Способ получения покрытий из металлических порошков

 

Сущность способа заключается в том, что покрытия из металлического порошка получают на изделиях из компактного металла путем магнитно-импульсной обработки. Изготовленную из легковоспламеняющегося диэлектрического малозольного материала, например бумаги, оболочку 1 в форме цилиндра насаживают на нерабочую часть поверхности изделия, охватывая при этом ее рабочую покрываемую часть 2 так, чтобы сохранялось соосное расположение оболочки относительно изделия. Между оболочкой и покрываемой поверхностью размещают порошок. Полученную сборку подвергают магнитно-импульсной обработке с нагревом порошка и вращением покрываемого изделия. Оболочка сгорает, а малозольность ее материала обеспечивает чистоту изделия и процесса. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в области порошковой металлургии и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения покрытий из металлически порошков, заключающийся в нанесении слоя порошка на компактную основу, нагреве одновременно с магнитно-импульсной обработкой при заданных напряженности, частоте следования и частоте импульсов магнитного поля. В соответствии с известным способом нанесение порошка на основу проводилось либо методом обмазки, либо с использованием неэлектропроводящей керамической оболочки. В первом случае недостатки способа связаны со сложностью дозирования, нанесения и сушки состава обмазки, требующей дополнительной оснастки, оборудования и времени для проведения процесса. Кроме того, при окончательной обработке за счет выгорания связующего суспензия вспучивается, не позволяя добиться качественного беспористого покрытия. Во втором случае способ приводит к дополнительному расходу дефицитных материалов из-за невозможности многократного использования оболочки, в этом случае также возможно частично диффундирование материала расплавляющейся оболочки в поры порошкового покрытия, что значительно снижает его качество.

Целью изобретения является снижение затрат и улучшение технологичности путем уменьшения количества операций, вспомогательного оборудования и расхода материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения покрытий из металлических порошков, включающем размещение порошка материала покрытия между покрываемой поверхностью изделия и промежуточным слоем и магнитно-импульсную обработку с нагревом порошка, согласно изобретения в качестве промежуточного слоя берут оболочку из легковоспламеняющегося, малозольного, диэлектрического материала, например бумаги.

Использование в способе в качестве промежуточного слоя оболочки, выполненной из легковоспламеняющегося малозольного диэлектрического материала, позволяет снизить затраты, обусловленные отсутствием целого ряда трудо-, энерго- и материалоемких операций при изготовлении и удалении несгораемых оболочек из таких дефицитных и стратегически важных материалов, как меди, специальной керамики и т.п. К тому же реализация заявляемого способа не ограничивает возможности формирования чистых пористых покрытий, не ухудшает экологии окружающей среды, делает процесс нанесения покрытий более технологичным и простым.

На чертеже представлен разрез заготовки с промежуточной оболочкой и покрытием, наносимом в соответствии с предложенным способом.

Способ осуществляется следующим образом.

Изготовленную из легковоспламеняющегося диэлектрического малозольного материала, например бумаги, оболочку 1 в форме цилиндра насаживают на нерабочую часть поверхности изделия, охватывая при этом ее рабочую покрываемую часть 2, так, чтобы сохранялось соосное расположение оболочки 1 относительно изделия. Верхний край оболочки 1 располагают несколько выше окончания рабочей части для предотвращения выплескивания порошка 3, засыпаемого между оболочкой 1 и поверхностью изделия. Оболочку 1 прикрывают сверху диэлектрической крышкой 4. Для обеспечения более плотной засыпки порошка 3 изделию с оболочкой 1 сообщается вибрация. Изделие размещают в индукторной системе импульсной термоэлектродинамической (ТЭДИ) установки. Для придания изотропных свойств при обработке в индукторной системе 5 изделию сообщается вращательное движение от электродвигателя. Через индукторную систему 5 пропускают магнитные импульсы, под действием которых происходит разогрев. Спекание слоев порошка идет в основном от поверхности металлического изделия (эффект "СКОВОРОДКИ"). Вслед за рабочей поверхностью разогреваются, расплавляясь и соединяясь между собой, близлежащие к рабочей поверхности частицы покрытия, формируя первый подслой. Использование электромагнитного поля переменной амплитуды обеспечивает дополнительно интенсивную вибрацию. При этом слой порошка, продолжая разогреваться под влиянием вибрационного давления, уплотняется до значений, присущих сплошному металлоизделию. Одновременно с этим в процесс вовлекаются следующие слои. И так слой за слоем, пока весь наносимый порошок не превратится под воздействием температуры и вибрационного давления в монолитное покрытие, прочно сцепленное с поверхностью изделия. В последнюю очередь тепло воспринимает диэлектрическая оболочка 1, удерживающая наносимый слой порошка до его полного превращения в покрытие. Обугливание оболочки 1 начинается тогда, когда сформирована уже внешняя поверхность самого дальнего от поверхности изделия подслоя покрытия. Таким образом оболочка 1 полностью выполняет свою промежуточную роль и выгорает. Весь процесс покрытия и сгорания легковоспламеняющейся оболочки 1 происходит практически мгновенно, в течение времени около 3 с, а малозольность материала обеспечивает чистоту детали и процесса.

Пример конкретного выполнения.

Способ осуществляли при получении износостойкого покрытия на рабочей части пуансона 2 для прошивки отверстий. Пуансон вытачивали из стали ст.15. Несколько ниже рабочей части 2 насаживали промежуточную цилиндрическую оболочку 1 высотой 25 мм и внутренним диаметром 19,5 мм - из чертежной бумаги (ГОСТ 597-73), толщиной 0,2-0,3 мм, склеенной силикатным клеем. Вариант оболочки из фильтра обеззоленного, ТУ 6-09-1678-77, толщиной 0,15-0,20 мм (варианты с использованием для оболочки различных синтетических полимерных материалов гораздо менее предпочтительны и из-за значительного ухудшения экологической чистоты процесса, и загрязнения самой детали). В образовавшееся пространство между оболочкой 1 и рабочей частью 2 длиной 8 мм и диаметром 18 мм засыпали порошок ПР-Н70Х17С4Р4 с некоторым избытком с учетом его последующего уплотнения, причем изделию с оболочкой для обеспечения более плотной засыпки сообщалась вибрация вручную либо на вибростенде. Для предотвращения выплескивания порошка 3 свободный торец рабочей части пуансона 2 закрывается крышкой 4 из диэлектрического материала, например, витком асбоцементного шнура соответствующих размеров. После обеспечения вращения заготовки с угловой скоростью не менее 3/4 1/c обработка проводилась при частоте электромагнитных импульсов 15-440 кГц, напряженности 2 ˙10⁵ - 5˙ 10⁶ А/м и следовании импульсов 0,08-1,4 кГц (при частоте импульсов 15 кГц, напряженности 1,5 ˙10⁶ А/м и частоте следования 0,23 кГц, время обработки составляет 7 с; при импульсах частотой 440 кГц, напряженности 3˙ 10⁵ А/м, частоте следования 0,5 кГц, время обработки 5 с; при импульсах с параметрами 440 кГц, 3,1˙ 10⁵ А/м, 1,4 кГц, время обработки составляет 3 с, а снижение частоты следования импульсов до 0,08 кГц при частоте 26 кГц и напряженности 1,5 ˙ 10⁶ А/м приводит к увеличению времени обработки до 7 с, что во всех четырех вариантах находится по времени в допустимых пределах для обеспечения высокой производительности; использование импульсов с напряженностью 2 ˙10⁵ А/м, частотой 26 кГц, частотой следования 0,23 кГц соответствует примерно тому же времени обработки, увеличение напряженности поля до 4,5˙ 10⁶ А/м сокращает время до 3,5 с. Во всем диапазоне принятых параметров плотность покрытия оставалась практически неизменной и равномерной по сечению, и беспористой. Механические испытания на токарном станке также подтвердили достаточный уровень адгезии покрытия, а также его прочностных свойств.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ, включающий размещение порошка материала покрытия между покрываемой поверхностью изделия и промежуточным слоем и магнитно-импульсную обработку с нагревом порошка, отличающийся тем, что в качестве промежуточного слоя берут оболочку из легковоспламеняющего малозольного, диэлектрического материала, например бумаги, и магнитно-импульсную обработку осуществляют с вращением покрываемого изделия.

РИСУНКИ

Рисунок 1