×
31.12.2020
219.017.f475

Способ получения износостойкого покрытия на изделии из инструментальной стали

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение износостойкости режущего инструмента, в частности шнековых сверл, изготовленных из инструментальной стали, за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев. Способ получения износостойкого покрытия на изделии из инструментальной стали включает диффузионное насыщение поверхности легирующими элементами в расплаве, при этом дополнительно в два этапа осуществляют ультразвуковую обработку поверхности изделия с частотой ультразвуковых колебаний упрочняющего элемента 22-24 кГц, с силой его прижима к обрабатываемой поверхности 1000-3000 Н. Первый этап ультразвуковой обработки осуществляют перед диффузионным насыщением поверхности изделия легирующими элементами в расплаве. Второй этап проводят после диффузионного насыщения поверхности изделия легирующими элементами в расплаве. Упомянутый расплав содержит следующие элементы, при следующем соотношении, мас. %: висмут 47-52, никель 4-6, хром 6-8, свинец 38-39. После второго этапа ультразвуковой обработки поверхности изделия дополнительно проводят диффузионное борирование при температуре 900-950 °С и выдержке 2-3 часа в порошковой смеси карбида бора и фторида натрия, при следующем соотношении, мас. %: карбид бора 96-98, фторид натрия 2-4. Обеспечивается повышение стойкости инструмента, а именно повышение микротвердости и износостойкости рабочих поверхностей режущего инструмента. 1 табл., 3 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение износостойкости режущего инструмента, в частности шнековых сверл, изготовленных из инструментальной стали, за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев.

Известен способ нанесения диффузионного покрытия на стальные изделия (пат. SU №1772215, МПК С23С 10/22, опубл. 30.10.2002 г.), включающий диффузионное насыщение поверхности легирующими элементами в расплаве, содержащем литий, никель и свинец при следующем соотношении компонентов, мас. %: Li - 0,5-0,8; Ni - 3; Pb - остальное, при температуре 1050-1100°С и времени выдержки 5-8 часов.

Недостатком данного способа является низкая твердость получаемого покрытия и как следствие низкая износостойкость.

Известен способ нанесения диффузионных покрытий на стальные изделия (пат. №2312164, МПК С23С 2/08, С22С 11/02, опубл. 10.12.2007 г. бюл. №34), включающий диффузионное насыщение поверхности легирующими элементами в расплаве, содержащем литий, никель, хром и свинец при следующем соотношении компонентов, мас. %: Li - 0,5-0,8; Ni -1-5; Cr 2-10; Pb - 84,2-96,5, при температуре 650-1250°С.

Недостатком данного способа является низкая твердость получаемого покрытия и как следствие низкая износостойкость.

Задачей изобретения является усовершенствование способа получения износостойкого покрытия на поверхности инструментальной стали, обеспечивающее повышение эксплуатационных характеристик и срока эксплуатации режущего инструмента, в частности шнековых сверл.

Техническим результатом является повышение стойкости инструмента, а именно повышение микротвердости и износостойкости рабочих поверхностей режущего инструмента.

Технический результат достигается тем, что способ получения износостойкого покрытия на изделии из инструментальной стали, включающий диффузионное насыщение поверхности легирующими элементами в расплаве, при этом дополнительно в два этапа осуществляют ультразвуковую обработку поверхности изделия с частотой ультразвуковых колебаний упрочняющего элемента 22-24 кГц, с силой его прижима к обрабатываемой поверхности 1000-3000 Н, а также линейной скорости перемещения пятна деформации упрочняющего элемента 50-100⋅10-3 м/с, первый из которых осуществляют перед диффузионным насыщением поверхности изделия легирующими элементами в расплаве, второй этап после диффузионным насыщением поверхности изделия легирующими элементами в расплаве, при этом расплав состоит из следующих элементов, взяты при следующем соотношении, масс. %:

Висмут 47-52
Никель 4-6
Хром 6-8
Свинец 38-39

а после второго этапа ультразвуковую обработку поверхности изделия дополнительно проводят диффузионное борирование при температуре 900-9500С и выдержке 2-3 часа в порошковой смеси карбида бора и фторида натрия, взятых при следующем соотношении, масс. %:

карбид бора 96-98
фторид натрия 2-4

Ультразвуковая упрочняющая обработка, проводимая перед диффузионным насыщением поверхности легирующими элементами Ni и Cr, позволяет повысить плотность дислокационных структур на поверхности изделий изготовленных из инструментальной стали, а также приводит к изменению структуры поверхностного слоя, за счет интенсивного деформирования зерен, приводящего к увеличению площади межзеренной границы. Также в результате воздействия на поверхность изделия колебаний с ультразвуковой частотой происходит повышение внутренней энергии поверхностного слоя возбуждение атомов, что приводит к неравновесному состоянию поверхностного слоя изделия подвергнутого ультразвуковой упрочняющей обработки. Данная совокупность явлений позволяет увеличить скорость и глубину легирования при диффузионном насыщении, таким образом, являясь технологией механической активации поверхности изделия.

Ультразвуковая упрочняющая обработка, проводимая перед диффузионным борированием, позволяет за счет интенсивной пластической деформации повысить плотность дислокационных структур на поверхности изделия изготовленных из инструментальной стали с покрытием полученным в результате диффузионного насыщения поверхности изделия Ni и Cr, а также приводит к изменению структуры поверхностного слоя, за счет интенсивного деформирования зерен, приводящего к увеличению площади межзеренной границы. Также в результате воздействия на поверхность изделия колебаний с ультразвуковой частотой происходит повышение внутренней энергии поверхностного слоя возбуждение атомов, что приводит к неравновесному состоянию поверхностного слоя изделия подвергнутого ультразвуковой упрочняющей обработки. Данная совокупность явлений позволяет увеличить скорость и глубину легирования при диффузионном борировании, таким образом, являясь технологией механической активации поверхности изделия. При ультразвуковой упрочняющей обработке изделия, изготовленного из инструментальной стали с покрытием полученным в результате диффузионного насыщения поверхности изделия Ni и Cr, повышается плотность покрытия, а также обеспечивает продолжения диффузионного взаимопроникновения атомов изделия и атомов покрытия.

Проведение процесса диффузионного борирования в защитной атмосфере аргона при наличии активатора NaF, позволяет ускорить процесс высвобождения бора и его проникновение в поверхность изделия с образованием боридных соединений с металлами Fe, Ni и Cr. При этом борирование происходит равномерно по всей поверхности изделия на большую глубину.

Получение диффузионного покрытия на изделиях, изготовленных из инструментальной стали, методом диффузионного насыщения в среде легкоплавких металлов легирующими элементами Ni и Cr при дальнейшем борировании позволяет получить на поверхности изделия бориды Fe2B, (FeNi)2B и Cr2B находящихся в равновесном состоянии с чистым железом и имеющими высокую твердость и значительно повышающие износостойкость изделия, а также жаропрочность, жаростойкость, коррозионную стойкость. При этом благодаря близости по значениям атомарных радиусов Ni и Cr с Fe они имеют хорошую растворимость в стали, таким образом обеспечивая высокую адгезионную прочность, а также глубину диффузионного взаимопроникновения элементов подложки и покрытия. При образовании боридов происходит вытеснение углерода с поверхностного слоя, который диффундирует в сердцевину, образуя приповерхностную переходную карбидную зону, с повышенными прочностными характеристиками. Таким образом, получаемое на поверхности изделия, изготовленного из инструментальной стали, диффузионное покрытие позволяет повысить износостойкость изделий и как следствие эксплуатационные характеристики.

Получение износостойкого покрытия на изделиях из инструментальной стали происходит следующим способом. Сначала осуществляют ультразвуковую упрочняющую обработку (механическую активацию) поверхности изделия, после чего методом диффузионной металлизации в среде легкоплавкого сплава металлов Bi и Pb с добавлением легирующих компонентов Ni и Cr, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Bi - 47-52; Ni - 4-6; Cr 6-8; Pb - 38-39, осуществляют диффузионное насыщения изделия из интрументальной стали при температуре 1000-1100°С и времени выдержки 10-12 часов. После чего поверхность изделия с диффузионным покрытием подвергают ультразвуковой упрочняющей обработке (механической активации). Затем осуществляют диффузионное борирование поверхности изделия в порошковой смеси карбида бора и активатора фторида натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. %: В4С 96-98; NaF 2-4, при температуре 900-950°С при времени выдержки 2-3 часа. И в качестве финишной операции поверхность изделия подвергают ультразвуковой упрочняющей обработке.

В результате такой обработки рабочие поверхности шнековых сверл, изготовленных из инструментальной стали, имеют микротвердость на 2-18% выше в сравнении с технологией, предлагаемой в прототипе, и как следствие повышение стойкости инструмента в сравнении с прототипом на 10-30%

Пример 1.

Получение износостойкого покрытия на шнековом сверле, изготовленном из инструментальной стали 9ХС происходит следующим способом. Сначала осуществляют ультразвуковую упрочняющую обработку (механическую активацию) рабочих поверхностей шнекового сверла, после чего методом диффузионной металлизации в среде легкоплавкого сплава металлов Bi и Pb с добавлением легирующих компонентов Ni и Cr, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Bi -52; Ni - 4; Cr - 6; Pb - 38, осуществляют диффузионное насыщения рабочих поверхностей шнекового сверла при температуре 1000°С и времени выдержки 10 часов. После чего рабочую поверхность шнекового сверла с диффузионным покрытием подвергают ультразвуковой упрочняющей обработке (механической активации). Затем осуществляют диффузионное борирование рабочей поверхности шнекового сверла в порошковой смеси карбида бора и активатора фторида натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. %: В4С - 96; NaF - 4, при температуре 900°С при времени выдержки 2 часа. И в качестве финишной операции поверхность изделия подвергают ультразвуковой упрочняющей обработке.

Пример 2.

Получение износостойкого покрытия на шнековом сверле, изготовленном из инструментальной стали 9ХС происходит следующим способом. Сначала осуществляют ультразвуковую упрочняющую обработку (механическую активацию) рабочих поверхностей шнекового сверла, после чего методом диффузионной металлизации в среде легкоплавкого сплава металлов Bi и Pb с добавлением легирующих компонентов Ni и Cr, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Bi - 49,5; Ni - 5; Cr 7; Pb - 38,5, осуществляют диффузионное насыщения рабочих поверхностей шнекового сверла при температуре 1050°С и времени выдержки 11 часов. После чего рабочую поверхность шнекового сверла с диффузионным покрытием подвергают ультразвуковой упрочняющей обработке (механической активации). Затем осуществляют диффузионное борирование рабочей поверхности шнекового сверла в порошковой смеси карбида бора и активатора фторида натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. %: В4С - 97; NaF - 3, при температуре 925°С при времени выдержки 2,5 часа. И в качестве финишной операции поверхность изделия подвергают ультразвуковой упрочняющей обработке.

Пример 3.

Получение износостойкого покрытия на шнековом сверле, изготовленном из инструментальной стали 9ХС происходит следующим способом. Сначала осуществляют ультразвуковую упрочняющую обработку (механическую активацию) рабочих поверхностей шнекового сверла, после чего методом диффузионной металлизации в среде легкоплавкого сплава металлов Bi и Pb с добавлением легирующих компонентов Ni и Cr, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Bi - 47; Ni - 6; Cr 8; Pb - 39, осуществляют диффузионное насыщения рабочих поверхностей шнекового сверла при температуре 1100°С и времени выдержки 12 часов. После чего рабочую поверхность шнекового сверла с диффузионным покрытием подвергают ультразвуковой упрочняющей обработке (механической активации). Затем осуществляют диффузионное борирование рабочей поверхности шнекового сверла в порошковой смеси карбида бора и активатора фторида натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. %: В4С - 98; NaF - 2, при температуре 950°С при времени выдержки 3 часа. И в качестве финишной операции поверхность изделия подвергают ультразвуковой упрочняющей обработке.

Результаты испытаний сведены в таблицу 1.

Анализ данных представленных в таблице, позволяет сделать вывод о том, что получаемое износостойкое покрытие на шнековых сверлах по предлагаемому способу по сравнению с прототипом обеспечивает более высокие значения микротвердости рабочей поверхности шнекового сверла, и как следствие повышение стойкости сверла.

Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет достичь поставленный технический результат.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 471.
20.08.2016
№216.015.4cc4

Способ определения погрешности геодезических приборов за неправильность формы цапф и боковое гнутие зрительной трубы

Способ определения погрешности геодезических приборов за неправильность формы цапф и боковое гнутие зрительной трубы включает закрепление на объективном конце зрительной трубы исследуемого прибора отражающего зеркала под углом 45° к визирной оси, размещение на продолжении горизонтальной оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594950
Дата охранного документа: 20.08.2016
27.08.2016
№216.015.4d29

Вафельное изделие функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству мучных кондитерских изделий. Вафельное изделие функционального назначения, включающее мучную смесь, желтки, бикарбонат натрия, фосфатиды, соль и воду. В качестве мучной смеси содержит пшеничную муку и банановую, взятые в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595435
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4d41

Устройство для вычисления функции arctg(y/x)

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено в специализированных ЭВМ, использующих двоичную систему счисления с целочисленным форматом представления исходных данных. Техническим результатом является обеспечение возможности вычисления аргумента комплексных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595486
Дата охранного документа: 27.08.2016
20.08.2016
№216.015.4d5c

Способ производства хлебобулочных изделий

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству хлебобулочных изделий, предназначенных для функционального питания. Предложен способ производства хлебобулочных изделий, включающий получение жидкой диспергированной фазы, которая представляет собой полуфабрикат,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595186
Дата охранного документа: 20.08.2016
27.08.2016
№216.015.4d5d

Способ производства кексов

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ производства кексов, включающий подготовку сырья к производству, приготовление теста, формование тестовых заготовок, их выпечку и охлаждение, причем при приготовлении теста дополнительно вносят муку из корневищ сусака зонтичного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595432
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4d60

Способ приготовления хлеба из ржаной или из смеси ржаной и пшеничной муки

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству хлеба повышенной пищевой и биологической ценности, предназначенного для профилактического и лечебного питания. Предложен способ приготовления хлеба из ржаной или из смеси ржаной и пшеничной муки, включающий получение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595508
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4d61

Состав теста для производства кексов

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен состав теста для производства кексов, включающий пшеничную хлебопекарную муку высшего сорта, сахарный песок, сливочное масло, меланж, аммоний углекислый и рафинадную пудру, который дополнительно содержит муку из корневищ сусака...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595434
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4d98

Кондитерская смесь для производства персипана

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству кондитерских изделий. Предложена кондитерская смесь для производства персипана, включающая размолотые ядра косточек, сахар-песок, патоку, наполнитель, какао-порошок в виде вкусового компонента, при этом она дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595452
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4de7

Начинка маковая для кондитерских изделий

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в качестве состава для приготовления начинки при производстве мучных кондитерских изделий. Начинка маковая включает мак, сахар-песок, мед натуральный, протертые вяленые финики и плоды физалиса ягодного, высушенные путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595502
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4ded

Способ производства фитнес-батончиков

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к кондитерской, а именно к способу производства фитнес-батончиков. Подготавливают и дозируют сырье. Сироп-связку готовят путем смешивания инвертного сиропа на основе раствора сахара-песка с лимонной кислотой и основного сиропа....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595455
Дата охранного документа: 27.08.2016
Показаны записи 1-10 из 34.
10.12.2014
№216.013.0faf

Способ получения наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы на стали

Изобретение относится к области металлургии, а именно нанесению покрытий с эффектом памяти формы. Способ получения наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы на стальной поверхности включает нанесение порошка с эффектом памяти формы на основе Ni на стальную поверхность, закалку с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535432
Дата охранного документа: 10.12.2014
26.08.2017
№217.015.e132

Способ повышения прочности детали с покрытием

Изобретение относится к способам повышения прочности деталей с покрытиями. Осуществляют обкатку детали деформирующим элементом с одновременным пропусканием через зону контакта деформирующего элемента с обрабатываемой поверхностью импульсного электрического тока силой 2-5 кА, напряжением 2-3 В,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625508
Дата охранного документа: 14.07.2017
26.08.2017
№217.015.e155

Способ повышения прочности детали с покрытием

Изобретение относится к способам повышения прочности деталей с покрытиями. Осуществляют обкатку детали деформирующим элементом и производят последующее упрочнение покрытия ультразвуковой обработкой с частотой ультразвуковых колебаний 18-22 кГц упрочняющим элементом. Расстояние между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625619
Дата охранного документа: 17.07.2017
23.09.2018
№218.016.8a27

Способ повышения износостойкости деталей центробежного насоса

Изобретение относится к способу получения многослойного композитного покрытия на поверхности детали центробежного насоса. Техническим результатом является создание слоистого композита с высокими прочностными характеристиками, обладающего высокой стойкостью к абразивному и кавитационному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667571
Дата охранного документа: 21.09.2018
01.11.2018
№218.016.97ff

Способ получения слоистого композитного покрытия

Изобретение относится к области металловедения, а именно к химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к решению проблемы трения и износа, и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671032
Дата охранного документа: 29.10.2018
15.11.2018
№218.016.9d72

Способ сверления глубокого отверстия в стальной заготовке

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при сверлении глубоких отверстий в стальной заготовке. Способ включает сверление заготовки на станке с помощью сверла глубокого сверления с использованием системы подачи и отвода смазочно-охлаждающей жидкости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672458
Дата охранного документа: 14.11.2018
15.11.2018
№218.016.9d80

Способ изготовления изделий из бескислородной меди для кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении рабочих стенок кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок из бескислородной меди. От слитка, полученного в печи электронно-лучевого переплава, ленточной пилой отрезают штучную медную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672460
Дата охранного документа: 14.11.2018
15.11.2018
№218.016.9dc9

Способ сверления сквозных отверстий в меди

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при изготовлении изделий из бескислородной меди. Способ включает сверление заготовки на станке, с помощью сверла глубокого сверления с использованием системы подачи и отвода смазочно-охлаждающей жидкости и выхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672461
Дата охранного документа: 14.11.2018
15.11.2018
№218.016.9dcf

Способ сверления глубокого отверстия в медной заготовке на токарно-винторезном станке

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано при изготовлении изделий из бескислородной меди. Способ включает сверление заготовки на станке с помощью сверла глубокого сверления с использованием системы подачи и отвода смазочно-охлаждающей жидкости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672459
Дата охранного документа: 14.11.2018
23.11.2018
№218.016.9fd1

Установка для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на поверхности детали

Изобретение относится к установке для получения наноструктурированных покрытий из материалов с эффектом памяти формы на поверхности детали. Установка выполнена с возможностью достижения в вакуумной камере давления 2÷4 бар. Установка содержит газовый баллон с инертным газом для создания инертной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672969
Дата охранного документа: 21.11.2018
+ добавить свой РИД