×
28.07.2018
218.016.7683

СПОСОБ СОЗДАНИЯ МАКРОНЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к химико-термической обработке и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности. Способ обработки поверхности стального изделия включает проведение интенсивной поверхностной пластической деформации и ионное азотирование. Проведение интенсивной поверхностной пластической деформации осуществляют посредством дробеструйной бомбардировки поверхности стальными шариками с подачей сопла S=2 м/мин с углом атаки а ионное азотирование проводят в тлеющем разряде. Обеспечивается повышение эксплуатационных характеристик материала, повышение твердости и контактной износостойкости упрочненного слоя в результате создания макронеоднородной структуры на поверхности стального изделия. 3 ил., 1пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к комбинированной обработке, включающей поверхностную пластическую деформацию и химико-термическую обработку, и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов с созданием макронеоднородной структуры.

Известен способ (патент РФ №2127330, кл. С23С 8/26, 10.03.1999) термической обработки для образования высокопрочного аустенитного поверхностного слоя в нержавеющих сталях, включающий азотирование в содержащей азот газовой атмосфере при 1000-1200°С и последующее охлаждение со скоростью, позволяющей избежать выделения нитрида.

Недостатками аналога являются:

- сложность технологии, а также необходимость проектирования специального оборудования;

- отсутствие возможности создания макронеоднородной структуры.

Известен способ (патент РФ №2534907, кл. С23С 8/36, 08.04.2013) локальной обработки материала при азотировании в тлеющем разряде, включающий катодное распыление, вакуумный нагрев детали в плазме тлеющего разряда, состоящей из смеси азотсодержащего и инертного газов, с формированием участков с разнородной структурой стали.

Недостатком аналога является сложность изготовления перфорированного экрана для деталей со сложной конфигурацией.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ создания макронеоднородной структуры материала при азотировании (патент РФ №2418096, кл. С23С 8/36, С23С 14/06, С23С 14/24 26.06.2009), включающий катодное распыление и азотирование. До и после азотирования проводят отжиг в вакууме. Азотирование проводят путем подачи смеси газов и вакуумного нагрева в неоднородной плазме повышенной плотности, формируемой между деталью и экраном за счет создания эффекта полого катода с обеспечением создания регулярной макронеоднородной структуры.

Недостатками ближайшего аналога являются:

- сложность отладки технологического процесса;

- сложность создания и контроля неоднородной плазмы.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эксплуатационных характеристик материала.

Техническим результатом является повышение твердости и контактной износостойкости упрочненного слоя в результате создания макронеоднородной структуры на поверхности материалов.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе обработки поверхности стального изделия, включающем проведение интенсивной поверхностной пластической деформации и ионное азотирование, проведение интенсивной поверхностной пластической деформации осуществляют посредством дробеструйной бомбардировки поверхности стальными шариками с подачей сопла S=2 м/мин с углом атаки а ионное азотирование проводят в тлеющем разряде.

Макронеоднородную структуру получают путем интенсивной поверхностной пластической деформации с последующим диффузионным насыщением поверхности азотом в плазме тлеющего разряда, состоящей из смеси азотсодержащего и инертного газов. Для получения ультрамелкозернистого поверхностного слоя часто используется метод поверхностной пластической деформации путем дробеструйной обработки

(В.М. Смелянский, Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием).

Обработка, включающая общие (объемные) и локальные (местные) воздействия на материал (дифференцированная обработка), позволяет получить регулярную неоднородную структуру на поверхности материалов. Дифференцированная структура создается в мономатериале путем получения в нем разнородных структур. Между участками с различной структурой существует переходный участок с микронеоднородной структурой, в которой структура постепенно изменяется от одного вида в другой, что обеспечивает хорошую совместимость между участками с различными свойствами. Тем самым возможно получение в материале макронеоднородной структуры с чередованием прочностных и пластических свойств на поверхности сталей и сплавов.

Существо изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема получения макронеоднородной структуры с помощью интенсивной поверхностной пластической деформации и возможное распределение макронеоднородной структуры, здесь 1- участок с крупнозернистой структурой, 2 - участок с ультрамелкозернистой структурой, 3 - переходный участок между крупнозернистой и ультрамелкозернистой структурой, S - подача сопла, м/мин, α - угол атаки, L - расстояние от сопла до поверхности детали, D- размер зерна крупнозернистой структуры, a, b, d - размеры макронеоднородной структуры. На фиг. 2 изображена схема ионного азотирования в тлеющем разряде, здесь 1 - источник питания, 2 - электрод-анод, 3 - подложка, 4 - обрабатываемая деталь, 5 - вакуумная камера. На фиг. 3 изображена деталь с макронеоднородной структурой после ионного азотирования.

Пример конкретной реализации способа.

Способ осуществляется следующим образом. Участок поверхности материала (сталь 13Х11Н2В2МФ-Ш) подвергается интенсивной поверхностной пластической деформации (локальное воздействие). Поверхность бомбардируется стальными шариками из дробеструйной установки с подачей сопла S=2 м/мин, углом атаки α=90°, в результате чего образуется макронеоднородная структура на поверхности материала (фиг. 1). Присутствие макронеоднородной структуры на поверхности материалов подавляет развитие микротрещин, возникших при нагружении в участках высокой твердости, и повышает конструктивную прочность. Оптимальная износостойкость материала достигается при упрочнении 25-40% площади, подвергаемой изнашиванию [Андрияхин В.М., Васильев В.А., Седунов В.К., Чеканова Н.Т. Влияние схемы упрочнения гильз цилиндров лазерным излучением на износостойкость]. Расстояние от сопла до поверхности детали L=35 мм. Далее изделие подвергается ионному азотированию (объемное воздействие). Ионное азотирование осуществляется в следующем порядке. В вакуумной камере (фиг. 2) деталь подключают к отрицательному электроду, герметизируют камеру и откачивают воздух до давления 10 Па. После эвакуации воздуха камеру продувают рабочим газом в течение 5-15 мин при давлении ~1330 Па, затем откачивают камеру до давления 20-30 Па, подают на электроды напряжение и возбуждают тлеющий разряд. При напряжении 800-900 В осуществляется катодное распыление. После 5-10-минутной обработки по режиму катодного распыления напряжение понижают до рабочего, а давление повышают до 150 Па, необходимое для эффективной обработки. В качестве рабочего газа используется газовая смесь азота-аргона-ацетилена (N2 50%, Аr 45%, С2Н2 5%). Азотирование в тлеющем разряде производят при давлении газа р=150 Па, токе I=1,2 А и напряжении U=460 В в течение 10 ч и температуре 410-420°С. После обработки изделие охлаждают вместе с вакуумной камерой под вакуумом. В результате измельчения структуры поверхности материала повышается диффузионне насыщение, а также наблюдается увеличение глубины азотированного слоя (фиг. 3).

Итак, заявляемый способ позволяет повысить эксплуатационные характеристики материала, контактную износостойкость упрочненного слоя в результате создания макронеоднородной структуры на поверхности материалов.

Способ обработки поверхности стального изделия, включающий проведение интенсивной поверхностной пластической деформации и ионное азотирование, отличающийся тем, что проведение интенсивной поверхностной пластической деформации осуществляют посредством дробеструйной бомбардировки поверхности стальными шариками с подачей сопла S=2 м/мин с углом атаки а ионное азотирование проводят в тлеющем разряде.
СПОСОБ СОЗДАНИЯ МАКРОНЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ
СПОСОБ СОЗДАНИЯ МАКРОНЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ
СПОСОБ СОЗДАНИЯ МАКРОНЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ
СПОСОБ СОЗДАНИЯ МАКРОНЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ
СПОСОБ СОЗДАНИЯ МАКРОНЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 146.
26.08.2017
№217.015.edc7

Способ изготовления комбинированной полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава заключается в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628843
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0b8

Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к способу диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройству для диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя. Техническим результатом является повышение достоверности и быстродействия определения начала помпажа на всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638896
Дата охранного документа: 18.12.2017
19.01.2018
№218.016.02c3

Способ управления стартер-генератором, интегрированным в газотурбинный двигатель, при коротком замыкании

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в авиационных стартер-генераторах, интегрированных в авиационный газотурбинный двигатель. Технический результат: стабильная работа системы защиты от короткого замыкания в стартер-генераторе при высокой температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630285
Дата охранного документа: 06.09.2017
19.01.2018
№218.016.05f3

Электропривод летательного аппарата (варианты)

Группа изобретений относится к авиакосмическим летательным аппаратам. Электропривод для летательного аппарата содержит корпус, шарико-винтовую пару, состоящую из гайки и винта, аксиальный подшипник, электродвигатель, зубчатую передачу, датчик положения ротора, демпфер и систему управления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630966
Дата охранного документа: 15.09.2017
19.01.2018
№218.016.0c45

Форсунка с ультразвуковым излучателем

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная форсунка для ДВС, содержащая составной корпус 1 с топливным каналом высокого давления 7, распылитель 3 с иглой 2, штангу 5. В верхней части корпуса 1 форсунки закреплен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632639
Дата охранного документа: 06.10.2017
20.01.2018
№218.016.10cf

Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа, в медицине и других отраслях промышленности. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633867
Дата охранного документа: 18.10.2017
20.01.2018
№218.016.153d

Устройство защиты от короткого замыкания высокотемпературного стартер-генератора обращённой конструкции

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634836
Дата охранного документа: 07.11.2017
20.01.2018
№218.016.1b7e

Гибридный магнитный подшипник с использованием сил лоренца (варианты)

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Отличие по первому варианту гибридного магнитного подшипника с использованием сил Лоренца состоит в том, что введены две управляющие m-фазные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636629
Дата охранного документа: 24.11.2017
20.01.2018
№218.016.1d36

Способ изготовления полой лопатки газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя из титанового сплава. Используют трехслойные заготовки обшивок и/или заполнителя, причем внешние слои заготовок выполняют из титанового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640692
Дата охранного документа: 11.01.2018
20.01.2018
№218.016.1d3f

Способ упрочнения и формирования винтового арматурного стержня

Изобретение относится к области упрочнения и формирования винтового профиля, в частности арматурных стержней, используемых для изготовления железобетонных элементов. Способ включает скручивание арматурной заготовки вокруг своей продольной оси. Повышение прочности арматурных стержней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640705
Дата охранного документа: 11.01.2018
Показаны записи 1-10 из 34.
10.12.2014
№216.013.0cd0

Способ локальной обработки материала с эффектом полого катода при ионном азотировании

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности, для поверхностного упрочнения материалов. Способ азотирования стальной детали в плазме тлеющего разряда включает катодное распыление, вакуумный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534697
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0da1

Способ локальной обработки материала с эффектом полого катода при ионном азотировании

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов. Способ азотирования стальной детали в плазме тлеющего разряда включает размещение стальной детали и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534906
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0da2

Способ локальной обработки материала при азотировании в тлеющем разряде

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов. Способ азотирования стальной детали в плазме тлеющего разряда включает размещение стальной детали и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534907
Дата охранного документа: 10.12.2014
27.07.2015
№216.013.688f

Способ упрочнения поверхности титановых сплавов в вакууме

Изобретение относится к области термической, химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности. Способ упрочнения поверхностей деталей из титановых сплавов включает азотирование с последующим отжигом. Азотирование деталей проводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558320
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.09.2015
№216.013.7784

Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов в вакууме

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа, в медицине и других отраслях промышленности. Способ модификации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562185
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7786

Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов в тлеющем разряде

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа. Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562187
Дата охранного документа: 10.09.2015
13.01.2017
№217.015.82d6

Устройство для испытания пласта

Изобретение относится к устройствам для испытания продуктивных горизонтов в нефтяных и газовых скважинах. Техническим результатом является упрощение конструкции и уменьшение габаритов устройства. Устройство содержит сборный корпус, выполненный из соединенных между собой резьбой верхней и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601354
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.a2c6

Способ алмазно-электрохимического шлифования

Изобретение относится к комбинированным методам обработки, сочетающим механическое и электрохимическое воздействие на обрабатываемую заготовку, и может быть использовано при алмазно-электрохимическом шлифовании деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов. Шлифование осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607060
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a7d5

Способ азотирования в плазме повышенной плотности

Изобретение относится к области плазменной химико-термической обработки поверхности деталей и может быть использовано в авиадвигателестроении для повышения эксплуатационных свойств деталей, работающих при циклических нагрузках, а также позволяет интенсифицировать процесс азотирования. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611251
Дата охранного документа: 21.02.2017
25.08.2017
№217.015.a851

Способ азотирования деталей в тлеющем разряде на различную глубину азотированного слоя

Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов. Способ азотирования стальной детали в тлеющем разряде с обеспечением на упомянутой детали участков с различной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611248
Дата охранного документа: 21.02.2017
+ добавить свой РИД