×
24.01.2019
219.016.b31d

СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области упрочняюще-чистовой обработки деталей и может быть использовано в различных областях машиностроения для защиты и упрочнения поверхностей деталей с целью снижения шероховатости, повышения плотности. Способ упрочнения поверхности стальной детали включает нанесение плазменным напылением на деталь порошкового металлического покрытия и последующее его пластическое деформирование инструментом совместно с пропусканием электрического тока, при этом перед пластическим деформированием деталь с плазменным металлическим покрытием нагревают до температуры 100-600°С, а пластическое деформирование осуществляют последовательно тремя инструментами, установленными в одной плоскости, через которые пропускается электрический ток, при этом ширина контактной поверхности инструментов определяется из условия: в1=(1÷2)⋅в2=(2÷5)⋅в3, где в1, в2, в3 - ширина контактной поверхности инструмента, через который осуществляется электроконтактный нагрев. Техническим результатом изобретения является снижение остаточной пористости плазменного покрытия и его шероховатости, повышение когезионной, адгезионной прочности и микротвердости. 3 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области упрочняюще-чистовой обработки стальных деталей и может быть использовано в различных областях машиностроения для защиты и упрочнения поверхностей стальных деталей с целью снижения остаточной пористости, шероховатости и повышения прочности (когезии) порошкового металлического покрытия, нанесенного плазменным напылением, а также прочности сцепления (адгезии) на границе порошковое металлическое покрытие - основной металл.

Известен способ деформационного упрочнения изделий с покрытиями, полученными наплавкой [Влияние последующей деформационной обработки на перераспределение напряжений в наплавленных валах. / В.И. Махненко и др. Автоматическая сварка, 2001, №7, с. 3-6]. Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата: снижения шероховатости, остаточной пористости плазменного покрытия и повышения когезионной, адгезионной прочности, являются невозможность существенного увеличения плотности покрытий, полученных из порошковых компонентов вследствие затруднения пластической деформации и невозможность повышения адгезии на границе раздела покрытия с основным металлом.

Известен способ комбинированного упрочнения поверхностей деталей, заключающийся в одновременном напылении плазменного покрытия и его электромеханической обработке с одновременным охлаждением струей воды высокого давления. (патент РФ №2480533, кл. С23С 4/18, В24В 39/06, В23Н 9/00). Недостатком способа является ограниченная производительность процесса и низкая когезионная прочность между слоями покрытия.

Наиболее близким по технической сущности является способ комбинированного упрочнения поверхностей деталей (патент РФ №2338005, кл. С23С 4/18, В23Н 9/00), при котором на поверхность изделия плазменным напылением наносят покрытие, а затем покрытие подвергают пластическому деформированию с одновременным пропусканием электрического тока через зону контакта инструмента с покрытием.

Указанный в прототипе способ упрочнения позволяет его использовать для ограниченных по величине толщин покрытий порядка 0,1-0,5 мм, при превышении которых покрытие из-за высоких остаточных напряжений может растрескиваться и отслаиваться. Также деформация покрытия одним инструментом приводит к выдавливанию материала покрытия из под ролика в процессе его нагрева на температуру 900-1200°С, что приводит к формированию характерного макрорельефа, т.е. требуется последующая чистовая обработка для получения покрытия с низкой шероховатостью.

Задачей изобретения является: новый способ, обеспечивающий снижения остаточной пористости, шероховатости и повышения прочности (когезии) порошкового металлического покрытия, нанесенного плазменным напылением, а также прочности сцепления (адгезии) на границе порошковое металлическое покрытие - основной металл путем его дополнительного нагрева и пластического деформирования тремя инструментами с пропусканием электрического тока.

Технический результат: 1) снижение остаточной пористости плазменного металлического покрытия; 2) снижение шероховатости; 3) повышение микротвердости, когезионной, адгезионной прочности плазменного металлического покрытия на 100-300%. Технический результат достигается тем, что способ упрочнения поверхности стальной детали, включающий нанесение плазменным напылением на деталь порошкового металлического покрытия и последующее его пластическое деформирование инструментом совместно с пропусканием электрического тока, заключается в том, что перед пластическим деформированием деталь с плазменным металлическим покрытием нагревают до температуры 100-600°С, а пластическое деформирование осуществляют последовательно тремя инструментами, установленными в одной плоскости, через которые пропускается электрический ток, при этом ширина контактной поверхности инструментов определяется из условия: в1=(1÷2)⋅в2=(2÷5)⋅в3, где в1, в2, в3 - ширина контактной поверхности инструмента, через который осуществляется электроконтактный нагрев.

Получаемый технический результат можно объяснить тем, что вследствие деформирования и нагрева порошкового металлического покрытия происходит заполнение пор, сварка по границам частиц в порошковом металлическом покрытии, сварка на границе покрытия с основным металлом, выглаживание шероховатости поверхности плазменного покрытия. Дополнительный нагрев плазменного покрытия до температуры 100-600°С повышает пластичность плазменного покрытия и снижает вероятность формирования холодных трещин в процессе электромеханической обработки. Нижний интервал 100°С температурного диапазона обоснован необходимостью повышения пластичности обрабатываемого материала для снижения вероятности образования холодных трещин при пластическом деформировании инструментом с пропусканием электрического тока, а верхний интервал температур 600°С ограничивается началом окисления материала покрытия. В сравнении с прототипом применение дополнительного нагрева на 100-600°С позволяет обрабатывать хрупкие покрытия, т.е. снизить вероятность образования холодных трещин, и, как следствие, разрушение покрытия при обработке. Использование трех инструментов, через которые пропускается электрический ток, повышает стабильность электроконтактного нагрева, а также снижает остаточную пористость в металлическом покрытии и повышает качество сварки напыленных частиц в плазменном покрытии и плазменного покрытия с основным металлом. Величина пропускаемого через инструменты электрического тока выбирается из условия нагрева поверхности плазменного покрытия в зоне контакта с первым инструментом до температуры 600-700°С, со вторым инструментом до температуры 900-1000°С, а с третьим инструментом до температуры 1000-1200°С. Большая ширина первого инструмента, через который пропускается электрический ток в сравнении с вторым и третьим инструментом, позволяет осуществлять нагрев большей площади поверхности плазменного покрытия до температуры 600-700°С, что позволяет только снизить шероховатость поверхности для обеспечения контакта второго и третьего инструмента с поверхностью плазменного покрытия. Применение второго и третьего инструмента необходимо для электроконтактного нагрева плазменного покрытия до температуры 900-1200°С, второй инструмент имея большую ширину, чем третий обеспечивает нагрев до температуры 900-1000°С, а третий инструмент позволяет нагревать плазменное покрытие до температуры 1000-1200°С. При этом величина деформирующего усилия каждого инструмента определяется по формуле как в изобретении прототипе. Вследствие высокой температуры нагрева под вторым и третьим инструментом, а также пластического деформирования плазменного покрытия, обеспечивается условие повышения прочности (когезии) плазменного покрытия, а также прочности сцепления (адгезии) на границе плазменное покрытие - основной металл.

Пример 1.

В процессе нанесения защитного покрытие на цилиндрическое изделие из стали Ст.3 сформировали покрытие в три стадии. На первой стадии плазменным напылением порошка хром-марганцевой стали сформировали покрытие толщиной 800 мкм с шероховатостью Rz 50. На второй стадии деталь с покрытием нагревается на температуру 100°С. На третьей стадии осуществляется деформация покрытия тремя инструментами, с пропусканием электрического тока и шириной первого, второго и третьего инструментов соответственно 4, 2, 1 мм. Шероховатость покрытия снижается до величины Ra 1,25. Пористость снижается с 10% до 2%. Микротвердость повышается с 2700 МПа до 5800 МПа. Когезионная прочность повышается с 110 МПа до 310 МПа.

Пример 2.

В процессе нанесения защитного покрытие на цилиндрическое изделие из стали Ст.3 сформировали покрытие в три стадии. На первой стадии плазменным напылением порошка никелевого сплава сформировали покрытие толщиной 900 мкм с шероховатостью Rz 50. На второй стадии деталь с покрытием нагревается на температуру 500°С. На третьей стадии осуществляется деформация покрытия тремя инструментами, с пропусканием электрического тока и шириной первого, второго и третьего инструментов соответственно 4, 2, 1 мм. Шероховатость покрытия снижается до величины Ra 0,63. Пористость снижается с 8% до 2%. Микротвердость повышается с 3500 МПа до 7000 МПа. Когезионная прочность повышается с 100 МПа до 300 МПа, адгезионная прочность повышается с 70 до 210 МПа.

Пример 3.

В процессе нанесения защитного покрытие на цилиндрическое изделие из стали Ст.3 сформировали покрытие в три стадии. На первой стадии плазменным напылением порошка высокохромистого чугуна сформировали покрытие толщиной 800 мкм с шероховатостью Rz 50. На второй стадии деталь с покрытием нагревается на температуру 600°С. На третьей стадии осуществляется деформация покрытия тремя инструментами, с пропусканием электрического тока и шириной первого, второго и третьего инструментов соответственно 4, 2, 1 мм. Шероховатость покрытия снижается до величины Ra 0,63. Пористость снижается с 10% до 2%. Микротвердость повышается с 4000 МПа до 10000 МПа. Адгезионная прочность повышается с 50 до 110 МПа.

По предлагаемому способу упрочнения стальной детали получено снижение шероховатости поверхности плазменного покрытия, остаточной пористости и повышение микротвердости, когезионной, адгезионной прочности на 100-300%.

Способ упрочнения поверхности стальной детали, включающий нанесение плазменным напылением на деталь порошкового металлического покрытия и последующее его пластическое деформирование инструментом совместно с пропусканием электрического тока, отличающийся тем, что перед пластическим деформированием деталь с плазменным металлическим покрытием нагревают до температуры 100-600°С, а пластическое деформирование осуществляют последовательно тремя инструментами, установленными в одной плоскости, через которые пропускается электрический ток, при этом ширина контактной поверхности инструментов определяется из условия: в1=(1÷2)⋅в2=(2÷5)⋅в3, где в1, в2, в3 - ширина контактной поверхности инструмента, через который осуществляется электроконтактный нагрев.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 108 items.
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9004

Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом

Изобретение относится к способам получения блочных катализаторов, катализаторам очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Описан способ приготовления катализатора для очистки ОГ ДВС, в котором для нанесения промежуточного покрытия и активной фазы используют водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502561
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e48

Способ получения мезопористого наноразмерного порошка диоксида церия (варианты)

Изобретение относится к химической промышленности, к производству наноразмерных порошков оксидов металлов для мелкозернистой керамики широкого спектра. Способ получения порошка диоксида церия включает стадии: получение водного 0,05М раствора нитрата церия или ацетата церия, используя Се(NО)·6НO...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506228
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.04.2014
№216.012.b16d

Способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности. Для повышения остаточной индукции сплав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511136
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.04.2014
№216.012.b9ef

Способ переработки лопаритового концентрата

Изобретение относится к переработке лопаритового концентрата. Заявляемый способ пирометаллургической переработки лопаритового концентрата включает три этапа: восстановительный, плавильный и окислительный. Восстановительный этап включает углетермическое восстановление концентрата при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513327
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.05.2014
№216.012.c4fc

Высокоазотистая мартенситная никелевая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной мартенситной стали, используемой для изготовления высоконагруженных изделий криогенной техники. Сталь содержит следующие компоненты, в мас.%: углерод 0,02-0,06, хром 1,5-2,0, никель 8,5-10,5, азот 0,08-0,22, марганец 0,3-0,6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516187
Дата охранного документа: 20.05.2014
Showing 1-8 of 8 items.
26.08.2017
№217.015.daf0

Способ получения композиционного пористого биоактивного покрытия

Изобретение относится к способам напыления композиционных пористых биоактивных покрытий и может быть использовано для формирования покрытий на поверхности внутрикостных имплантатов, фильтрующих покрытий, носителей катализаторов. Способ получения композиционного пористого биоактивного покрытия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623944
Дата охранного документа: 29.06.2017
14.08.2019
№219.017.bf38

Борированный порошок для плазменного напыления

Изобретение относится к материалу для нанесения покрытия, в частности борированному порошку для плазменного напыления. Может использоваться для формирования износостойких покрытий. Частицы борированного порошка для плазменного напыления, состоят из ядра и борсодержащей оболочки, которая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697147
Дата охранного документа: 12.08.2019
01.11.2019
№219.017.dc2d

Способ плазменного напыления с насадкой к плазмотрону и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области металлургии, к напылению плазменных покрытий и может быть использовано для формирования износостойких, коррозионностойких и функциональных покрытий с минимальным содержанием оксидов, формирующихся в процессе напыления. Способ и устройство напыления покрытий при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002704680
Дата охранного документа: 30.10.2019
17.02.2020
№220.018.0325

Керметный порошок для плазменного напыления

Изобретение относится к материалу керметного порошка для плазменного напыления и может использоваться для формирования износостойких покрытий. Керметный порошок содержит 20-80 массовых процентов карбида титана, упрочняющие фазы CrC, WC, TiN в количестве 20-45% относительно карбида TiC и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714269
Дата охранного документа: 13.02.2020
20.04.2023
№223.018.4c47

Способ формирования пористого покрытия на рельефной поверхности

Изобретение относится к способу напыления трехмерных капиллярно-пористых (ТКП) покрытий на предварительно сформированную рельефную поверхность и может быть использовано в инженерной практике для повышения эффективности теплообмена на поверхности нагретых узлов в условиях смены агрегатного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002763852
Дата охранного документа: 11.01.2022
21.05.2023
№223.018.6984

Способ получения антибактериальных металлических фильтров из сферического порошка коррозионно-стойкой стали с серебром

Изобретение относится к области металлургии. Способ получения антибактериальных металлических фильтров включает выплавку слитка коррозионно-стойкой стали 03Х17Н10М2 с добавлением 0,2 мас.% серебра, гомогенизационный отжиг слитков, первичную деформацию литых заготовок, ротационную ковку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794905
Дата охранного документа: 25.04.2023
01.06.2023
№223.018.74c6

Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к формированию коррозионно- и износостойких покрытий с высокой плотностью и твердостью. Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием включает равномерное перемещение покрытия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002765559
Дата охранного документа: 01.02.2022
01.06.2023
№223.018.750c

Устройство для получения металлического порошка

Устройство относится к получению металлических порошков. Устройство содержит водоохлаждаемую рабочую камеру с контролируемой атмосферой, установленный в верхней части рабочей камеры плазмотрон для формирования плазменного потока, несколько устройств для подачи пруткового материала в плазменный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002749403
Дата охранного документа: 09.06.2021
+ добавить свой РИД