Во взрывной камере (или на полигоне) на сформированную подушку 1 из утрамбованного влажного песка устанавливают металлическую подложку 2 (заготовку узла трения). На поверхность подложки устанавливают картонный контейнер высотой h=7 мм, внутрь которого методом свободной засыпки наносят слой из титанового порошка 3, толщиной h1=1 мм. Далее наносят промежуточную прослойку из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % Cr3C2 и 40 мас. % Ti 4 толщиной h2=0,8-1,2 мм. Затем наносят слой из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti 5 толщиной h3=h-(h1+h2). Далее на порошковый материал устанавливают металлическую пластину 6 с контейнером для ВВ 7 и отрезками детонирующего шнура 8 равной длины связанных с электродетонатором 9. Затем монтируют электрическую цепь, подключая ее к взрывной машинке. После инициирования заряда ВВ нормально падающая детонационная волна со скоростью D=4200 м/с, воздействуя через промежуточную пластину на порошок, вызывает появление в нем ударной волны, двигающейся по направлению к основанию, которая уплотняет порошковый материал до практически беспористого состояния (остаточная пористость не более 1%) и создает условия, оптимальные (максимальное давление прессования 10-15 ГПа; температура разогрева порошковой смеси до T=0,4 Tпл, где Tпл - температура плавления карбида хрома, К) для соединения компонентов между собой и со стальной заготовкой.

Пример исполнения

Предлагаемый способ нанесения покрытия из антифрикционного твердого сплава на металлическую подложку взрывным прессованием смесей порошков карбида хрома с титаном опробовали при изготовлении заготовок торцевых уплотнений насосов для перекачки перегретого дистиллята (фиг. 2). Способ осуществляли на полигоне согласно схеме, приведенной на фиг. 1. На поверхность металлической подложки (кольцо толщиной 16 мм, внутренний диаметр 40 мм, наружный 80 мм, материал - сталь 09Г2С), после зачистки от окислов и удаления жировых загрязнений устанавливали картонный контейнер высотой 7 мм, в который последовательно насыпали слои порошкового материала. Использовали порошок чистого карбида хрома Cr3C2 КХНП-1 (ТУ 14-22-28-90), дисперсность 3-10 мкм и порошок титана ПТС (ТУ 14-22-57-92), дисперсность 50-150 мкм. Исходные порошки подвергали просеву через сито с размером ячейки 70 мкм, а затем смешивали в необходимых для получения заданного состава смеси пропорциях. С целью достижения однородности порошковой смеси применяли сухое перемешивание без размольных тел в барабанном смесителе типа «пьяная бочка». Насыпную плотность порошковых смесей (таблица 3) определяли экспериментально путем взвешивания мерной чашки известного объема.

Сначала на поверхность подложки путем свободной засыпки наносили слой, состоящий из титанового порошка толщиной h1=1,0 мм, далее промежуточный слой из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % Cr3C2 и 40 мас. % Ti толщиной h2=1,1 мм. Затем наносили смесь порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti, толщиной h3=4,9 мм. Далее на порошковый материал устанавливали металлическую пластину из Ст. 3 толщиной 0,75 мм с контейнером для ВВ (аммонит 6 ЖВ ГОСТ 21984-76). В контейнер с ВВ устанавливали отрезки детонирующего шнура равной длины (300 мм), которые свободным концом связывали с электродетонатором. После взрывного прессования нормально падающей детонационной волной получили заготовку торцевого уплотнения насосов для перекачки перегретого дистиллята с покрытием из антифрикционного твердого слава из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti. Как видно на фиг. 2, получившееся на рабочей поверхности заготовки покрытие имеет равномерно распределенные частицы карбида хрома Cr3C2 в матрице из титана с остаточной пористостью менее 1%, которое не отслаивается при последующей токарной обработке и испытаниях в условиях эксплуатации. После вырезки образцов для механических испытаний прочность соединения покрытия на срез составила 150 МПа, что выше, чем у прототипа.

Способ нанесения покрытия из антифрикционного твердого сплава на металлическую подложку, включающий последовательное насыпание на поверхность металлической подложки порошкового материала, состоящего из слоев титанового порошка и смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % CrC и 22 мас. % Ti, и взрывное прессование смесей порошков, отличающийся тем, что между слоем из титанового порошка и слоем из смеси порошков размещают промежуточный слой из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % CrC и 40 мас. % Ti, при этом слой из смеси порошков карбида хрома и титана насыпают толщиной 0,8-1,2 толщины слоя из титанового порошка.
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ИЗ АНТИФРИКЦИОННОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ИЗ АНТИФРИКЦИОННОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 374 items.
10.01.2013
№216.012.17dd

Керамический флюс

Изобретение может быть использовано при механизированной наплавке и сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей с использованием керамических флюсов. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: карбонат кальция 20-25, плавиковый шпат 50-60, глинозем 10-20, полевой шпат 3-6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471601
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.03.2013
№216.012.30cb

Композиционная проволока для дуговой сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки и наплавки сложнолегированных жаропрочных сплавов на основе алюминида никеля NiАl. Композиционная проволока состоит из двухслойной оболочки, наружной никелевой и внутренней алюминиевой, внутри которой в контакте с ней находятся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478029
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.30cc

Порошковая проволока для наплавки

Изобретение может быть использовано для дуговой наплавки инструмента и деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах. Порошковая проволока состоит из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты при следующем соотношении компонентов, мас.%: хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478030
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.12.2013
№216.012.8a78

Коммутационно-разделительное устройство

Устройство относится к радиотехнике, а именно к антенно-фидерным устройствам СВЧ бортового радиооборудования самолетов. Техническим результатом является обеспечение кругового обзора пространства приемопередатчиком и тремя радиоприемными устройствами с трехантенной системой и улучшение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501130
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.01.2014
№216.012.95db

Многоцелевая самолетная антенно-фидерная система

Изобретение относится к антенной технике радиосистем навигации, посадки, управления воздушным движением. Технический результат - обеспечение устойчивой работы самолетного радиооборудования UHF частотного диапазона при круговом обзоре пространства в азимутальной плоскости, в том числе в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504057
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.05.2014
№216.012.c4f4

Способ комбинированной сварки взрывом

Изобретение может быть использовано при изготовлении биметаллических заготовок и переходных элементов преимущественно из разнородных металлов для электротехники, электрометаллургии, машиностроения и судостроения. Метаемую пластину устанавливают над неподвижной пластиной с зазором и инициируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516179
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.05.2014
№216.012.c98d

Самолетная антенно-фидерная система

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, предназначенной для обслуживания бортовой радиоаппаратуры ближней навигации и посадки самолетов в дециметровом диапазоне частот. Технический результат - обеспечение устойчивой работы бортовой аппаратуры ближний навигации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517363
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.06.2014
№216.012.d73f

Неплавящийся электрод для дуговой сварки

Изобретение относится к сварочной технике, а именно к конструкциям неплавящихся электродов для дуговой сварки, используемых например, в металлургии и химическом производстве для высокотемпературной обработки материалов. Изобретение позволяет повысить производительность сварки, снизить...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520881
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.10.2015
№216.013.81ce

Установка для испытания материалов на абразивное изнашивание

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания металлов и сплавов, а также композиционных материалов и покрытий на стойкость к абразивному изнашиванию при нормальной и повышенных температурах. Установка содержит основание, на котором установлены привод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564827
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.11.2015
№216.013.8fbd

Самолетная многодиапазонная афар с управляемым лучом на излучении и многолучевым приемом сигнала

Изобретение относится к антенным системам направленного излучения и приема. Получаемым техническим результатом является создание АФАР со структурой построения, обеспечивающей, при размещении на самолете, одновременно круговой многолучевой прием запросных сигналов и излучение ответного сигнала в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568413
Дата охранного документа: 20.11.2015
Showing 1-10 of 111 items.
27.03.2013
№216.012.30cc

Порошковая проволока для наплавки

Изобретение может быть использовано для дуговой наплавки инструмента и деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах. Порошковая проволока состоит из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты при следующем соотношении компонентов, мас.%: хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478030
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.12.2013
№216.012.8a78

Коммутационно-разделительное устройство

Устройство относится к радиотехнике, а именно к антенно-фидерным устройствам СВЧ бортового радиооборудования самолетов. Техническим результатом является обеспечение кругового обзора пространства приемопередатчиком и тремя радиоприемными устройствами с трехантенной системой и улучшение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501130
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.01.2014
№216.012.95db

Многоцелевая самолетная антенно-фидерная система

Изобретение относится к антенной технике радиосистем навигации, посадки, управления воздушным движением. Технический результат - обеспечение устойчивой работы самолетного радиооборудования UHF частотного диапазона при круговом обзоре пространства в азимутальной плоскости, в том числе в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504057
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.05.2014
№216.012.c4f4

Способ комбинированной сварки взрывом

Изобретение может быть использовано при изготовлении биметаллических заготовок и переходных элементов преимущественно из разнородных металлов для электротехники, электрометаллургии, машиностроения и судостроения. Метаемую пластину устанавливают над неподвижной пластиной с зазором и инициируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516179
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.05.2014
№216.012.c98d

Самолетная антенно-фидерная система

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, предназначенной для обслуживания бортовой радиоаппаратуры ближней навигации и посадки самолетов в дециметровом диапазоне частот. Технический результат - обеспечение устойчивой работы бортовой аппаратуры ближний навигации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517363
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.06.2014
№216.012.d73f

Неплавящийся электрод для дуговой сварки

Изобретение относится к сварочной технике, а именно к конструкциям неплавящихся электродов для дуговой сварки, используемых например, в металлургии и химическом производстве для высокотемпературной обработки материалов. Изобретение позволяет повысить производительность сварки, снизить...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520881
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.10.2015
№216.013.81ce

Установка для испытания материалов на абразивное изнашивание

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания металлов и сплавов, а также композиционных материалов и покрытий на стойкость к абразивному изнашиванию при нормальной и повышенных температурах. Установка содержит основание, на котором установлены привод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564827
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.11.2015
№216.013.8fbd

Самолетная многодиапазонная афар с управляемым лучом на излучении и многолучевым приемом сигнала

Изобретение относится к антенным системам направленного излучения и приема. Получаемым техническим результатом является создание АФАР со структурой построения, обеспечивающей, при размещении на самолете, одновременно круговой многолучевой прием запросных сигналов и излучение ответного сигнала в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568413
Дата охранного документа: 20.11.2015
13.01.2017
№217.015.8863

Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов

Изобретение относится к горному и подземному строительству, в частности к конструкциям туннелей для автодорог, железных дорог и метрополитенов. Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов с защитной обделкой, имеющий поперечное сечение в виде фигуры постоянной ширины. Поперечное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602533
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.9187

Производные 2-(адамант-2-ил)этиламина, обладающие потенциальной противовирусной активностью

Изобретение относится к новым адамантансодержащим аминам нижеуказанной общей формулы, конкретно к 2-(адамант-2-ил)пентан-1-амину и 2-(адамант-2-ил)фенилэтил-1-амину, Новые соединения проявляют антивирусную активность. В общей формуле R=СН, СН. 1 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605698
Дата охранного документа: 27.12.2016
+ добавить свой РИД