Способ формирования дискретного износостойкого покрытия на детали

Авторы патента:

Третьяков Роман Сергеевич (RU)

Холопов Андрей Андреевич (RU)

Мисюров Александр Иванович (RU)

Ставертий Антон Яковлевич (RU)

Асютин Роман Дмитриевич (RU)

Григорьянц Александр Григорьевич (RU)

Самарин Петр Евгеньевич (RU)

Колчанов Дмитрий Сергеевич (RU)

Шиганов Игорь Николаевич (RU)

Трушников Алексей Николаевич (RU)

C23C4/12 - характеризуемые способом распыления

C23C4/04 - характеризуемые материалом покрытия

B23K26/342 - Обработка металла лазерным лучом, например сварка, резка, образование отверстий (лазеры H01S 3/00)

Владельцы патента RU 2562584:

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

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на деталях и может найти применение при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей в различных отраслях машиностроения. Техническим результатом изобретения является предлагаемый способ формирования дискретного износостойкого покрытия на детали, уменьшающий склонность полученного покрытия к трещинообразованию. Способ формирования износостойкого покрытия на детали включает наплавку лазерным лучом порошкового материала в среде защитного газа, порошок и защитный газ подают через сопло коаксиально лазерному лучу. При этом сначала выполняют наплавку в виде распределенных пересекающихся под углом 90° валиков, образующих сетку при их пересечении из пластичного сплава. Затем полученные ячейки сетки заполняют твердым износостойким материалом. Наплавку сетки и заполнение ячеек выполняют с использованием одной и той же лазерной головки. Причем валики могут наплавлять шириной 0,3…0,6 мм, высотой 0,5…1,0 мм и шагом между валиками 2,0…5,0 мм. Получаемое данным способом покрытие представляет собой пластичную матрицу, заполненную твердым износостойким материалом, обладающую высокой стойкостью к трещинообразованию. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники

Уровень техники

Известен способ электродуговой наплавки на поверхность детали в виде сетки из износостойкого материала (UA 52752 U, В23К 9/04, опубл. 10.09.2010). Однако покрытие, полученное электродуговой наплавкой, не позволяет получить его высокие прочностные свойства за счет возможного образования пор и трещин в связи с перемешиванием наплавляемого материала с основным металлом, электродуговая наплавка имеет ограничения по сочетанию составов основного и наплавляемого материалов.

Известен способ лазерной наплавки износостойких покрытий, при котором наплавку выполняют лазерной головкой порошкового материала с использованием защитного газа (US 4814575 А, В23К 26/00, 21.03.1989). Однако основной проблемой при нанесении износостойких покрытий лазерной наплавкой является склонность полученного покрытия к трещинообразованию.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является предлагаемый способ формирования дискретного износостойкого покрытия на детали, уменьшающий склонность полученного покрытия к трещинообразованию.

Способ формирования износостойкого покрытия на детали включает наплавку лазерным лучом порошкового материала в среде защитного газа, порошок и защитный газ подают через сопло коаксиально лазерному лучу. При этом сначала выполняют наплавку в виде распределенных пересекающихся под углом 90° валиков из пластичного сплава, образующих сетку при их пересечении. Затем полученные ячейки сетки заполняют твердым износостойким материалом. Наплавку сетки и заполнение ячеек выполняют с использованием одной и той же лазерной головки.

Причем валики могут наплавлять шириной 0,3…0,6 мм, высотой 0,5…1,0 мм и шагом между валиками 2,0…5,0 мм.

Получаемое данным способом покрытие представляет собой пластичную матрицу, заполненную твердым износостойким материалом, обладающую высокой стойкостью к трещинообразованию.

Перечень фигур

На фиг. 1 и 2 представлена схема получения сетки на поверхности детали лазерной наплавкой, на фиг. 3 - схема заполнения полученных ячеек, на фиг. 4 - деталь с полученным покрытием.

Осуществление изобретения

На обрабатываемую поверхность (6) детали технологической лазерной головкой (4) наносят параллельные валики (1) из пластичного сплава с постоянным шагом 2,0…5,0 мм, высотой 0,5…1,0 мм, шириной 0,3…0,6 мм путем переплавления металлического порошка (5) под действием лазерного излучения в среде защитного газа (фиг. 1). Порошок и защитный газ подают коаксиально лазерному лучу через сопло (7). Далее идентичные валики (2) наносят в перпендикулярном направлении. В результате получают наплавку в виде распределенных пересекающихся под углом 90° валиков, образующих сетку при их пересечении, представляющую собой пластичную матрицу будущего покрытия (фиг. 2). Полученные ячейки по очереди заполняют твердым износостойким материалом (3), используя ту же технологическую головку (4), описанным выше способом (фиг. 3).

В случае образования трещины в износостойком материале она не развивается за пределами своей ячейки, упираясь в стенку из пластичного материала. Таким образом, сохраняется работоспособность наносимого покрытия, повышается срок его службы и надежность.

Пример

На детали из нержавеющей стали 316L формировали износостойкое покрытие. Для этого сначала лазерным лучом наплавляли валики с образованием сетки из пластичного материала, для чего использовали порошок на основе никеля Inconel. Сетку получали со следующими параметрами: высота валика 0,6 мм, толщина - 0,5 мм, шаг между валиками - 3 мм. Затем ячейки заполняли переплавленным никельхромовым порошком ПР-НХ. Высота заполненной структуры - 0,8 мм. В результате получили трещиностойкое покрытие с высокими прочностными свойствами.

1. Способ формирования износостойкого покрытия на детали, включающий наплавку лазерным лучом порошкового материала в среде защитного газа, причем порошок и защитный газ подают через сопло коаксиально лазерному лучу, отличающийся тем, что сначала выполняют наплавку в виде распределенных пересекающихся под углом 90° валиков с использованием порошка из пластичного сплава, образующих сетку при их пересечении, и затем полученные ячейки сетки заполняют переплавленным твердым износостойким порошком, при этом для наплавки сетки и заполнения ячеек используют одну и ту же лазерную головку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что валики наплавляют высотой 0,5…1,0 мм, шириной 0,3…0,6 мм и шагом между валиками 2,0…5,0 мм.

Способ плазменной наплавки порошков системы fe-cr-v-mo-c // 2557180

Изобретение относится к наплавке, а именно к плазменной порошковой наплавке плоских и цилиндрических поверхностей, и может быть использовано как при изготовлении новых, так и при восстановлении поверхностей изношенных деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного и газоабразивного износа в сочетании с ударными нагрузками.

Способ электровзрывного напыления композиционных износостойких покрытий системы tib2-mo на поверхности трения // 2547974

Изобретение относится к способу электровзрывного напыления на поверхности трения композиционных покрытий системы TiB2-Mo. Осуществляют размещение порошковой навески из диборида титана между двумя слоями молибденовой фольги.

Плазматрон для нанесения покрытий в динамическом вакууме // 2546974

Изобретение относится к области плазменной обработки материалов, в частности для нанесения покрытий, и может найти применение в плазмометаллургии, плазмохимии и машиностроительной промышленности.

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе углеродистого вольфрама, вольфрама и меди на медные электрические контакты // 2546940

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама, углеродистого вольфрама и меди, и может быть использовано в электротехнике.

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе вольфрама и меди на медные электрические контакты // 2546939

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама и меди, которые могут быть использованы в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка вольфрама массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы W-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.

Способ нанесения многослойного теплозащитного покрытия // 2545881

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к материалам для парогазовых установок на базе газотурбинных установок большой мощности и может быть использовано для защиты лопаток и других деталей газотурбинного двигателя от воздействия высоких температур, эрозионного износа и коррозии.

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе молибдена и меди на медные электрические контакты // 2545852

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе молибдена и меди, которые могут быть использованы в электротехнике в качестве электроэрозионностойких покрытий с высокой адгезией с основой на уровне когезии.

Способ получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры // 2543117

Изобретение относится к способу получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры. Напыление производят высокоскоростным газопламенным методом со скоростью перемещения горелки относительно обрабатываемой поверхности 0,5÷1,0 м/с.

Способ нанесения детонационных покрытий (варианты) // 2542206

Группа изобретений относится к технологии детонационного напыления композиционных износостойких покрытий. Засыпают в детонационную установку дозированное количество смеси порошковых материалов для напыления покрытия и напыляют смесь на обрабатываемую поверхность с использованием энергии детонации.

Способ получения износостойкого покрытия на детали // 2562576

Способ упрочнения стальных деталей // 2548847

Изобретение относится к инструментальному производству и может быть использовано для упрочнения поверхности стальных деталей, подвергающихся износу в процессе эксплуатации.

Способ нанесения многослойного теплозащитного покрытия // 2545881

Алмазное покрытие и способ его получения // 2544219

Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к алмазным нанокристаллическим покрытиям и способам его получения с использованием наноалмазов. Алмазное покрытие состоит из подслоя, содержащего наноалмазные частицы с размером от 2 до 30 нм, и нанесенного осаждением из газовой фазы алмазного слоя.

Теплообменная металлическая поверхность и двухтактный двигатель внутреннего сгорания с теплообменной металлической поверхностью (варианты). // 2539251

Изобретение может быть использовано в устройствах, преобразующих один вид энергии в другой, например в двигателях внутреннего сгорания. Теплообменная металлическая поверхность (1) имеет углубления (2), заполненные материалом с теплопроводностью ниже, чем теплопроводность материала поверхности (1).

Способ производства композиционного материала с металлической матрицей // 2536847

Изобретение относится к производству композиционного материала. Композиционный материал содержит металлический компонент металлической матрицы (201, 211) и расположенный в металлической матрице (201, 211) армирующий компонент (202) и дополнительный армирующий компонент.

Способ получения эрозионностойких теплозащитных покрытий // 2534714

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения эрозионностойких теплозащитных покрытий включает плазменное напыление подслоя нихрома и последующее напыление керметной композиции из механической порошковой смеси, содержащей 50÷80 мас.% диоксида циркония и 50÷20 мас.% порошка никеля, плакированного алюминием, дисперсностью 63÷125 мкм.

Способ обработки лопатки газотурбинного двигателя // 2533223

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к способу размерной и упрочняющей обработки лопаток ГТД, и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей.

Способ восстановления изношенных поверхностей стальных деталей // 2532738

Изобретение относится к технологии восстановления изношенных поверхностей стальных деталей на основе самофлюсующихся сплавов, обладающих высоким сопротивлением абразивному изнашиванию, стойкости против коррозии и окисления в сочетании с отличными антифрикционными свойствами в широком интервале температур, работающих в условиях агрессивной среды и интенсивного изнашивания.

Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры // 2530975

Изобретение относится к машиностроению, в частности к покрытиям для восстановления и упрочнения запорной и регулирующей арматуры. Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры представляет собой двухслойную систему, состоящую из подслоя и основного слоя.

Способ получения износостойкого покрытия на детали // 2562576