×
12.01.2017
217.015.5dfc

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение износостойкости режущего, штампового инструмента, а также конструкционных изделий из твердого сплава за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев, и может быть использовано для увеличения стойкости изделий к механическому и коррозионно-механическому износам. Способ диффузионного насыщения изделия из твердого сплава в легкоплавком свинцово-висмутовом расплаве включает проведение предварительной кратковременной высокотемпературной цементации изделия и последующее диффузионное насыщение его поверхности в легкоплавком свинцово-висмутовом расплаве, содержащем титан в растворенном состоянии и в который вводят кобальт в порошковом или компактном виде. Упомянутую цементацию проводят при температуре 1150-1300°C в течение 10-20 мин. Легкоплавкий свинцово-висмутовый расплав для диффузионного насыщения содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: свинец 38-48, висмут 50-55, титан 1-5 и кобальт 1-2. Обеспечивается повышение износостойкости и эксплуатационного ресурса изделий из твердых сплавов в условиях воздействия на них высоких контактных напряжений, а также производительности технологического процесса. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение износостойкости режущего, штампового инструмента, а также конструкционных изделий из твердого сплава за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев, и может быть использовано для увеличения стойкости изделий к механическому и коррозионно-механическому износам, что обеспечивает рост их эксплуатационного ресурса, а при использовании изделий из твердых сплавов в качестве инструмента - производительности и качества обработки давлением и резанием.

Известны способы повышения работоспособности инструмента за счет изменения состава и структуры его поверхностных слоев, осуществляемые путем диффузионного насыщения поверхности инструмента в процессе химико-термической обработки элементами внедрения (азотирования, нитроцементации и др.), наплавкой, напылением сплавами заданного состава: плазменно-дуговая наплавка, плазменное напыление, финишное плазменное напыление, а также физические и химические способы осаждения элементов из газовых, паровых, жидких и твердых фаз [Инструментальные материалы. Учебн. пособие / Г.А. Воробьева, Е.Е. Складнова, А.Ф. Леонов, В.К. Ерофеев. - СПб.: Политехника, 2005. 268 с.]. Недостатком технологий химико-термической обработки является то, что они в большинстве случаев повышают хрупкость инструмента. Наплавка и напыление не обеспечивают прочной связи покрытия с основой, а также характеризуются безвозвратными потерями наносимого на поверхность инструмента материала. Общими недостатками физических и химических способов осаждения являются: сложность технологического процесса, высокая стоимость технологического оборудования и технологические сложности формирования равномерных покрытий на всех поверхностях изделия.

Известен также способ получения диффузионного покрытия [А.С. 1145051 опуб. 15.03.85, бюл. №10], включающий титанирование при 1000…1030°C в порошкообразной засыпке при пониженном давлении в течение 0,5…1 ч. с последующим карбонитрированием, при этом карбонитрирование проводят в среде четыреххлористого углерода при давлении 270…300 Па, и осуществляют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углерода в количестве 1…2 г на 1 м2 обрабатываемой поверхности. Недостатками данной технологии является то, что одновременная адсорбция из насыщающей среды титана и углерода приводит к образованию на поверхности изделия слоя карбида титана, диффузионно не связанного с основным материалом покрываемого изделия, что снижает прочность сцепления покрытия с основой. При этом само покрытие обладает очень высокой твердостью и хрупкостью. Кроме этого, использование четыреххлористого углерода в настоящее время запрещается вследствие его негативного влияния на озоновый слой земли и канцерогенности.

Известен также способ диффузионного насыщения титаном из среды легкоплавких растворов (Артемьев В.П., Чаевский М.И. Диффузионное титанирование в среде жидкометаллических расплавов. - В сб.: Адгезия расплавов и пайка материалов, - К.: Наукова думка, 1986. - С. 3-4.). Нанесение покрытий данным способом осуществляется путем выдержки стального изделия в легкоплавком свинцовом или свинцово-висмутовом расплаве, содержащем в растворенном состоянии титан. В результате выдержки стального изделия в расплаве происходит адсорбция титана на его поверхности, диффузия титана вглубь изделия. При этом, так как титан является сильным карбидообразующим элементом, он забирает углерод из цементита стали и образует собственные карбиды, которые выделяются на поверхности изделия. Карбиды титана обладают очень высокой твердостью, что обеспечивает изделию высокую износостойкость.

Недостатком данного способа является то, что при образовании карбидов титана происходит отток углерода из стали, приводящий к образованию под поверхностным, износостойким слоем обезуглероженного слоя, обладающего низкой твердостью и прочностью. В результате этого при наличии механического воздействия на поверхности происходит продавливание карбидного слоя, его деформация, растрескивание и выкрашивание. При этом твердые частицы покрытия могут приводить к еще более интенсивному износу трущихся поверхностей.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ повышения износостойкости стальных изделий [Пат. №2293792], включающий диффузионное насыщение поверхности стальных изделий карбидообразующими элементами, в частности, титаном путем выдержки стального изделия в легкоплавком свинцовом или свинцово-висмутовом расплаве, содержащем в растворенном состоянии титан. При этом для исключения образования под покрытием обезуглероженного слоя перед нанесением покрытий изделие подвергают кратковременной цементации длительностью 20-30 минут при температуре 950-1050°C.

Недостатком данного способа является то, что он не может быть использован для титанирования изделий из твердых сплавов типа ВК, ТК, ТТК, испытывающих при эксплуатации высокие контактные напряжения, так как он не обеспечивают исключение образования под формирующимся покрытием на базе титана мягкого, относительно основы и покрытия, подслоя.

Задачей заявляемого изобретения является исключение образования под покрытием подслоя с пониженной твердостью при нанесении титана на изделия из твердых сплавов типа ВК, ТК, ТТК, вызывающего при механическом воздействия на покрытие его деформацию, растрескивание и выкрашивание, при одновременном сокращении длительности технологического процесса.

Технический результат - повышение износостойкости и эксплуатационного ресурса изделий из твердых сплавов ВК, ТК, ТТК в условиях воздействия на них высоких контактных напряжений, а также производительности технологического процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе повышения износостойкости изделий из твердых сплавов, включающем проведение предварительной кратковременной, высокотемпературной цементации изделий и последующее диффузионное насыщение их поверхности в легкоплавком свинцово-висмутовом расплаве, содержащем в растворенном состоянии титан, при этом цементацию проводят при температуре 1150-1300°C в течение 10-20 мин, а в легкоплавкий расплав в порошковом или компактном виде вводится кобальт при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Свинец 38-48
Висмут 50-55
Титан 1-5
Кобальт 1-2

Благодаря дополнительному введению в легкоплавкий расплав в порошковом или компактном виде кобальта, мас. %: 1-2%, исключается снижение концентрации кобальта (элемента, связывающего между собой частицы карбидов WC, TiC и др. карбиды) в поверхностных слоях насыщаемого твердого сплава, так как тормозится процесс растворения кобальта твердого сплава в легкоплавком расплаве. При этом превышение концентрации кобальта в легкоплавком расплаве более 2% вызывает его адсорбцию под покрытием, что снижает твердость подслоя под титановым покрытием, а при концентрации кобальта в легкоплавком расплаве менее 1% не устраняет процесс растворения кобальта твердого сплава в легкоплавком расплаве. Кроме этого для исключения образования под титановым покрытием подслоя с пониженной твердостью, образующегося вследствие его обезуглероживания, требуется проводить предварительную цементацию изделий из твердых сплавов при температурах 1150-1300°C. В данном диапазоне температур значительно возрастает растворимость углерода в кобальте, что обеспечивает насыщение (обогащение) поверхностных слоев изделий из твердых сплавов углеродом. При этом растворимость углерода в кобальте резко возрастает с повышением температуры цементации и достигает максимума 4,3% при температуре образования эвтектики - 1319°C [Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. Банных О.А., Будберг П.Б., Алисова С.П. и др. Металлургия, 1986]. Таким образом, проведение цементации в интервале температур (1150-1300°C) близких, но несколько меньших эвтектической температуры (чтобы исключить образование жидкой фазы), обеспечивает увеличение концентрации в поверхностных слоях твердых сплавов несвязанного химическим соединением углерода. Этот дополнительно введенный в поверхностные слои твердого сплава углерод, а не углерод, находящийся в твердом сплаве, участвует в формировании карбидов титана, образующихся при диффузионном насыщении поверхности изделий титаном, что исключает образование под покрытием подслоя с пониженной твердостью. Кроме этого, высокие температуры цементации обеспечивают рост диффузионной подвижности углерода, что позволяет сократить длительность процесса цементации, а, следовательно, рост производительности технологического процесса, обеспечивающего повышение износостойкости изделий из твердых сплавов.

Пластины обрабатывались по трем технологическим вариантам:

1-й вариант - пластины подвергались диффузионному насыщению в легкоплавком расплаве без предварительной цементации;

2-й вариант - пластины подвергались диффузионному насыщению после цементации, выполненной по режимам прототипа, в легкоплавком расплаве (Pb+Bi+Ti), не содержащем кобальт;

3-й вариант - пластины подвергались диффузионному насыщению в легкоплавком свинцово-висмутовом расплаве по технологии заявляемого способа. При этом выбирались предельные значения диапазона температуры и длительности процесса цементации и оптимальная концентрация кобальта в легкоплавком расплаве.

Пример 1. Проводилось диффузионное насыщение изделия в легкоплавком расплаве, содержащем 38% свинца, 55% висмута, 5% титана и 2% кобальта, твердосплавных пластин марки Т5К10 (исходная твердость 88,5 HRA) при температуре 1150-1300°C длительностью 10-20 минут.

Пример 2. Пример 1. Проводилось диффузионное насыщение изделия в легкоплавком расплаве, содержащем 43% свинца, 52,5% висмута, 3% титана и 1,5% кобальта, твердосплавных пластин марки Т5К10 (исходная твердость 88,5 HRA) при температуре 1150-1300°C длительностью 10-20 минут.

Пример 3. Проводилось диффузионное насыщение изделия в легкоплавком расплаве, содержащем 48% свинца, 50% висмута, 1% титана и 1% кобальта, твердосплавных пластин марки Т5К10 (исходная твердость 88,5 HRA) при температуре 1150-1300°C длительностью 10-20 минут.

Сравнительная оценка эффективности заявляемого способа повышения износостойкости изделий из твердых сплавов проводилась на основании анализа изменения твердости пластин по Роквеллу HRA и микротвердости их поверхности Н50, а также периода стойкости. Период стойкости определялся путем точения прутков из стали Х12МФ твердостью 40…42 HRCэ, при скорости резания 100 м/мин, глубине резания 2,5 мм, подаче 0,2 мм/об Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Как следует из результатов исследований, представленных в таблице 1, предварительная цементация и введение в легкоплавкий расплав кобальта являются необходимыми операциями технологического процесса, обеспечивающими повышение стойкости твердосплавного инструмента. При отсутствии кобальта в легкоплавком расплаве, а также предварительной цементации твердосплавных пластин диффузионное титанирование приводит к снижению стойкости режущего инструмента относительно исходного состояния (влияние обезуглероженного подслоя и снижения концентрации кобальта).

Введение в расплав кобальта и проведение перед диффузионным титанированием цементации обеспечивают повышение износостойкости твердосплавных пластин. При этом наибольшее повышение их стойкости обеспечивает проведение процесса в легкоплавком расплаве заявляемого состава, в соответствии с рекомендуемыми режимами. Так, по сравнению с исходным состоянием, стойкость твердосплавных режущих пластин возросла более чем в 3 раза, а по сравнению с прототипом - более чем в 2 раза, при этом наблюдается значительное повышение твердости поверхностных слоев инструмента до 32000 МПа, что обеспечивает возможность обрабатывать материалы с высокой твердостью. Цементация, выполненная по режимам прототипа, не устраняет образование под покрытием подслоя с пониженной твердостью, что подтверждается снижением твердости по Роквеллу относительно исходного состояния твердого сплава.

Аналогичные результаты были получены при использовании заявляемого способа для повышения износостойкости твердосплавных пластин, изготовленных из сплава ВК8.

Таким образом, предложенный способ, включающий проведение диффузионного титанирования изделий из твердых сплавов в легкоплавком расплаве, содержащем кобальт, и предварительную высокотемпературную цементацию, позволяет значительно повысить износостойкость этих изделий, в частности, инструмента, за счет исключения образования под твердым карбидным титановым покрытием мягкого подслоя, а также повысить производительность технологического процесса.

Способ диффузионного насыщения изделия из твердого сплава в легкоплавком свинцово-висмутовом расплаве, включающий проведение предварительной кратковременной высокотемпературной цементации изделия и последующее диффузионное насыщение его поверхности в легкоплавком свинцово-висмутовом расплаве, содержащем титан в растворенном состоянии, отличающийся тем, что цементацию проводят при температуре 1150-1300°C в течение 10-20 мин, в легкоплавкий свинцово-висмутовый расплав вводят кобальт в порошковом или компактном виде, а диффузионное насыщение проводят при следующем соотношении компонентов расплава, мас. %:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 151-160 из 479.
26.08.2017
№217.015.e4af

Функциональная питьевая вода

Изобретение относится к области производства безалкогольных напитков, в частности питьевой воды, содержащей в своем составе натуральный растительный экстракт и биологически активные компоненты. Функциональная питьевая вода содержит следующие компоненты из расчета на 1 дм воды: 0,5-1,0 г...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625677
Дата охранного документа: 18.07.2017
26.08.2017
№217.015.e505

Способ получения молочного функционального продукта

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству молочных и молокосодержащих продуктов функциональной направленности. Способ включает приемку молока-сырья, оценку его качества, охлаждение до 2-6°С, очистку, резервирование не более чем на 12 часов при температуре 2-6°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626536
Дата охранного документа: 28.07.2017
26.08.2017
№217.015.e57a

Кондитерская функциональная смесь для печенья

Изобретение относится к производству мучных кондитерских изделий. Кондитерская функциональная смесь для печенья включает пшеничную муку, подслащивающий агент в виде сахара, масло сливочное, молоко сгущенное, соль поваренную пищевую, двууглекислый натрий, аммоний углекислый, растительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626625
Дата охранного документа: 31.07.2017
26.08.2017
№217.015.e5fc

Аксиально-радиальный бесконтактный генератор переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, для генерирования электрической энергии. Техническим результатом является улучшение массогабаритных показателей, повышение надежности конструкции, а также упрощение способа ее изготовления. Аксиально-радиальный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626814
Дата охранного документа: 02.08.2017
26.08.2017
№217.015.ee72

Способ производства рисовой крупы

Изобретение относится к зерноперерабатывающей промышленности и может быть использовано при производстве рисовой крупы. Способ производства рисовой крупы включает очистку зерновой массы от посторонних примесей, шелушение зерна риса, разделение продуктов шелушения на шелушеный рис, нешелушеный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628938
Дата охранного документа: 23.08.2017
20.11.2017
№217.015.efda

Гибридная аксиальная электрическая машина-генератор

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в увеличении количества и равномерности поступления электрической энергии m-фазного переменного тока, а также повышении надежности и стабильности работы энергосистемы. В гибридной аксиальной электрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629017
Дата охранного документа: 24.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0c7

Устройство для вычисления квадратного корня

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для вычисления квадратного корня из чисел, представленных в двоичной системе в форме с фиксированной запятой. Технический результат заключается в повышении быстродействия при получении результата извлечения квадратного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638010
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.f2d3

Способ низкотемпературной подготовки низконапорного нефтяного газа на промысле

Изобретение относится к способам низкотемпературной очистки низконапорных нефтяных газов и может быть использовано в нефтяной промышленности. Способ включает ввод ингибитора гидратообразования в поток газа, охлаждение этого газа рекуперацией холода подготовленного газа и испарением хладагента,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637792
Дата охранного документа: 07.12.2017
29.12.2017
№217.015.f2f0

Способ производства концентрированного продукта на основе топинамбура

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно консервной, и может быть использовано при производстве пищевых продуктов на основе топинамбура, а именно для производства концентрированных консервов функционального назначения. Способ производства концентрированного продукта на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637780
Дата охранного документа: 07.12.2017
29.12.2017
№217.015.f46a

Устройство для переработки маслосодержащих материалов

Изобретение относится к масложировой промышленности. Пресс-экструдер для переработки маслосодержащих материалов состоит из загрузочного патрубка, рабочей камеры, включающей два смежных зеерных цилиндра, набранных из зеерных планок, и разгрузочного узла в виде матрицы с отверстиями. Внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637777
Дата охранного документа: 07.12.2017
Показаны записи 151-160 из 226.
26.08.2017
№217.015.e4af

Функциональная питьевая вода

Изобретение относится к области производства безалкогольных напитков, в частности питьевой воды, содержащей в своем составе натуральный растительный экстракт и биологически активные компоненты. Функциональная питьевая вода содержит следующие компоненты из расчета на 1 дм воды: 0,5-1,0 г...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625677
Дата охранного документа: 18.07.2017
26.08.2017
№217.015.e505

Способ получения молочного функционального продукта

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству молочных и молокосодержащих продуктов функциональной направленности. Способ включает приемку молока-сырья, оценку его качества, охлаждение до 2-6°С, очистку, резервирование не более чем на 12 часов при температуре 2-6°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626536
Дата охранного документа: 28.07.2017
26.08.2017
№217.015.e57a

Кондитерская функциональная смесь для печенья

Изобретение относится к производству мучных кондитерских изделий. Кондитерская функциональная смесь для печенья включает пшеничную муку, подслащивающий агент в виде сахара, масло сливочное, молоко сгущенное, соль поваренную пищевую, двууглекислый натрий, аммоний углекислый, растительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626625
Дата охранного документа: 31.07.2017
26.08.2017
№217.015.e5fc

Аксиально-радиальный бесконтактный генератор переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, для генерирования электрической энергии. Техническим результатом является улучшение массогабаритных показателей, повышение надежности конструкции, а также упрощение способа ее изготовления. Аксиально-радиальный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626814
Дата охранного документа: 02.08.2017
26.08.2017
№217.015.ee72

Способ производства рисовой крупы

Изобретение относится к зерноперерабатывающей промышленности и может быть использовано при производстве рисовой крупы. Способ производства рисовой крупы включает очистку зерновой массы от посторонних примесей, шелушение зерна риса, разделение продуктов шелушения на шелушеный рис, нешелушеный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628938
Дата охранного документа: 23.08.2017
20.11.2017
№217.015.efda

Гибридная аксиальная электрическая машина-генератор

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в увеличении количества и равномерности поступления электрической энергии m-фазного переменного тока, а также повышении надежности и стабильности работы энергосистемы. В гибридной аксиальной электрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629017
Дата охранного документа: 24.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0c7

Устройство для вычисления квадратного корня

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для вычисления квадратного корня из чисел, представленных в двоичной системе в форме с фиксированной запятой. Технический результат заключается в повышении быстродействия при получении результата извлечения квадратного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638010
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.f2d3

Способ низкотемпературной подготовки низконапорного нефтяного газа на промысле

Изобретение относится к способам низкотемпературной очистки низконапорных нефтяных газов и может быть использовано в нефтяной промышленности. Способ включает ввод ингибитора гидратообразования в поток газа, охлаждение этого газа рекуперацией холода подготовленного газа и испарением хладагента,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637792
Дата охранного документа: 07.12.2017
29.12.2017
№217.015.f2f0

Способ производства концентрированного продукта на основе топинамбура

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно консервной, и может быть использовано при производстве пищевых продуктов на основе топинамбура, а именно для производства концентрированных консервов функционального назначения. Способ производства концентрированного продукта на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637780
Дата охранного документа: 07.12.2017
29.12.2017
№217.015.f46a

Устройство для переработки маслосодержащих материалов

Изобретение относится к масложировой промышленности. Пресс-экструдер для переработки маслосодержащих материалов состоит из загрузочного патрубка, рабочей камеры, включающей два смежных зеерных цилиндра, набранных из зеерных планок, и разгрузочного узла в виде матрицы с отверстиями. Внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637777
Дата охранного документа: 07.12.2017
+ добавить свой РИД