Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб отримання градієнтних зносостійких плазмових покриттів з високою припрацьовуваністю, що включає оплавлення покриття з питомою потужністю лазерного випромінювання 105-108 Вт/см2, який відрізняється тим, що оплавлення виконують двократно: перше оплавлення потужністю 105-108 Вт/см2, діаметром плями фокусування променя - 4-6 мм, швидкістю пересування променя - 0,2-0,5 м/хв, глибиною проплавлення, рівною товщині покриття; друге оплавлення потужністю 105-108 Вт/см2, діаметром плями фокусування променя 1-3 мм, швидкістю пересування променя - 1-1,5 м/хв, глибиною 0,1-0,3 від товщини покриття.

Текст

Реферат: Спосіб отримання градієнтних зносостійких плазмових покриттів з високою припрацьовуваністю 5 8 2 включає оплавлення покриття з питомою потужністю лазерного випромінювання 10 -10 Вт/см . 5 8 2 Оплавлення виконують двократно: перше оплавлення потужністю 10 -10 Вт/см , діаметром плями фокусування променя - 4-6 мм, швидкістю пересування променя - 0,2-0,5 м/хв, глибиною 5 8 2 проплавлення, рівною товщині покриття; друге оплавлення потужністю 10 -10 Вт/см , діаметром плями фокусування променя 1-3 мм, швидкістю пересування променя - 1-1,5 м/хв, глибиною 0,1-0,3 від товщини покриття. UA 84998 U (12) UA 84998 U UA 84998 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обробки матеріалів, зокрема для способів підвищення зносостійкості шляхом нанесення покриттів газотермічними методами, і може знайти застосування в машинобудуванні для підвищення стійкості деталей та інструменту, що знаходиться в умовах підвищеного тертя, високих температур та механічних навантажень. Способи формування зносостійких плазмових покриттів, розроблені на основі корисної моделі, можуть бути використані для зміцнення поверхонь деталей вузлів тертя, а також для покращення їхніх триботехнічних властивостей. Суттєвим недоліком практично всіх газотермічних покриттів, у тому числі і плазмових, є те, що вони погано припрацьовуються, і як наслідок їх недостатня зносостійкість при високих навантаженнях, що зумовлено пористістю, підвищеною крихкістю, недостатньо міцними адгезійно-когезійними зв'язками, низькою релаксаційною здатністю та інтенсивним окисленням покриттів при підвищених температурах. Відомий спосіб обробки деталей з газотермічними покриттями для підвищення зносостійкості та антифрикційних властивостей [Способ обработки деталей: А.с. 1675355 5 СССР, МКИ , C21D1/78/ Тарасов А.Н., Залевський Н.А., Панорилов В.А., Смирнов В.А. - № 4688013: Заявл.03.05.89; опубл.07.09.91, Бюл. № 33]. Спосіб включає нанесення газотермічного покриття, його оплавлення, охолодження, просочування органічним наповнювачем і шліфування. З метою підвищення зносостійкості, антифрикційних властивостей і міцності серцевини виробу охолодження проводять ступінчасто із витримкою при температурі 320-350 °C протягом 90-120 хвилин, шліфування проводять після охолодження, після шліфування проводять нагрів у вакуумі до температури 320-350 °C з витримкою 45-60 хв, а просовування здійснюють в процесі охолодження з цих температур в суміші відпрацьованого вакуумного масла з додаванням 1,0-1,5 об. % кубового залишку регенерації хладону - 113. Використання даного винаходу забезпечує одержання зносостійкого з доброю припрацьовуваністю покриття робочої поверхні деталей, але згаданий спосіб є трудомістким і потребує використання, обладнання, що обмежує його широке застосування. Відомий також, вибраний за найближчий аналог, спосіб лазерного модифікування попередньо напилених покриттів оплавленням [Последующая обработка (предварительно) напиленных покрытий лазерным лучом (высокой мощности). Nachbehaudlug von Spritzschichten olurch Hochleistungslaser. Becker R., Sepold G. "Metalloberflache"1987, 41, № 7, 320-332, 297 (нем; рез.англ.)], який включає оплавлення лазерним променем попередньо нанесеного газополуменевим напиленням Ni-Cr-B-Si - покриття в середовищі захисного газу при питомій 7 2 потужності лазерного випромінювання до 10 Вт/см . Оплавлення всієї поверхні покриття проводили на глибину, співрозмірну з його товщиною. Зносостійкість оплавленого покриття зросла в 1,4-2,1 разу порівняно з напиленим внаслідок зниження пористості, підвищення пластичності та міцності зчеплення з основою. Недоліком даного способу є суцільне оплавлення поверхні, що призводить до: значного теплового впливу на основу (сталь) і, як внаслідок, зниження їх фізико-механічних властивостей; зміни хімічного складу покриття в результаті дифузії елементів, зокрема заліза, із основи; зниження мікротвердості; зростання напружень розтягування в системі "основа-покриття". Недоліком даного способу є те, що структура плазмового покриття після оплавлення лазером має стовпчасто-дендритну будову, яка підвищує міцність покриття, але недостатньо зносостійкість. Це обумовлено значним зносом покриття на етапі припрацювання (див. табл. 1). Разом з тим відомо, що умовою існування зовнішнього тертя (задовільне припрацювання і зносостійкість) є забезпечення правила градієнта зсувного опору, згідно з яким зсувний опір  в зоні контакту твердих тіл повинен бути меншим, ніж на деякій глибині, тобто повинна дотримуватись умова δ/δz>0. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу нанесення плазмового покриття з високою зносостійкістю і припрацьовуваністю за рахунок формування його градієнтної структури: тонкого поверхневого шару з дисперсною структурою з пониженим опором зсуву і глибинного шару зі стовпчастою структурою нормально орієнтованою до поверхні тертя. Дисперсна структура поверхневого шару буде сприяти процесу припрацювання, а глибинний шар зі стовбчастою структурою, де зосереджуються максимальні напруження тертя, розподіляти рівномірно навантаження в об'ємі покриття і чинити опір руйнування під дією тангенціально направлених сил тертя, тобто слугувати міцною основою для вторинних структур процесу припрацювання. Поставлена задача удосконалити корисну модель вирішується тим, що спосіб формування зносостійкого плазмового покриття полягає в лазерній обробці з оплавленням, згідно з корисною моделлю, обробку проводять з подвійним оплавленням: перше оплавлення 1 UA 84998 U 5 5 10 15 8 2 потужністю 10 -10 Вт/см , діаметром плями фокусування променя - 4-6 мм, швидкістю пересування променя - 0,2-0,5 м/хв, глибиною проплавлення, рівною товщині покриття; друге 5 8 2 оплавлення потужністю 10 -10 Вт/см , діаметром плями фокусування променя 1-3 мм, швидкістю пересування променя - 1-1,5 м/хв, глибиною 0,1-0,3 від товщини покриття. Підвищення зносостійкості покриття і зокрема на етапі припрацювання (див. табл. 1) обумовлено його градієнтною структурою, поверхневий шар якої із пружно-пластичною дрібнозернистою структурою сприяє припрацюванню і самоорганізації вторинних структур, а розташований нижче шар стовпчастої структури ефективно демфірує зовнішні нормальні та зсувні навантаження. Спосіб реалізується наступним чином покриття оплавляють лазерним променем в середовищі захисного газу подвійно, перше оплавлення проводять всієї поверхні покриття на глибину, співрозмірну з його товщиною, друге - глибиною 0,1-0,3 від товщини покриття. Приклад реалізації способу. Спосіб використовується для зміцнення поверхні лопатки робочого І ступеня КНД (матеріал лопатки - сплав ВТЗ-1, матеріал покриття - сплав системи ТіС-Со). Обробку з подвійним оплавленням проводили на безперервному СО 2 - лазері. У таблиці 2 наведені технологічні параметри і властивості отриманого градієнтного покриття. Наведений приклад підтверджує досягнення технічного результату при здійсненні заявленого способу. 20 Таблиця 1 Зносостійкість сталі 40Х з плазмовим покриттям в залежності від виду оброблення поверхні (Р=2 МПа, V=0,1 м/с, Т=239 °C) Вид роботи Прототип: оплавлення лазером Корисна модель: Подвійне оплавлення лазером 2 3 Знос, мг/см за 10 м 72,3 32,9 31,5 12,0 Таблиця 2 Технологічні параметри і властивості отриманого дискретного покриття Потужність лазерного опромінення, кВт Діаметр плями, мм Глибина оплавлення, мм Коефіцієнт підвищення зносостійкості І II І II І II оплавлення оплавлення оплавлення оплавлення оплавлення оплавлення 1,0 1,2 5 2 0,8 0,15 2,7 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб отримання градієнтних зносостійких плазмових покриттів з високою припрацьовуваністю, 5 8 що включає оплавлення покриття з питомою потужністю лазерного випромінювання 10 -10 2 Вт/см , який відрізняється тим, що оплавлення виконують двократно: перше оплавлення 5 8 2 потужністю 10 -10 Вт/см , діаметром плями фокусування променя - 4-6 мм, швидкістю пересування променя - 0,2-0,5 м/хв, глибиною проплавлення, рівною товщині покриття; друге 5 8 2 оплавлення потужністю 10 -10 Вт/см , діаметром плями фокусування променя 1-3 мм, швидкістю пересування променя - 1-1,5 м/хв, глибиною 0,1-0,3 від товщини покриття. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Kindrachuk Miroslav Vasyliovych, Kindrachuk Vitalii Myroslavovych, Korbut Yevhen Valentynovych, Khlevna Yuliia Leonidivna, Dukhota Oleksandr Ivanovych, Holovko Leonid Fedorovych, Didenko Oleksandr Leonidovych

Автори російською

Киндрачук Мирослав Васильевич, Киндрачук Виталий Мирославович, Корбут Евгений Валентинович, Хлевна Юлия Леонидовна, Духота Александр Иванович, Головко Леонид Федорович, Диденко Александр Леонидович

МПК / Мітки

МПК: C21D 1/78

Мітки: плазмових, спосіб, отримання, високою, градієнтних, припрацьовуваністю, зносостійких, покриттів

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-84998-sposib-otrimannya-gradiehntnikh-znosostijjkikh-plazmovikh-pokrittiv-z-visokoyu-pripracovuvanistyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб отримання градієнтних зносостійких плазмових покриттів з високою припрацьовуваністю</a>

Подібні патенти