Способ упрочнения поверхности металлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

RO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ) 1 li(i ц. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4836603/02 (22) 07.06.90 (46) 15.06,92. Бюл. М 22 (71) Ростовский-на-Дону завод-ВТУЗ при

Заводе "Ростсельмаш" (72) В.А.Бураков, Н.M.Áóðàêîâà и А.С,Семенов (53) 621.785.5 (088.8) (56) Григорьянц А,Г, Основы лазерной обработки материалов, M„1989, с.165 — 168. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к поверхностной лазерной обработке и может быть использовано для повышения износостойкости деталей машин и инструмента, подвергающихся износу в процессе эксплуатации.

Известны способы создания износостойких покрытий путем наплавки и легирования из порошковых обмазок, Однако эти способы требуют использования сложного оборудования для нанесения насыщающих слоев равномерной толщины, характеризуются высокими потерями легирующих компонентов, не позволяют достаточно точно контролировать содержание основного металла в наплавленных и легированных слоях.

Наиболее близким к предлагаемому является способ лазерного легирования и предварительно наносимых на поверхность изделия насыщающих обмазок, заключающийся в оплавлении поверхности изделия и порошкового слоя лазерным излучением в режимах, определяемых химическим составом и толщиной слоя насыщающей компо Ы„, 1740440 А1 (я)з С 21 D 1/09, С 23 С 26 /00 (57) Использование; для повышения износостойкости деталей машин и инструмента, Сущность изобретения: на поверхности детали создают линейный зубчатый рельеф с высотой зуба, равной глубине последующего оплавления, и расстоянием между зубьями не более 1/3 диаметра пятна облучения, После этого наносят обмазку, содержащую легирующие компоненты, и оплавляют поверхность лучом лазера при сканировании его перпендикулярно направлению рельефа, 5 ил„3 табл. зиции и глубиной необходимого оплавления.

Однако получение на поверхности изделия слоя обмазки одинаковой толщины вызывает большие трудности и требует использования дополнительных устройств и приспособлений. Кроме того, значительными оказываются потери насыщающего состава в процессе облучения (до 70 — 80%), при этом практически не контролируется соотношение легирующих веществ и материала основы в насыщенном слое, что дестабилизирует результаты легирования и не позволяет достигать высоких значений износостой кости обработанных изделий.

Целью изобретения является упроще. ние операции нанесения обмазок на легируемую поверхность, снижение потерь насыщающей композиции, стабилизация химического состава легированного слоя и повышение износостойкости.

Поставленная цель достигается путем специальной подготовки поверхности изделия перед нанесением насыщающего состава. Эта подготовк состоит в создании

1740440 зубчатого линейного рельефа, высота каж- ществ на 30 — 35, контролировать химичедого зуба которого должна быть равна глу- ский состав легированного слоя и повысить бине, на которую будет произведено износостойкость обрабатываемых деталей, оплавление в процессе облучения, Значе- Пример, Проведено сравнение извения глубин оплавления могут быть предва- 5 стного и предлагаемого способов, осущестрительно легко определены для любых вляющих при легировании составами а ериалови заданных режимовоблучения ХВС-7, ВТН-26 образцов из сталей 45 и с использованием известных соотношений, 15ХФ соответственно, Режимы облу е ия в ч н

Виды наносимого рельефа могут быть раз- каждом случае при использовании известб . Д скается волнистый или 10 ного и предлагаемого способов совпадали. зигзагообразный характер линии рельефа Исследование структурно-фазового состава (фиг.1), однако в рисунке рельефа неизмен- полученных слоев проводилось на рентгено должно доминировать некоторое основ- новском дифрактометре ДРОН- УМ1, Испыное направление, н л е, наличие которого тания на износ проведены вусловияхсухого позволяет характеризовать рельеф как ли- 15 трения на машине типа МИ-1М по схеме нейный. Форма зуба также не имеет суще- диск — колодка при нагрузке 50 кгс/мм (5 ствен ного значения (фиг.2). Расстояние МПа) и продолжительности 180 мин, скоросед ми зубьями не должно пре- сть скольжения 50 м/мин. Твердость контрвышать 1/3 диаметра пятна облучения. тела (колодки) находилась на уровне 00

На обрабатываемую поверхность рель- 20 шероховатость поверхности в пределах 0,63 еф может наносится различными способа- мкм, ми, в частности накаткой на материал, не B табл.1 приведены результаты испытаподвергнутыйтермообработке, Этот способ ний образцов из стали 45. является наиболее простым и дешевым и В табл,2 приведены результаты ресурспозвбляет создавать практически любые ва- 25 ных испытаний образцов из стали 15ХФ. рианты рисунка рельефа. Также было проведено испытание

Описанная подготовка поверхности на- клиньев ткацких станков. Клинья, изготовмного упрощает нан ает нанесение обмазки и га- ленные из стали ХВГ были легированы борантирует абсолютно точную дозировку ридом кобальта, причем режимы облучения количества легирующ г ющего состава на обраба- 30 и количество наносимой на поверхность обтываемои поверхности д ости до облучения, Пред- мазки совпадали для клиньев с рельефной и лагаемое техническое решение позволяет гладкой поверхностью. наносить обмазку шпателем, При этом на- В табл.3 приведены результаты ресурссыщающии состав с ав заполняет промежутки ных испытаний клиньев ткацких станков между зубьями, и его количество регулиру- 35 (сталь XBI ), ется геометрией поверхности (фиг.3). Для На основании приведенных результадеталей несложной формы операция по на- тов определены границы значений расстоянесению легирующей обмазки может быть ний между зубьями рельефа. Снижение автоматизирована (фиг.4). этого параметра до уровня 1/7 — 1/9 диаметСканирование луча и переплав матери- 40 ра пятна технически весьма эатруднительала основы с нанесенным составом осуще- но и, кроме того, не принесет значительного ствляется перпендикулярно направлению эффекта. зубчатого рельефа (фиг,5), что обеспечивает Формула изобретения снижение потерь насыщающего состава и Способ упрочнения поверхности металравномерность толщины легированного 45 лов, включающий нанесение на поверхслоя. ность металла легирующей обмазки и

Геометрическое строение поверхности переплав поверхности лучом лазера путем после нанесения линейного рельефа тако- сканирования, отличающийся тем, во, что оплавлению подвергается слой, в что, с целью упрощения способа, снижения котором в равной мере присутствуют и об- расхода обмазки, повышения износостоймазка и материал основы (фиг.2). Это обес- 50 кости за счет увеличения концентрации лепечивает содержание легирующих гирующих компонентов в зоне переплава. компонентов в насыщенном слое в преде- перед нанесением обмазки на поверхности лах 40 — 507;, что позволяет увеличить изно- металла создают линейный зубчатый рельсостойкость деталей после обработки, еф с высотой зуба, равной глубине последуВ результате предлагаемый способ со- 55 ющего оплавления, и расстоянием между здания износостойких покрытий позволяет зубьями не.более 1/3 диаметра пятна облуупростить и автоматизировать нанесение чения, а сканирование осуществляют перобмазок, снизить потери легирующих ве- пендикулярно направлению рельефа.

Таблица1

П р и м е ч а н и е, Состав обмазки; ХВС вЂ” 7, связка — жидкое стекло, разбавленное водой в соотношении 3:2.

* Дальнейшее снижение расстояния между зубьями рельефа технически реализовать не удалось.

Таблица2

П р и м е ч а н и е. Состав обмазки: ВТН вЂ” 26, связка — жидкое стекло, разбавленное водой в соотношении 3:2.

*Дальнейшее снижение расстояния между зубьями рельефа технически реализовать не удалось

Таблица3

П р и м е ч а н и е. Состав обмазки: борид кобальта, связка — жидк содой в соотношении 3:2.

1740440

Составитель Л.Ганина

Редактор T.Ëàçîðåíêî Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М. Кучерявая

Заказ 2052 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5

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