Способ обработки поверхности деталей

 

Изобретение относится к физическим методам обработки поверхности и может быть использовано как при изготовлении, так и при восстановлении металлических деталей с газотермическими покрытиями в машиностроении. Целью изобретения является увеличение прочности сцепления газотермического покрытия с подложкой (материалом детали), для чего при подготовке поверхности подложки под напыление перед обдувкой электрокорундом проводят поверхностное пластическое деформирование дробеструйным методом шариками из высокопрочной стали диаметром 2-3 мм с удельной энергией воздействия на поверхность 10⁵ - 10⁶ Дж/м² и удельным временем воздействия 0,1-0,3 мин/см₂. Способ позволяет увеличить прочность сцепления покрытия с основой в 2,5-5 раз по сравнению с известными способами. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к физическим методам обработки поверхности и может быть использовано как при изготовлении, так и при восстановлении металлических деталей с газотермическими покрытиями в авиационной, судостроительной, инструментальной, станкостроительной технике и других областях машиностроения. Целью изобретения является увеличение прочности сцепления газотермического покрытия с подложкой (материалом напыляемой детали). Поставленная цель достигается тем, что при подготовке поверхности подложки под напыление перед обдувкой поверхности детали электрокорундом проводят поверхностное пластическое деформирование дробеструйным методом шариками из высокопрочной стали, причем наивысшие значения по прочности сцепления достигаются при использовании шариков диаметром 2-3 мм при удельной энергии воздействия на поверхность 10⁵ 10⁶ Дж/м² с удельным временем воздействия 0,1-0,3 мин/см². Способ осуществляется следующим образом. Поверхность детали перед нанесением газотермического покрытия подвергают пластической деформации дробеструйным методом шариками, изготовленными из высокопрочной стали (например ШХ-15) диаметром 2-3 мм, причем обработка проводится с удельной энергией воздействия на поверхность детали в диапазоне 10⁵ 10⁶ Дж/м². В этом диапазоне обеспечивается структурная активация поверхности и не происходит ее разрушение при дробеструйной обработке. Время обработки выбирается в пределах 0,1-0,3 мин на квадратный сантиметр поверхности подготавливаемой под покрытие детали, в зависимости от величины удельной энергии воздействия на поверхность. Поверхность детали после дробеструйной обработки обдувают частицами электрокорунда зернистостью 60-125 мкм (ГОСТ 3647-71) при давлении воздуха 0,3-0,6 МПа при соблюдении дистанции от детали до среза сопла в пределах 0,1-0,3 м в зависимости от давления воздуха в системе. Важным условием является осушка воздуха, используемого для обдувки деталей электрокорундом. На подготовленную таким образом поверхность наносят газотермическое покрытие. Газотермическое покрытие может быть нанесено в течение 2-х ч после окончания описанного выше двухстадийного процесса подготовки поверхности. При этом минимальный перерыв между операциями определяется минимальным временем технологического межоперационного периода, а максимальный максимальным временем, в течение которого подготовленная поверхность сохраняет способность под нанесение газотермического покрытия. Применение поверхностного пластического деформирования с последующей обдувкой поверхности электрокорундом для подготовки поверхности деталей под напыление обеспечивает сильную активацию поверхности вследствие действия шариков с высокой удельной энергией на поверхность подложки, причем воздействие происходит при высокой скорости деформации и в зоне деформации создаются высокие контактные давления (10⁸ 10⁹ Па). Это ведет к увеличению образования количества активных центров на единицу поверхности, взаимодействующих с частицами напыляемого материала. Диапазон удельной энергии воздействия на поверхность при дробеструйной обработке ограничен минимальным значением 10⁵ Дж/м², при котором обеспечивается необходимая структурная активация, приводящая к резкому увеличению прочности сцепления покрытия с подложкой по сравнению с прототипом. Максимальное значение удельной энергии воздействия не должно превышать значения 10⁶ Дж/м², это связано с несущей способностью материала поверхности детали, т. к. при большей удельной энергии воздействия происходит разрушение поверхности подложки. Диаметры используемых шариков ограничены минимальным значением 2 мм в связи с тем, что для достижения удельной энергии 10⁶ Дж/м² шарикам меньшего диаметра необходимо развивать такую скорость, при которой соударение с поверхностью приводит к уносу материала. При использовании шариков более 3 мм пластическая деформация столь велика, что приводит к изменению формы детали и может вызвать появление трещин на обрабатываемой поверхности. Последующая обработка детали частицами электрокорунда, осуществляемая по известной технологии, способствует очистке поверхности подложки, а также созданию необходимой шероховатости поверхности. Такое сочетание этих операций в указанной последовательности обеспечивает высокую структурную активацию развитой, шероховатой поверхности. Высокая активность поверхности сохраняется не более 2 ч после проведения предварительной обработки поверхности, поэтому нанесение покрытия должно быть проведено не позднее 2 часов после окончания обработки поверхности. В табл.1-3 приведены результаты измерений прочности сцепления покрытий с подложкой при различных способах предварительной подготовки поверхности деталей с использованием различных материалов покрытия (ЭИ435, ВКНА, Д63, У7 БрАЖ 10-1,5). Из данных, приведенных в таблицах, видно, что наивысшие значения по прочности сцепления покрытия с подложкой наблюдаются при применении заявленного способа, состоящего из последовательно проведенных дробеструйной и пескоструйной обработок. Полученные значения прочности сцепления превосходят суммарные значения прочности, полученные при применении каждого метода обработки в отдельности. Наивысший результат по прочности сцепления покрытия с основой имеет место при применении заявленных режимов дробеструйной обработки. Это позволяет повысить надежность деталей с газотермическими покрытиями и тем самым расширить круг использования этих покрытий в тяжело нагруженных деталях трения.

Формула изобретения

1. Способ обработки поверхности деталей, включающий подготовку поверхности обдувкой электрокорундом и нанесение газотермического покрытия, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности сцепления газотермического покрытия с подложкой при подготовке ее поверхности под покрытие, перед обдувкой электрокорундом проводят поверхностное пластическое деформирование дробеструйным методом шарика из высокопрочной стали. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр шариков из высокопрочной стали составляет 2 3 мм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что удельная энергия воздействия на поверхность при дробеструйной обработке составляет 10⁵ 10⁶ Дж/м² при удельном времени воздействия на поверхность 0,1 0,3 мин/см².

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 27.12.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2003

Извещение опубликовано: 27.05.2003        

---