Способ изготовления формообразующего инструмента с плакирующими покрытиями

 

Изобретение относится к нанесению плакирующих бездефектных покрытий на детали сложной формы, в частности на формообразующий инструмент, преимущественно матрицы. Цель изобретения - повышение качества инструмента за счет устранения в его плакирующем слое трещин и разрывов путем повышения сцепляемости плакирующего слоя с подложкой и повышения деформируемости покрытия по сравнению с подложкой при штамповке инструмента. На поверхность формообразующего инструмента с имеющимся в нем предварительно отформованным гнездом, соответствующим по форме рабочей поверхности инструмента, в два этапа наносят плакирующее покрытие. На первом этапе наносят первый тонкий слой и проплавляют его участками совместно с граничным слоем подложки потоком концентрированной энергии, образуя при этом со стороны рабочей поверхности инструмента сетку из проплавленных зон, которые способствуют прочному соединению слоя с подложкой и, увеличивая шероховатость поверхности, обеспечивают качественную адгезию с последующим напыленным слоем. На втором этапе наносят покрытие до требуемой толщины. Затем заготовку нагревают до состояния, при котором предел текучести материала основы превышает предел текучести покрытия, и производят штамповку. Неравномерный нагрев заготовки позволяет пластически деформировать практически лишь слой покрытия. При этом в плакирующем слое и подложке отсутствуют трещины и разрывы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 9 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4316544/31-27 (22) 16.10.87 (46) 15.05.90. Бюл. № 18 (71) Физико-технический институт АН БССР (72) Е. M. Макушок, Г. В. Андреев, В. В. Харченко, С. А. Кадников, В. А. Тиманюк, Ю. В. Соколов, В. С. Голубев, Н. И. Кравченко, А. В. Петров и И. С. Куприянова (53) 621.791.92 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 725775, кл. В 21 К 5/20, 1978. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМООБРАЗУЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С ПЛАКИРУЮЩИМИ ПОКРЫТИЯМИ (57) Изобретение относится к нанесению плакирующих бездефектных покрытий на детали сложной формы в частности формообразующий инструмент, преимуце,венно матрицы. Цель изобретения -- повышение качества инструмента за счет устранения в его плакирующем слое трещин и разрывов путем повышения сцепляемости плакирующего слоя с подложкой и повышения деформируемости покрытия по сравнению с подложкой при штамповке инструИзобретение относится к нанесению плакирующих, бездефектных покрытий на детали сложной формы, в частности на формообразующий инструмент.

Цель изобретения — повышение качества инструмента за счет устранения в его плакирующем слое трещин и разрывов.

Суть способа состоит в том, что на поверхность формообразующего инструмента с предварительно отформованным в нем гнездом, соответствующим по форме рабочей поверхности инструмента, вначале наносят тонкий слой плакирующего покрытия и проплавляют его участками совместно с граничным слоем подложки потоком концентрированной энергии, образуя при этом со сто„„SU„„1563913 А 1

2 мента. На поверхность формообразующего инструмента с имеющимся в нем предварительно отформованным гнездом, соответствующим по форме рабочей поверхности инструмента, в два этапа наносят плакирующее покрытие. На первом этапе наносят первый тонкий слой и прои.-.авляют его участками совместно с граничным слоем подложки потоком концентрированной энергии, образуя при этом со стороны рабочей поверхности инструмента сетку из проплавленных зон, которые способствуют прочному соединению слоя с подложкой и, увеличивая шероховатость поверхности обеспечивают качественную алга зию с последуюшим капt::ëåííûì слое.,:. На втором этапс наносят покрытие до требуемой толщины. Затем заготовку нагревают до состояния, при котором предел текучести материала основы превышает предел текучести покрытия, и пр изводят штамповку.

Неравномерный нагрев заготовки позволяет пластически деформировать практически лишь слой покрытия. При этом в плакирующем слое и подложке отсутствуют трещины и разрывы. 2 ил. роны рабочей поверхности сетку из проплавленных зон, затем наносят покрытие до требуемой толщины, после этого заготовку нагревают до состояния, при котором предел текучести материала основы превышает предел текучести материала покрытия, и производят штамповку.

На фиг. 1 схематично показан фрагмент инструмента с нанесенным на него первым тонким слоем плакирующего покрытия и проплавленными участками, образуюшими на поверхности сетку; на фиг, 2 фрагмент сечения поверхности с покрытием.

На фиг. 1 и 2 введены следующие: обозначения: 1 — подложка; 2 — частично проплавляемый наносимый в первую очередь

1563913 е.. ой нлакирующего покрытия; 3 — проплавленный участок покрытия и подложки; 4— верхний слои плакирующего покрытия.

Ьлагодаря совместному проплавлению

|огоком концентрированной энергии граничного слоя подложки и прилегающего к нему слоя плакирующего покрытия обеспечивается их сваривание. Сбразование на поверхности покрытия лишь сетки из проплавленных зон обеспечивает качественную адгезию с последующим напылением слоем заданной толщины, поскольку адгезия повышается с увеличением шероховатости подложки. Такая подготовка заготовки под штамповку обеспечивает при дальнейшей обработке получение качественного инструмента со сплошной упрочненной поверхностью, сваренной с подложкой.

После получения покрытия заданной толщины штамповка заготовки, нагретой до состояния, когда предел текучести материала основы превышает предел текучести материала покрытия, позволяет пластически формоизменять в первую очередь практически лишь слой покрытия, благодаря чему, несмотря на неравномерность деформации, обусловленной формой изделия и разновеликостью толщины нанесенного покрытия, на упроченном слое поковки и ее подложке отсутствуют трещины и разрывы.

Пример. Матрицу (внешний диаметр

110 мм) для штамповки сателлита (внешний окружной модуль 7,0; число зубьев 11, тип зуба — прямой, угол профиля 22 30; угол делительного конуса 34 31; угол конуса впадин 27 30; внешний дел ительный диаметр 77 мм; внешняя высота зуба 14,33 мм) из стали 20ХНЗА изготавливают из стали

5ХНМ с плакирующим покрытием из интерметаллида никеля и титана (tViT,). Для нанесения упрочняющего покрытия используют порошковый материал ПН55Т45 (температураа пл а влени я 1240 С, твердость

55 — 60 HRC ) . Для изготовления такой матрицы горячей штамповкой в заготовке из стали 5ХНМ отформовали гнездо, соответствующее по форме рабочей поверхности инструмента и обеспечивающие возможность получения в готовом изделии покрытия толщиной от 1,5 до 5 мм (наименьшая толщина покрытия во впадине рабочей поверхности матрицы), и паз на боковой поверхности, обеспечивающий фиксацию положения заготовки в полости штампа при последующем ее формообразовании после нанесения покрытия и нагрева. Полученную поковку очищают от окалины. На поверхность отформованного гнезда плазменным напылением порошка ПН55Т45 на установке

УПУ вЂ” ЗД наносят покрытие, толщиной

0,1--0,2 мм и проплавляют его потоком концентрированной энергии, используя установку для газолазерной резки «Катунь», с граничным слоем подложки до образова5 ния сетки шагом -4 мм во взаимноперпендикулярных направлениях из оплавленных зон, шириной -2 мм. Затем повторно напыляют тот же порошок, получая слой толщиной от 2,5 мм до 6 мм на рабочей поверхности заготовки матрицы. Газоплазменным нагревом примерно до 1100 С разогревают напыленные слои покрытия. При этом внешняя поверхность матрицы, не прилегающая к рабочей зоне, разогревалась примерно до

700 С. Заготовку помещают в полость штампа и деформируют пуансоном. Отштампованную поковку термообрабатывали по режиму стали 5ХНМ на твердость 50 — 52 HRC..

Такой нагрев заготовки матрицы перед штамповкой позволяет получать состояние, когда предел текучести материала основы превышает предел текучести материала покрытия и обеспечивает пластическую деформацию практически лишь поверхностного упрочняющего слоя.

Полученная предлагаемым способом мат25 рица на имеет дефектов. Технологические возможности предложенного способа не ограничиваются сложностью и развитостью поверхности формообразуемого канала и позволяют получать качественный инструмент без разрывов и трещин в плакирующем

Формула изобретения

Способ изготовления формообразующего инструмента с плакирующими покрытиями, 35 преимущественно матриц, включающий нанесение плакирующего покрытия на предварительно выполненное в заготовке инструмента отформованное гнездо, соответствующее по форме рабочей поверхности ин40 струмента, нагрев заготовки и штамповку рабочей поверхности подогретым мастер-пуансоном, отличающийся тем, что, с целью повышения качества инструмента за счет устранения в его плакирующем слое трещин и разрывов, покрытие наносят в два этапа, 45 вначале наносят тонк и слой покрытия и проплавляют его совместно с граничным слоем подложки потоком концентрированной энергии, образуя при этом со стороны рабочей поверхности сетку из проплавленных

50 зон, затем наносят покрытие до требуемой толщины его, после чего заготовку перед штамповкой нагревают до состояния, при котором предел текучести материала основы превышает предел текучести материала покрытия.

1563913

@1m

ggv

Фиг. 2

Составитель Т. Арест

Редактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор Л. Бескид

Заказ 1125 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101