×
20.06.2018
218.016.63cf

Порошковый сплав для изготовления объемных изделий методом селективного спекания

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к порошковым сплавам для изготовления объемных изделий селективным спеканием. Сплав содержит 0,4-0,6 мас.% углерода, 11,0-13,2 мас.% хрома; 0,1-0,4 мас.% кремния; 0,4-0,9 мас.% марганца, 0,08-0,12 мас.% алюминия, 0,4-0,8 мас.% азота; 0,03-0,1 мас.% молибдена и остальное железо. Обеспечивается повышение прочности объемных изделий до 61-63 HRC и 1200 МПа.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении новых объемных изделий, восстановлении и увеличении срока службы изношенных деталей методами плазменного, лазерного селективного спекания, а также другими способами наплавки высококонцентрированными источниками энергии.

Известны плазменные методы формообразования деталей машин и их поверхностей, сущность которых состоит в том, что плазму направляют на обрабатываемую поверхность. Известен метод изготовления деталей плазменным напылением с целью получения заданных размеров [Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / A.M. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др. / Под общей ред. A.M. Дальского. - 5-е изд., исправленное. М.: Машиностроение, 2003. - 512 с.], в котором в камеру плазмотрона подают порошкообразный конструкционный материал и одновременно инертный газ под высоким давлением. Под действием дугового разряда конструкционный материал плавится и переходит в состояние плазмы. Струя плазмы сжимается в плазмотроне плазмообразующим газом. Выходя из сопла, струя плазмы наплавляется на обрабатываемую заготовку. Системы вертикальной и горизонтальной разверток обеспечивают перемещение струи по поверхности обработки.

Плазменное напыление применяют и для получения деталей из напыляемого материала. Детали получаются в результате наращивания микрочастиц конструкционного материала в определенных местах экрана. Иногда вместо экрана используют тонкостенную заготовку, на которую направляется плазма, и происходит наращивание металла [Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / A.M. Дольский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др. / Под общей ред. A.M. Дольского. - 5-е изд., исправленное. М.: Машиностроение, 2003. - 512 с.].

Известны также методы селективного лазерного спекания - методы аддитивного производства, которые заключаются в спекании мелкодисперсного порошкового (обычно, металлического) материала с помощью лазера. Процесс нацеливания лазера осуществляется автоматически по заранее созданной 3D-модели, которая может быть создана в графическом редакторе (например, AutoCAD).

Известен состав материала [патент РФ №2322335, МПК В23К 35/32. Композиционный материал для износостойкой наплавки электронным лучом / С.Ф. Гнюсов, В.Г. Дураков, Д.А. Маков, Б.Ф. Советченко. - №2006122734/02; заявл. 26.06.2006; опубл. 20.04.2008, бюл. №11] для восстановления и увеличения срока службы изношенных деталей, работающих в условиях абразивного и ударно-абразивного износа, содержащий: углерод - 0,9-1,0 мас. %, марганец - 20 мас. %, молибден - 4,0 мас. %, ванадий - 4,0 мас. %, железо - остальное, и частицы упрочнителя, в качестве которых могут использоваться карбид титана или карбид ванадия. Использование такого состава при совмещении операций электронно-лучевой наплавки и старения приводит к мультимодальному распределению упрочняющей фазы в объеме упрочненного слоя, что обеспечивает высокую пластичность и ударно-абразивную износостойкость наплавленного покрытия.

Недостаток данного материала - сложная, дорогостоящая технология изготовления, включающая операции: смешения порошков исходных компонентов, спекания, дробления полученных спеков и рассева их на фракции. Кроме того, неравномерное распределение компонентов при рассеве, связанное с невозможностью получения однородного расплава при спекании, приводит к непостоянству химического состава композиционного материала, поступающего в сварочную ванну при наплавке, и, как следствие, к неоднородному по химическому составу и свойствам наплавленному покрытию.

Известен порошковый сплав [патент РФ №2607066, МПК С22С 38/36. Порошковый сплав на основе железа для износостойкой наплавки и напыления / С.П. Нефедьев, P.P. Дёма, А.В. Горбунов, Н.Ш. Тютеряков, К.Н. Вдовий, А.Н. Емелюшин. - №2015108589; заявл. 11.03.2015; опубл. 10.01.2017, бюл. №1] на основе железа, содержащий углерод, хром, кремний, марганец и алюминий, отличающийся тем, что он содержит ванадий, барий, серу и фосфор при следующем содержании компонентов, мас. %: углерод 2,9-3,3; кремний 0,4-1,0; марганец 0,4-1,2; хром 17-21; алюминий 0,15-1,2; сера не более 0,06; фосфор не более 0,07; ванадий 3-4,5; барий 0,02-0,12; железо - остальное. Он используется в области газотермического нанесения износостойкого и коррозионно-стойкого покрытия методами дуговой, лазерной, плазменной или электронно-лучевой наплавки, а также высокоскоростного, детонационного, плазменного или газопламенного напыления.

Недостатки данного материала - невозможность получения его методом плазменного распыления, так как проволоки с указанным содержанием углерода (фактически из чугуна) не выпускаются; невозможность азотирования его поверхности; повышенная крупность получаемого фракционного состава; склонность к трещинообразованию при изготовлении из него изделий.

В связи с этим задачей данного изобретения является создание порошкового сплава для изготовления объемных изделий методом селективного спекания, использование которого повысило бы прочностные свойства объемных изделий получаемых плазменным, лазерным селективным спеканием, а также другими способами наплавки высококонцентрированными источниками энергии.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в повышении твердости и временного сопротивления получаемых из порошка объемных изделий способами плазменного, лазерного селективного спекания, а также другими способами наплавки высококонцентрированными источниками энергии.

Указанный технический результат достигается тем, что порошковый сплав для изготовления объемных изделий методом селективного спекания, содержащий железо, углерод, хром, кремний, марганец, алюминий, согласно изобретению дополнительно содержит азот и молибден при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,4-0,6; хром 11,0-13,2; кремний 0,1-0,4; марганец 0,4-0,9; алюминий 0,08-0,12; азот 0,4-0,8; молибден 0,03-0,1; железо - остальное.

Азот снижает энергию дефектов упаковки, что повышает пластические свойства стали вместе с увеличением прочностных характеристик. Введение азота (азотирование) повышает склонность металлической основы наплавленного металла к полидеформационному превращению при воздействии ударных нагрузок, способствует лучшему закреплению карбидных частиц в аустените. Это приводит к формированию структуры изделия, способной подстраиваться под условия эксплуатации - внешнее воздействие (нагрузка и удары), и повышать свою твердость за счет протекания процессов деформационного упрочнения. При этом отсутствует охрупчивание и не образуются трещины, так как азот расширяет область существования аустенита и сужает область существования охрупчивающего сталь дельта-феррита. Применение азота также дало возможность исключить никель из состава сплава.

Молибден обладает большей энергией связи с азотом, чем с железом. Поэтому дополнительный ввод добавки молибдена позволяет удержать азот в твердом растворе, предотвратить его выделение, повысить качество металла. Ввод молибдена совместно с уже присутствующим марганцем и хромом в большей мере качественно улучшает характеристики наплавленного слоя за счет усиления мер, препятствующих выделению азота.

Для порошкового сплава целесообразно следующее соотношение компонентов, мас. %: углерод 0,4-0,6; хром 11,0-13,2; кремний 0,1-0,4; марганец 0,4-0,9; алюминий 0,08-0,12; азот 0,4-0,8; молибден 0,03-0,1; железо - остальное, способствующее равномерному распределению в матрице дисперсных нитридов и обеспечивающее оптимальные условия для получения наплавленного металла.

Данный порошковый материал может использоваться при создании объемных 3D-изделий, в которых снижаются внутренние напряжения, а сами изделия отличаются низкой пористостью и повышенной прочностью.

Как пример использования на практике данного порошкового сплава можно привести восстановление штока пневматического цилиндра диаметром 40 мм, изготавливаемого из стали марки 45.

Процесс наплавки осуществляли в следующей последовательности:

- зачищали обдиркой на токарно-винторезном станке 16К20 изношенную поверхность штока для увеличения контактной поверхности наплавленного слоя и подложки и усиления адгезии;

- осуществляли наплавку нанесением порошкового материала с помощью высококонцентрированного источника энергии в четыре захода по винтовой линии и получали покрытие толщиной 2-4 мм;

- охлаждали наплавленный шток на воздухе до комнатной температуры;

- наплавляли второй слой толщиной 2-4 мм по винтовой линии в четыре захода;

- охлаждали наплавленный шток на воздухе до комнатной температуры;

-осуществляли доводку диаметра штока шлифованием;

- контролировали визуально деталь на наличие дефектов.

В результате получали бездефектные покрытия, обладающие прочностью 61-63 HRC, временным сопротивлением 1200 МПа, абразивной стойкостью в 1,5-1,6 раз выше, чем стойкость нового штока.

Технический результат изобретения - повышение прочностных свойств (твердости и временного сопротивления) объемных изделий, получаемых из порошка плазменным, лазерным селективным спеканием, а также другими способами наплавки высококонцентрированными источниками энергии, до уровня 61-63 HRC и 1200 МПа.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 322.
20.06.2016
№217.015.03df

Оправка прошивного стана

Изобретение относится к области обработки металлов давлением на станах винтовой прокатки. Оправка имеет переменный профиль. Возможность удаления дефектов непрерывнолитой заготовки, уменьшение разностенности получаемых гильз обеспечивается за счет того, что в оправке с переднего торца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587702
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2b53

Способ изготовления струеформирующих сопел

Изобретение относится к области производства струеформирующих сопел, которые могут быть использованы для очистки поверхностей, удаления покрытий, создания шероховатости на поверхности, для резки и разделения материалов. Способ включает формирование рабочего отверстия в композиционном алмазном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579598
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2b79

Усиливающий сверхпроводящий метаматериал

Использование: для сверхмалошумящего усиления слабых радиотехнических сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что усиливающий сверхпроводящий метаматериал состоит из гальванически связанных элементарных ячеек, смещенных постоянным током и проявляющих эффект квантовой интерференции с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579813
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2c52

Способ акустического каротажа

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения координат трещиноватых зон, пересекающих измерительную скважину, пробуренную в кровле выработки. Способ основан на экспериментально установленной закономерности влияния трещиноватой зоны на корреляционные характеристики...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579820
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2cca

Способ извлечения золота из руд

Изобретение относится к области цветной металлургии. Способ извлечения золота включает цианирование руды при измельчении. В мельницу последовательно подают при соотношении твердой фазы к жидкой фазе от 3:2 до 2:1 предварительно дробленную до крупности фракций от 2 мм до 4 мм руду, добавку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579858
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2cd6

Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали перед его нагревом в методической печи под прокатку

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке слябов из низколегированных сталей перед нагревом под прокатку. Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали при прокатке включает напыление алюминиевого газотермического покрытия на широкие грани...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579866
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2d7d

Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Fe-Si в виде тонколистового проката, фольги, листов, плит, прессованных профилей, проволоки и др. Из деформированных полуфабрикатов могут быть получены изделия, предназначенные для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579861
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2e9d

Способ определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах

Изобретение относится к геологии и может быть использовано при проектировании зданий и сооружений для определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах. Для этого осуществляют бурение скважин с отбором керна, оттаивают полученный образец замороженного грунта и определяют суммарное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580316
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.3217

Способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, который включает электроискровую обработку поверхности подложки обрабатывающим электродом, следующего состава (вес. %):биоактивная добавка - 5-40,антибактериальная металлическая добавка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580628
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.321e

Способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, включающий электроискровую обработку поверхности токопроводящей подложки обрабатывающим электродом, состоящим из биоактивной добавки в количестве 5-40 вес.%;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580627
Дата охранного документа: 10.04.2016
Показаны записи 1-10 из 17.
20.06.2013
№216.012.4b88

Способ непрерывного литья слитков

Изобретение относится к металлургическому производству. Способ включает разливку металла в кристаллизатор, поддерживание и вытягивание слитка 1 приводными 2 и холостыми 3 роликами, расположенными вдоль технологической оси машины непрерывного литья заготовок. Приводные ролики 7, установленные с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484918
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.01.2014
№216.012.9418

Шнековый конвейер

Шнековый конвейер включает цилиндрический корпус со шнеком, загрузочным и разгрузочным отверстиями. Разгрузочное отверстие расположено на боковой поверхности корпуса. Между витками шнека напротив разгрузочного отверстия выполнены продольные перегородки, образующие сектора, которые при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503606
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.05.2014
№216.012.bf64

Способ подачи порошкообразных и гранулированных материалов в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления (варианты)

Изобретение относится к металлургии. Дозированное количество насыпного материала из бункера подают на площадки лотка, переходящие в приямки, представляющие собой открытые пеналы, разделенные продольными параллельными перегородками. Материал распределяют по лотку в зависимости от ширины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514745
Дата охранного документа: 10.05.2014
25.08.2017
№217.015.a330

Порошковый сплав на основе железа для износостойкой наплавки и напыления

Изобретение относится к порошковому сплаву, который может быть использован для нанесения износостойкого и коррозионно-стойкого покрытия наплавкой или напылением. Порошковый сплав на основе железа содержит 2,9-3,3 мас.% углерода, 0,4-1,0 мас.% кремния, 0,4-1,2 мас.% марганца, 17-21 мас.% хрома,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607066
Дата охранного документа: 10.01.2017
26.08.2017
№217.015.da21

Способ агломерации железорудных материалов

Изобретение относится к термическим способам окускования железорудных материалов и может быть использовано при агломерации руд и концентратов в черной металлургии. Осуществляют подготовку компонентов агломерационной шихты к спеканию, составление, смешивание и окомкование агломерационной шихты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623927
Дата охранного документа: 29.06.2017
26.08.2017
№217.015.ed25

Способ выплавки стали в конвертере

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородном конвертере. Способ включает завалку лома, заливку чугуна, загрузку флюсов, продувку расплава металла газообразным окислителем, отбор пробы металла и шлака на химический анализ, замер температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628588
Дата охранного документа: 21.08.2017
26.08.2017
№217.015.ee7c

Способ агломерации железорудных материалов

Изобретение относится к термическим способам окускования железорудных материалов и может быть использовано при агломерации руд и концентратов в черной металлургии. Способ агломерации железорудных материалов включает подготовку компонентов агломерационной шихты к спеканию, составление,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628947
Дата охранного документа: 23.08.2017
19.01.2018
№218.016.0c81

Способ выплавки стали в электродуговой печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в электродуговых печах. Способ включает проведение заправки печи после выпуска плавки путем подачи магнезитового порошка на поврежденные участки набивки боковых стенок рабочего пространства печи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632736
Дата охранного документа: 09.10.2017
19.01.2018
№218.016.0cc2

Способ выплавки стали в электродуговой печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в электродуговых печах. Способ включает проведение заправки печи после выпуска плавки путем подачи магнезитового порошка на поврежденные участки набивки боковых стенок рабочего пространства печи и пода,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632743
Дата охранного документа: 09.10.2017
19.01.2018
№218.016.0cd9

Способ нанесения гарнисажа на футеровку конвертера

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к методам восстановления рабочего слоя футеровки конвертера. Способ включает оставление в конвертере конечного шлака, раздув конечного шлака азотом и присадку в конвертер флюса до раздува и/или в процессе раздува конечного шлака. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632738
Дата охранного документа: 09.10.2017
+ добавить свой РИД