Способ упрочнения изделий из твердых сплавов



Способ упрочнения изделий из твердых сплавов
Способ упрочнения изделий из твердых сплавов

 

C21D1/09 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2501865:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технике вакуумно-плазменного напыления путем нанесения металлосодержащих покрытий на изделия из твердых сплавов. Способ включает распыление на рабочую поверхность изделия из твердого сплава слоя из карбидообразующих элементов 4-5 группы. Затем рабочую поверхность облучают электронным пучком с определенными длительностью импульса и плотностью энергии в пучке. Облучение проводят в рабочем газе. После облучения на рабочую поверхность изделия наносят износостойкое покрытие. Техническим результатом заявленного изобретения является исключение трещинообразования на поверхностном слое рабочей поверхности изделия. 2 ил., 1 табл.

 

Данное изобретение относится к области металлургии, в частности к технике вакуумно-плазменного напыления путем нанесения металлосодержащих покрытий различного назначения.

Из уровня известны способы упрочнения изделий из твердого сплава при помощи износостойкого покрытия, например, нанесения покрытия вакуумно-дуговым методом с помощью холодного катода. Сущность метода в том, что к катоду и аноду подводится ток, катодом является охлаждаемая мишень из материала который необходимо нанести на изделие, а анод это подложка с деталями (Андреев А.А., Саблев Л.П., Григорьев С.Н. «Вакуумно-дуговые покрытия», г.Харьков, Ризопечать, 2010 г., с.172-173).

Известные способы имеют один существенный недостаток в связи с разницей в твердости покрытия и основы, в результате проявляется «эффект скорлупы», т.е. хрупкое покрытие продавливается.

Наиболее близким техническим решением по технической сути и достигаемому результату является способ нанесения покрытий на изделия из твердых сплавов, включающий облучение рабочих поверхностей или изделий пучками заряженных частиц с последующим нанесением на них износостойкого покрытия (Патент на изобретение №2415966, С23С 14/24, 2009 г.).

К недостаткам данного известного из уровня техники способа следует отнести тот факт, что поверхность после облучения подвержена растрескиванию из-за несбалансированности разницы между внутренними напряжениями в пограничных слоях и в покрытии.

В основу заявленной полезной модели поставлена задача исключения трещинообразования в поверхностном слое изделия посредством образования на рабочей поверхности легированного подслоя.

Поставленная задача решается посредством того, что в способе упрочнения изделий из твердых сплавов, включающем облучение рабочей поверхности с дальнейшим нанесением на рабочую поверхность износостойкого покрытия, согласно изобретению, перед облучением рабочей поверхности проводят нанесение металлического слоя из карбидообразующих элементов 4-5 группы, а облучение проводят электронным пучком при длительности импульса 4-6 мкс и плотностью энергии в пучке 4.5-6 Дж/см2.

Способ нанесения покрытия осуществляется следующим образом.

Изначально на рабочую поверхность твердосплавного инструмента распыляют при помощи магнетронов сплав, содержащий карбидообразующие элементы Zr, Hf, Nb. Затем облучают сильноточным электронным пучком с длительностью импульса от 4 до 6 мкс, плотностью энергии в пучке 4.5 - 6 Дж/см2. Облучение проводится в рабочем газе, представляющем собой смесь газов: аргона и азота. В результате на поверхности инструмента удается получить слой до 10 мкм из гетерофазного сплава W-Hf-Nb-C, с пределом прочности на разрыв в несколько раз большим, чем у исходного твердого сплава и повышающим его высокотемпературную прочность. Это позволяет избежать растрескивания поверхности и повысить ее микротвердость до 1700 HV25. Затем после облучения образцы, либо переносят рабочую камеру установки для нанесения покрытий вакуумно-дуговым методом либо в той же камере, осуществляют процесс формирования на облученных поверхностях функциональных износостойких покрытий толщиной не менее 5 мкм. Во время нанесения износостойкого покрытия твердый сплав подвергается воздействию температуры, по крайней мере, в течение двух часов (нагрев, очистка, собственно нанесение покрытия, остывание). При этом происходит дополнительная термообработка модифицированного слоя, снижающая внутренние напряжения. Вышеизложенное подтверждается экспериментальными данными, приведенными в таблице и графических материалах, где:

- на фиг.1 изображена фрактограмма кросс-сечения режущей кромки обработанной пластины;

- на фиг.2 - фрактограмма структуры поверхностного слоя обработанной пластины.

Таблица
№ примеров Длительность импульса, мкс Плотность энергии, Дж/см2 Микротвердость легированного слоя, HV25 заявленного способа
1 3,8 3,75 1205
2 4,0 4,5 1593
3 4,6 5,25 1641
4 6,0 6 1713
5 6,2 6,75 1175
Микротвердость по способу-прототипу составляет в среднем - 1361 HV25.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет исключить трещинообразование на поверхностном слое рабочей поверхности изделия.

Анализ заявленного технического решения показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в металлургии и может быть реализован в качестве способа нанесения покрытия на изделия из твердых сплавов;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Способ упрочнения изделия из твердых сплавов, включающий облучение рабочей поверхности изделия с дальнейшим нанесением на рабочую поверхность износостойкого покрытия, отличающийся тем, что перед облучением рабочей поверхности изделия проводят нанесение на нее металлического слоя из карбидообразующих элементов 4-5 групп, а облучение проводят электронным пучком при длительности импульса 4-6 мкс и плотности энергии в пучке 4,5-6 Дж/см2.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу изготовления колодок подпятника и подшипника скольжения. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердосплавным композициям. .

Изобретение относится к блоку цилиндров двигателя. .
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к электродуговым способам нанесения покрытий на поверхности изделий с использованием металлических проволок, в частности, ремонтном производстве при восстановлении формы и размеров деталей.

Изобретение относится к реагирующему с водой алюминиевому композитному материалу, реагирующей с водой алюминиевой пленке, способу получения данной алюминиевой пленки и составляющему элементу для пленкообразующей камеры.

Изобретение относится к реагирующему с водой алюминиевому композитному материалу, реагирующей с водой алюминиевой пленке и способу получения данной алюминиевой пленки.

Изобретение относится к способу получения реагирующей с водой алюминиевой пленки и составляющего элемента для пленкообразующей камеры, который покрыт этой алюминиевой пленкой.

Изобретение относится к реагирующему с водой Al композитному материалу, к реагирующей с водой Al пленке, к способу получения данной Al пленки и составляющему элементу из реагирующей с водой Al пленки на основе пленкообразующей камеры для получения пленки из драгоценных или редких металлов.

Изобретение относится к получению Аl пленки из реагирующего с водой Аl композитного материала, наносимой на детали пленкообразующей камеры устройств образования пленок.

Изобретение относится к способам изготовления деталей подшипников качения, имеющих градиент содержания углерода по меньшей мере в зоне приповерхностного слоя. .
Изобретение относится к области металлургии и нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления и ремонта насосно-компрессорных труб (НКТ). Для обеспечения высокого комплекса прочностных свойств и мелкозернистой однородной структуры концы труб нагревают до Ас3+(180÷230)°C, затем фиксируют трубу одновременно в двух местах: в матрице и с помощью зажима на расстоянии 500÷4500 мм от высаживаемого конца трубы.

Изобретение относится к устройствам для термической обработки стали и может быть использовано в тракторо- и автомобилестроении, преимущественно при восстановлении или ремонте фрикционных дисков коробок передач.

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам, закладываемым в грунты с вечной мерзлотой. Способ включает разделку торцов элементов сваи.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения контролируемого равномерного охлаждения рулона горячей полосы и получения однородных свойств рулон (1) горячей полосы (2) размещают в устройстве промежуточного хранения, при этом рулон опирают и вращают (100) посредством контакта его боковой поверхности (5) с, по меньшей мере, одним элементом для охлаждения в виде ролика (3, 7).
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения листовой стали на толстолистовых реверсивных станах. Для повышения производительности процесса способ включает нагрев слябов, черновую прокатку в раскат промежуточной толщины, охлаждение раската и последующую его многопроходную чистовую прокатку с регламентированной температурой начала и конца прокатки в лист конечной толщины, при этом охлаждение раската осуществляют путем возвратно-поступательного перемещения по водоохлаждаемым роликам, внутренняя полость бочки которых предварительно заполнена шариками из теплопроводящего материала.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к термической обработке деталей с использованием индукционного нагрева. Для предохранения от окисления и улучшения качества внутренней поверхности детали осуществляют закалку детали с нагрева токами высокой частоты при одновременной подаче охлаждающей жидкости на внутреннюю и наружную поверхности трубных деталей в стенде, который содержит стойку, гидравлический подъемник, приспособление, состоящее из верхнего центра, корпуса и пружины сжатия, нижнего центра, индуктора, узла управления подачи охлаждающей жидкости, при этом в верхнем центре выполнены каналы с определенными сечением и углом для подачи и равномерного распределения охлаждающей жидкости на внутренней поверхности трубной детали.

Группа изобретений относится к области военной техники и может быть использована при создании автоматического стрелкового оружия, например стволов единых пулеметов, изготовленных методом холодного радиального обжатия.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению закаленной мартенситной стали, используемой для изготовления различных конструкционных и приводных деталей.
Изобретение относится к металлургии, в частности к метизному производству, и может быть использовано при производстве из высокоуглеродистой стали проволоки больших диаметров, преимущественно 9-12 мм, предназначенной для изготовления, например, высокопрочной арматуры для железобетонных шпал.

Группа изобретений относится к области термической обработки головки рельсов в охлаждающей ванне. Охлаждающая ванна содержит по меньшей мере один продольный отсек (1), включающий центральную емкость (31) для погружения в нее обрабатываемой головки рельса, подающий коллектор (2) для подачи текучей среды, две вторичные емкости (32), расположенные по бокам от центральной емкости (31) для сбора охлаждающей текучей среды, когда она переливается через верхний край первичной центральной емкости (31).
Изобретение относится к области черной металлургии. Для улучшения магнитных свойств и физико-механических свойств более устойчивых к эксплуатационным воздействиям анизотропной электротехнической стали Fe-3% стальные листы толщиной 0,05-0,50 мм, подвергнутые отжигу для вторичной рекристаллизации и имеющие изоляционные конечные покрытия, обрабатывают лазером непрерывного излучения путем сканирования движущегося листа в поперечном направлении относительно направления его движения, при этом в зонах лазерной обработки стальных листов, дополнительно насаждают локальные дефекты и одновременно формируют пластической деформацией локальное поверхностное сжатие на глубину не более 1/4 толщины листа стали, причем в качестве основы дефектов применяют слабомагнитные порошкообразные вещества, имеющие намагниченность насыщения 200-500 Гс, которые насыпают на поверхность стальных листов, или наносят магнитоактивным покрытием, или дополнительно насыпают на покрытие, а на заключительной стадии обработки осуществляют низкотемпературный отпуск в диапазоне 500-550°C. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Наверх