×
19.06.2019
219.017.882f

ПРУТКИ ИЗ АЛЮМОМАТРИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ НАПЛАВКИ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано для дуговой и плазменной наплавки износостойких слоев на детали машин, работающих в условиях воздействия абразивного изнашивания, ударных нагрузок, эрозии при повышенных температурах. Прутки состоят из литых композиционных материалов на основе высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, упрочненных дискретными высокомодульными, высокопрочными керамическими частицами карбида кремния (α-SiC) твердостью HV 1000. Количество упрочняющих частиц в матричном сплаве при их среднем размере 28 или 40 мкм составляет 3-8 вес.% или 3-10 вес.% соответственно. Количество кремния в матричном сплаве составляет 7-12 вес.%. Композиционный расплав отливают по размерам прутков для наплавки в соответствии с ГОСТ 21449-75. Техническим результатом является получение при использовании прутков наплавленного покрытия, обладающего высокой прочностью и износостойкостью. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области создания сварочных присадочных прутков из дисперсно армированных композиционных материалов (КМ) с матрицей из высокопрочных, литейных сплавов на основе алюминия, предназначенных для дуговой и плазменной наплавки износостойких слоев на детали машин и оборудования, работающие в условиях воздействия абразивного изнашивания, ударных нагрузок, эрозии при повышенных температурах.

Алюминий и его сплавы обладают низкой износостойкостью. Одним из возможных путей повышения износостойкости изделий из таких материалов может стать изготовление присадочного композиционного материала на основе алюминия или его сплавов для нанесения на поверхность изделий износостойких покрытий методами дуговой или плазменной наплавки.

Из уровня техники известна композиционная литая алюмоматричная проволока СвАК10, содержащая в качестве упрочняющего наполнителя кремний в количестве 7-10% [ГОСТ 7871-75]. Использование этой проволоки для износостойкой наплавки наиболее нагруженных деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов неэффективно, так как полученные поверхностные слои имеют недостаточную прочность и износостойкость.

Известен также литой композиционный присадочный материал на основе алюминия, содержащий 6-12% кремния, до 6% меди, 2-6% магния, до 3% железа, 16-25% никеля (патент EP N 0095604, В23К 35/28, 1983). В слоях, наплавленных этим КМ, армирующими фазами являются кремний и интерметаллиды. Недостатком этого присадочного КМ является низкая износостойкость наплавленного слоя, связанная с очень грубыми выделениями алюминидов никеля и железа (HV 250-300), не обладающих достаточной твердостью для защиты матричного материала от износа.

Наиболее близким к предлагаемым (прототипом) являются прутки из КМ с интерметаллидным упрочнением, содержащие 5-18% кремния, до 8% железа, до 3% меди, до 10% никеля, 0,5-2% магния, 0,5-1,5% марганца, 0,1-0,3% титана, 0,05-3% церия, 0,05-0,1% стронция, алюминий основа (патент РФ N 2067041, В23К 35/28, 1997). Недостатком таких прутков является использование большого числа легирующих элементов, что экономически нецелесообразно. Кроме того, наплавленный слой из этого КМ также не имеет достаточно высокой износостойкости.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании присадочных прутков из КМ на основе высокопрочных литейных алюминиевых сплавов для наплавки износостойких покрытий.

Технических результатом изобретения является получение покрытий, обладающих высокой прочностью и износостойкостью.

Технический результат достигается тем, что прутки из алюмоматричного композиционного материала для наплавки износостойких покрытий на основе высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, изготовленные по литейной технологии, согласно изобретению содержат в качестве упрочнителя матричных сплавов высокомодульные, высокопрочные керамические частицы карбида кремния (HV 1000); количество упрочняющих частиц наполнителя в матрице должно составлять 3-8 вес.% при среднем размере частиц 28 мкм и 3-10 вес.% при среднем размере частиц 40 мкм; количество кремния в матричном сплаве должно составлять 7-12 вес.%.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что предлагаемый композиционный присадочный пруток содержит упрочняющие частицы карбида кремния (SiC) размером 28 мкм или 40 мкм в количестве 3-8 вес.% и 3-10 вес.% соответственно, дисперсно распределенные в матрицах из высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, содержащих 7…12 вес.% кремния.

Присадочные композиционные прутки получают разливкой композиционного расплава на базе литейного алюминиевого сплава с замешанными в него частицами по размерам прутков для наплавки в соответствии с ГОСТ 21449-75.

Для изготовления композиционного расплава осуществляют рафинирование матричного расплава флюсами систем K-Al-F и Na-Al-F. Подготовленный матричный расплав должен содержать в качестве одного из легирующих компонентов кремний в количестве 7…12 вес.%. После этого в матричный расплав способом механического замешивания вводят частицы наполнителя (частицы карбида кремния - α-SiC) в количестве 3-8 вес.% при среднем размере частиц 28 мкм, а при среднем размере частиц 40 мкм в количестве 3-10 вес.%. Перед введением в расплав частицы наполнителя выдерживают в печи при температуре 550-600°С в течение 2 ч для сушки, выжигания случайных органических загрязнений и окисления свободного кремния. После получения композиционного расплава осуществляют его разливку в разъемные литейные формы, нагретые до 450°С для увеличения жидкотекучести расплава. Размеры получаемых литых композиционных присадочных прутков должны соответствовать ГОСТ 21449-75.

Содержание кремния (Si) в присадочных композиционных прутках в количестве 7-12 вес.% ограничивает межфазное взаимодействие между матричным расплавом и армирующими частицами карбида кремния в процессе жидкофазного совмещения при наплавке, а также увеличивает жидкотекучесть композиционного расплава, обеспечивая высокие сварочно-технологические свойства присадочных прутков из КМ. При содержании кремния в матричном сплаве менее 7 вес.% в процессе дуговой или плазменной наплавки происходит существенная деградация армирующих частиц карбида кремния SiC с образованием иглообразных фаз карбида алюминия Аl4С3 (фиг.1.а). При содержании кремния в матричном сплаве, превышающим 10 вес.%, композиционная микроструктура характеризуется значительным количеством фаз первичного кремния (фиг.1.б), что приводит к ухудшению жидкотекучести композиционного расплава.

Ограничения на количество вводимых упрочняющих частиц (3-8 вес.% при среднем размере 28 мкм и 3-10 вес.% при среднем размере 40 мкм) связаны со снижением жидкотекучести композиционного расплава при содержании частиц наполнителя больших верхнего предела и недостаточной износостойкостью при значениях менее нижнего предела. Литейная технология получения присадочных композиционных прутков обеспечивает отсутствие загрязнений на границе раздела частица/матрица и качественную связь между ними, что приводит к высоким свойствам КМ и покрытий, полученных методами наплавки с использованием такого присадочного материала. Кроме того, литейная технология изготовления прутков уменьшает пористость, а наплавленные ими покрытия не имеют дефектов в виде пор и трещин. Благодаря удовлетворительной жидкотекучести достигается хорошее формирование наплавленных слоев. Однородность распределения частиц в наплавленном металле обеспечивается выбором режимов наплавки. Присадочные композиционные прутки, собранные из порошков аналогичного состава, полученные по технологии порошковой металлургии, обладают низкой жидкотекучестью при наплавке, что приводит к неравномерному распределению упрочняющей фазы в наплавленном поверхностном слое.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.

По вышеизложенной технологии были изготовлены литые присадочные композиционные прутки:

- с матрицей из сплава АК12 (Si 10…13%, Mn 0,01…0,5%; ГОСТ 1583-93), армированной частицами карбида кремния SiC в количестве 8 вес.% при среднем размере 28 мкм;

- с матрицей из сплава АК12М2МгН (Si 11…13%, Cu 1,5…3%, Mg 0,85…1,35%, Mn 0,3…0,6, Ti 0,05…0,2, Ni 0,8…1,3; ГОСТ 1583-93), армированной частицами карбида кремния SiC в количестве 10 вес.% при среднем размере 40 мкм.

Прутки имели следующие геометрические размеры: диаметр d=5±0,1 мм; длину L=450±9 мм. Эти литые композиционные прутки использовали в качестве присадочного материала в процессе аргонодуговой наплавки на подложку из сплава АМг6. Полученные таким способом наплавленные слои имеют отличное формирование при отсутствии трещин. Структура металла, наплавленного с использованием литых присадочных композиционных прутков из AK12M2MгH+8%SiC28* (фиг.2.а) и AK12+10%SiC40* (фиг.2.б) (где 28, 40* - средний размер частиц в мкм), характеризуется равномерным распределением упрочняющих частиц наполнителя в объеме наплавленной матрицы; упрочняющие частицы наполнителя - частицы карбида кремния - сохраняют скольную огранку, что свидетельствует об отсутствии межфазного взаимодействия в процессе жидкофазного совмещения при дуговой наплавке.

Механические свойства покрытий, наплавленных с использованием предлагаемых литых присадочных композиционных прутков, оценивали по величине твердости НВ, а трибологические (противоизносные) свойства - по величине коэффициента трения и интенсивности изнашивания. Свойства покрытий, наплавленных литыми прутками, приведены в таблице. Видно, что наличие упрочняющих частиц наполнителя в наплавленном поверхностном слое приводит к увеличению его твердости, а также к снижению коэффициента трения f и существенному уменьшению интенсивности изнашивания Iv в сравнении с матричными сплавами.

Твердость НВ, коэффициент трения f**, интенсивность изнашивания Iv** матричных сплавов и слоев, наплавленных предлагаемыми литыми КМ прутками
№ п.п. Состав НВ, МПа Нагрузка Р, Н f при частоте вращения n, об/мин Iv, мм3
300 600 1000
1 АК12М2МгН 988 70 0,92 0,81 0,84 0,0492
2 АК12M2MгH+8%SiC28 1030 70 0,80 0,82 0,83 0,0052
3 АК12 624 70 0,93 0,92*** 0,0151
4 AK12+10%SiC40 712 70 0,63 0,62 0,56 0,0089
** - при испытании на трение скольжения на установке УМТ-1, без смазки против контртела из стали 40Х;
*** - при переходе в задир.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-7 из 7.
01.03.2019
№219.016.ca22

Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь

Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь может быть использована в машиностроении, приборостроении, специальном судостроении и буровой технике. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: углерод 0,04-0,90, кремний 0,10-0,60, марганец 5,0-12,0, хром 19-21,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02205889
Дата охранного документа: 10.06.2003
11.03.2019
№219.016.d637

Способ получения аморфной ленты из металлических сплавов методом спиннингования

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству аморфных лент при сверхбыстрой закалке жидких сплавов. Способ получения аморфной ленты из металлических сплавов включает плавление сплава в тигле и слив его на поверхность охлаждающего диска. Через струю расплава и охлаждающий диск...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002277995
Дата охранного документа: 20.06.2006
29.03.2019
№219.016.f1b6

Плазменная установка для получения нанодисперсных порошков

Изобретение относится к области получения наноразмерных порошков (НП) элементов, неорганических соединений и композиций, в частности к плазменному оборудованию для производства НП различного назначения. Реактор имеет определенные соотношения геометрических размеров, связывающие выходной диаметр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002311225
Дата охранного документа: 27.11.2007
29.03.2019
№219.016.f8b9

Высокопрочная коррозионно- и износостойкая аустенитная сталь

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано в судостроении, машиностроении, пищевой промышленности и медицине. Предложена высокопрочная коррозионно-стойкая и износостойкая аустенитная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,04; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02158319
Дата охранного документа: 27.10.2000
10.04.2019
№219.017.04df

Способ кинетического низкотемпературного отпуска

Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть использовано при производстве листового термически улучшенного высокопрочного проката из углеродистых и легированных сталей. Для повышения твердости, прочности, вязкости и пластических свойств закаленный на мартенсит лист...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002304624
Дата охранного документа: 20.08.2007
29.04.2019
№219.017.42af

Способ получения металлов

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролитическому получению металлов из их сульфидов. Электролиз ведут с использованием раствора электролита и положительного электрода, содержащего сульфид получаемого металла, порошок вещества, являющегося акцептором атомов серы, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002307202
Дата охранного документа: 27.09.2007
10.07.2019
№219.017.acd8

Способ рафинирования алюминиевых сплавов

Способ рафинирования алюминиевых сплавов включает обработку расплава флюсом, содержащим хлориды, фториды и огнеупорные наполнители в виде дисперсных частиц тугоплавких оксидов алюминия и кремния, при этом флюс замешивают в сплав, находящийся в твердожидком состоянии, а затем нагревают его до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318029
Дата охранного документа: 27.02.2008
Показаны записи 1-10 из 15.
10.09.2013
№216.012.67f6

Литой композиционный сплав и способ его получения

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению литых композиционных сплавов для отливок ответственного назначения. Литой композиционный сплав на основе алюминиевой матрицы содержит включения интерметаллидных фаз состава AlX, AlX, AlX, где Х - Ti, Zr, V, Fe, Ni размером <10 мкм в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492261
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.03.2014
№216.012.a90e

Шина транспортного средства

Изобретение относится к автомобильной промышленности. В шину устанавливают обратную шину (антишину) из прочного упругого материала. В боковинах шины выполнены отверстия для установки перепускных клапанов, которые срабатывают и запирают наполнитель в замкнутом объеме между подушкой шины и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508993
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.06.2014
№216.012.d229

Способ снижения аварийности при движении транспортного средства /самосвала/ с поднятым кузовом

Изобретение относится к способу снижения аварийности при эксплуатации транспортных средств с самосвальным кузовом. Способ заключается в том, что привод управления механизмом переключения передач имеет электромагнитное устройство для регулирования переключения передач. Регулирование переключения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519572
Дата охранного документа: 20.06.2014
20.06.2014
№216.012.d35d

Способ ликвидации возгорания и предотвращения пожара на объектах народного хозяйства

Изобретение относится к строительству, по специальности пожаробезопасность объектов народного хозяйства. Цель изобретения - повышение эффективности установок автоматического пожаротушения за счет ликвидации возгорания и предотвращения пожара на объектах народного хозяйства. Поставленная цель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519880
Дата охранного документа: 20.06.2014
25.08.2017
№217.015.ae26

Многоштанговая насосная установка

Изобретение относится к оборудованию по добыче жидких полезных ископаемых. Установка содержит электродвигатель, соединенный клиноременной передачей с редуктором вертикального исполнения. Шкив редуктора установлен на хвостовике шлицевого вала, вдоль которого свободно перемещается, за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612764
Дата охранного документа: 13.03.2017
18.05.2018
№218.016.510f

Самолет со встроенными топливными баками

Изобретение относится к авиационной технике. Самолет содержит основные топливные баки в крыле, а также баки резервного запаса топлива с возможностью их использования при посадке в нештатной ситуации. Основные баки снабжены парашютной системой, состоящей из парашютов и подрывного устройства,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653413
Дата охранного документа: 08.05.2018
19.10.2018
№218.016.93a5

Самолет с заливоопорожняющей оснасткой

Изобретение относится к авиационной технике. Самолет-заправщик содержит оборудование для опорожнения топлива. При этом, в случае возникновении нештатной ситуации, возможна откачка топлива с воздушного судна при помощи упомянутого оборудования. Изобретение повышает кпд и безопасность пассажиров.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669906
Дата охранного документа: 16.10.2018
29.06.2019
№219.017.9fad

Способ перекрытия истечения вещества через трубу при аварии

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности и предназначено для ликвидации открытых нефтяных и газовых фонтанов на морских скважинах. Способ заключается в том, что на трубу (оголовок скважины) устанавливают хомут из двух элементов, стянутых между собой. Каждый из элементов имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454595
Дата охранного документа: 27.06.2012
10.07.2019
№219.017.acd8

Способ рафинирования алюминиевых сплавов

Способ рафинирования алюминиевых сплавов включает обработку расплава флюсом, содержащим хлориды, фториды и огнеупорные наполнители в виде дисперсных частиц тугоплавких оксидов алюминия и кремния, при этом флюс замешивают в сплав, находящийся в твердожидком состоянии, а затем нагревают его до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318029
Дата охранного документа: 27.02.2008
16.01.2020
№220.017.f553

Способ блокировки обратной трансформации посредством отключения коммутационных аппаратов в отходящих от трансформаторной подстанции линиях электропередачи низкого напряжения и вводного коммутационного аппарата на низкой стороне трансформаторной подстанции и осуществления сигнализации и информирования персонала электросетевой организации при несанкционированной подаче напряжения в отходящие от трансформаторной подстанции линии электропередачи низкого напряжения со стороны потребителей или на шины низкого напряжения трансформаторной подстанции

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам блокировки обратной трансформации. Технический результат заключается в повышении безопасности обслуживания электрических сетей. Достигается тем, что при обнаружении напряжения со стороны какой-либо отходящей линии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710938
Дата охранного документа: 14.01.2020
+ добавить свой РИД