Способ нанесения функциональных элементов на плоские компоненты

Изобретение относится к способу изготовления конструктивной детали, содержащей один или несколько функциональных элементов, таких как опорно-уплотнительные элементы прокладок для блока цилиндров или камер сгорания. Способ включает подготовку основы, обогащение плазменной струи материалом подлежащего формированию, по меньшей мере, одного функционального элемента и формирование на основе, по меньшей мере, одного функционального элемента путем одновременного нанесения с помощью плазменной струи обогащенного материала в текучем состоянии, его соединения с основой и отверждения, причем при формировании функционального элемента в месте его нанесения создают оптимальный краевой угол между деталью и спеченным функциональным элементом, при этом регулирование краевого угла в зависимости от места нанесения осуществляют путем изменения обогащающего материала и/или обработки поверхности основы. Изобретение направлено на упрощение способа нанесения функционального элемента на конструктивную деталь, а также на улучшение соединения функционального элемента с основой и распределение напряжений в конструктивной детали. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу изготовления конструктивной детали, в частности, содержащей один или несколько функциональных элементов, таких как опорно-уплотнительные элементы прокладок для блока цилиндров или камер сгорания. В частности, изобретение относится к способу, при котором функциональные элементы наносятся посредством спекания с помощью плазменных струй.

В настоящее время опорно-уплотнительные элементы из агломерата, которые в качестве примера должны служить такими функциональными элементами, наносят на плоскую конструктивную деталь способом трафаретной печати и затем соединяют спеканием и отверждают в ходе последующего трудоемкого и дорогостоящего процесса спекания.

Исходя из этого уровня техники задачей изобретения является создание более простого и экономичного способа нанесения функциональных элементов.

В соответствии с первым аспектом изобретения предложен способ изготовления конструктивной детали, по меньшей мере, с одним функциональным элементом, включающий:

- подготовку основы;

- обогащение плазменной струи материалом подлежащего формированию, по меньшей мере, одного функционального элемента;

- формирование на основе, по меньшей мере, одного функционального элемента путем одновременного нанесения с помощью плазменной струи обогащенного материала в текучем состоянии, его соединения с основой и отверждения.

С помощью способа по изобретению на конструктивные детали могут наноситься самые различные функциональные элементы. За счет целенаправленного нанесения материала производство может осуществляться с минимальной затратой энергии и резко сниженным выходом побочных продуктов. За счет нанесения, которое включает в себя одновременно нанесение, соединение с основой и отверждение, может достигаться высокая производительность в единицу времени.

Согласно примеру осуществления в процессе нанесения изменяют место (т.е. участок) попадания (воздействия) плазменной струи на основу.

Таким образом, функциональный элемент может быть образован на каждом месте попадания плазменной струи. Для образования более обширных или более длинных функциональных элементов по отношению к площади места попадания место попадания может изменяться в процессе нанесения.

Согласно примеру осуществления изменение места попадания плазменной струи выполняют посредством перемещения плазменной струи относительно основы и/или перемещения основы относительно плазменной струи.

Согласно примеру осуществления изменение места попадания плазменной струи производят посредством изменения площади места попадания в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения. Это может осуществляться, например, путем изменения фокусировки и/или расстояния до места попадания в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

В этом примере осуществления может создаваться функциональный элемент, например, различной ширины в зависимости от места нанесения.

Согласно примеру осуществления при формировании функционального элемента интенсивность плазменной струи изменяют в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

За счет более низкой или более высокой интенсивности нанесения в единицу времени может создаваться, например, топография функционального элемента в перпендикулярном направлении (z-направлении) к поверхности конструктивной детали.

Альтернативно для создания z-топографии нанесение количества материала с различной высотой может достигаться путем различной длительности воздействия плазменной струи в каждой точке в зависимости от места нанесения.

Согласно примеру осуществления обогащающий материал изменяют в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения. Это относится к использованию двух или большего числа различных обогащающих материалов, которые вводятся в зависимости от момента времени и/или от места нанесения. Равным образом могут использоваться многокомпонентные материалы, при этом содержания нескольких компонентов могут изменяться в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

В этом примере осуществления можно использовать, например, в зависимости от места нанесения различные материалы или смеси материалов, например, из материала А нанесения и второго материала В, чтобы регулировать свойства функционального элемента в зависимости от места нанесения.

Согласно примеру осуществления обогащающий материал охватывает металлический порошок, пасту спекания, паяльную пасту или их комбинации.

Согласно примеру осуществления отверждение содержит спекание.

Согласно примеру осуществления способ дополнительно содержит регулирование краевого угла (угла контакта) между основой и функциональным элементом в зависимости от места нанесения. За счет переменного регулирования краевого угла может достигаться лучшее распределение напряжений или лучшая передача усилий от функционального элемента на конструктивную деталь. За счет этого может также достигаться повышенная концентрация напряжений в особенно прочных местах конструктивной детали (во встроенном состоянии, в зависимости от данных других конструктивных деталей, таких как детали двигателей, в которых установлена деталь по изобретению), чтобы облегчить нагрузку в других менее прочных местах. Далее, за счет этого может целенаправленно достигаться распределение напряжений в особенно слабых или менее прочных местах, чтобы разгрузить эти слабые или менее прочные места или направить усилия в прочные места.

Регулирование краевого угла между основой и функциональным элементом может осуществляться путем изменения обогащающего материала в зависимости от места нанесения или обработки поверхности основы в зависимости от места нанесения. Так например, при заданной комбинации материалов краевой угол может быть целенаправленно отрегулирован желаемым образом посредством выглаживания или придания шероховатости поверхности в зависимости от места нанесения. Альтернативно это может достигаться путем выбора, в зависимости от места нанесения, обогащающего материала или покрытия. Возможна также комбинация обработки поверхности основы и изменения обогащающего материала.

Согласно примеру осуществления обработка поверхности может включать в себя один или несколько методов:

- плазменную активацию;

- травление;

- очистку;

- шлифование;

- (предварительное) нанесение покрытия.

Согласно следующему аспекту изобретения предлагается конструктивная деталь, изготовленная описанным выше способом.

Согласно примеру осуществления конструктивная деталь выполнена в виде плоской детали, например, в виде уплотнения головки цилиндра.

Согласно примеру осуществления, по меньшей мере, один функциональный элемент является опорно-уплотнительным элементом прокладки для блока цилиндров или камеры сгорания.

Согласно примеру осуществления функциональный элемент имеет поперечное сечение, которое имеет форму или комбинацию форм из следующей группы:

- дуга окружности;

- сектор круга;

- круговой слой;

- эллипс;

- многоугольник;

- сферический многоугольник;

- половина ромба;

- дельтоид; и

- трапеция.

За счет соответствующего выбора формы поперечного сечения возможно управление ходом напряжений, когда усилия передаются в конструктивную деталь через функциональный элемент.

КРАТКИЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах показано:

фиг. 1 схематично иллюстрирует пример осуществления способа по изобретению,

фиг. 2 изображает возможные поперечные сечения функциональных элементов в соответствии с изобретением, и

фиг. 3 изображает дальнейшие возможные поперечные сечения функциональных элементов в соответствии с изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В целях простоты приведенное ниже описание относится к плоским конструктивным деталям. Однако изобретение не ограничивается таким выполнением конструктивной детали и может использоваться для других деталей, не обязательно плоских.

Краевым углом (углом контакта) назван угол, который жидкость образует с поверхностью твердого материала. Краевой гол является определяющим параметром для различных комбинаций плоской конструктивной детали и функционального элемента.

Функциональный элемент может быть обработан на поверхности (очищен, отшлифован, активирован плазмой, снабжен покрытием, протравлен). Вид обработки поверхности оказывает воздействие на краевой угол при заданной комбинации материалов и в соответствии с изобретением может использоваться для получения желаемого краевого угла. Локально различная обработка поверхности позволяет получать краевой угол в зависимости от места нанесения при одном и том же выборе материала основы/обогащающего материала или покрытия. Дополнительно или альтернативно выбор материалов, особенно материалов покрытия или обогащающих материалов, может производиться соответствующим образом для получения желаемого краевого угла.

В контексте настоящего изобретения в отношении функциональных элементов на поверхности основы это означает, что исходным параметром является краевой угол, при котором оптимальны создающиеся в функциональном элементе напряжения, то есть отсутствуют концентрации напряжений и, следовательно, облегчается нагрузка на материал, на котором устанавливается конструктивная деталь. При этом можно обойтись без получения функционального элемента в виде твердого тела посредством механической или химической обработки с последующим приданием ему оптимального краевого угла путем требующих затрат времени и трудоемких операций, связанных с соблюдением допусков и другими сопутствующими недостатками.

Изобретателями было обнаружено, что вместо этого в соответствии с изобретением для нанесения функционального элемента можно использовать жидкость. Поскольку при этом жидкость сама стремится образовать оптимальный краевой угол, можно обойтись без создающей проблемы последующей обработки для получения этого оптимального угла.

При этом другое преимущество состоит в том, что жидкости смачивают, тогда как твердые тела, как правило, прилегают в меньшем числе точек контакта. Таким образом, благодаря использованию жидкости для образования функционального элемента в целом достигается также лучшее распределение напряжений в конструктивной детали, так как увеличивается площадь контакта между функциональным элементом и плоской деталью. Соответственно, в изобретении используется смачивающая способность жидкости.

С одной стороны, за счет этого функциональный элемент полностью соединяется с плоской конструктивной деталью в отличие от точечного или линейного сварного соединения. С другой стороны, при соответствующем выборе материалов функционального элемента и конструктивной детали создается угол смачивания, при котором достигаются желаемые свойства концентрации, распределения или рассредоточения усилий в готовом изделии.

Соответственно, изобретение относится к целенаправленному выбору или регулированию определенного краевого угла для получения определенного вида распределения напряжений. Так например, прямой угол между функциональным элементом и конструктивной деталью создает пики напряжений. В отличие от этого при краевом угле меньше 90° напряжение распределяется лучше. Сознательно созданная концентрация напряжения может быть также целесообразна, например, когда конструктивная прочность двигателя резко различна, и усилия должны передаваться только в конструктивно прочные области, или когда для уплотнения должны быть созданы высокие величины прижима. В этом случае за счет краевого угла больше 90° напряжение может лучше концентрироваться в соответствующих местах.

На фиг. 1 схематично представлено функциональное выполнение способа по изобретению. К плазменному аппарату 2 могут подаваться материалы А или В (здесь два различных материала). Эти материалы охватывают, например, металлический порошок, паяльные пасты, пасты спекания и т.д. В непоказанном альтернативном примере осуществления может использоваться другое число различных материалов. Возможно также использование многокомпонентных материалов, причем в этом случае содержание компонентов также может изменяться.

Далее, плазменная струя 4, обогащенная, например, пастой спекания, может направляться и точно наноситься в любом месте на плоскую конструктивную деталь 10, например, с помощью робота или подвижного стола. В установленном положении с помощью плазменной струи 4 осуществляется одновременное нанесение, соединение и отверждение (спекание) находящейся в плазменной струе в текучем состоянии пасты спекания на плоской конструктивной детали 10 для формирования части функционального элемента.

Посредством дальнейшего перемещения плазменной струи 4 по заданной траектории и при использовании непрерывного нанесения могут быть получены сопряженные функциональные элементы любой геометрии (как в направлениях X и Y, так и в направлении Z, то есть любой топографии). Путем многократного прохода определенного места и/или путем повышения степени обогащения или интенсивности нанесения плазменной струи 4 высота функционального элемента может быть отрегулирована до желаемой. Таким путем можно также получать желаемое поперечное сечение функционального элемента (например, широкое основание и суженную острую вершину).

В более сложных примерах осуществления площадь и/или форму места попадания (воздействия) плазменной струи изменяют в зависимости от места нанесения и/или в зависимости от времени (при неоднократном нанесении на одно и то же место для создания топографии), чтобы формировать функциональные элементы с регулируемым поперечным сечением и/или проходящие по регулируемой траектории.

В качестве примера на фиг. 1 показаны возможные функциональные элементы для опорно-уплотнительной прокладки 8 для камер 12 сгорания и опорно-уплотнительной прокладки 6 для головок цилиндров.

Альтернативно перемещению плазменной струи 4 по отношению к конструктивной детали сама конструктивная деталь 10 может перемещаться относительно плазменной струи 4.

Как правило, поперечное сечение функционального элемента, такого как предохранитель спекания, имеет криволинейный контур. Ниже перечислены характерные контуры. Они могут быть асимметричными, симметричными или совершенно нерегулярными:

1) дуга окружности

2) сектор круга

3) круговой слой

4) эллиптический контур

5) многоугольник (число п-1 углов)

6) сферический многоугольник (число п-1 углов)

7) половина ромба, дельтоид, трапеция

Эти геометрии поперечного сечения имеют отличительные признаки в том, что они имеют угол между конструктивной деталью и нанесенным спеканием функциональным элементом, показанный на фиг. 2. Этот угол контакта (называемый также краевым углом или углом смачивания) может составлять от 0° (нуля) до угла меньше 180°. В том случае, когда углы составляют значительно меньше 90°, их называют гидрофильными, углы в области 90° называют гидрофобными, а углы значительно больше 90° называют супер-гидрофобными.

На фиг. 2 показаны возможные формы поперечного сечения, а на фиг. 3 - дальнейшие возможные формы.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что могут быть выбраны материалы, обеспечивающие оптимальные краевые углы в отношении оптимизации, например, линий напряжений или распределения напряжений в функциональном элементе или конструктивной детали. Следующее преимущество заключается в том, что за счет соответствующего выбора краевого угла или влияния на краевой угол можно реализовать точное и компактное возвышение материала перпендикулярно конструктивной детали. Далее, за счет соответствующего выбора краевого угла или влияния на краевой угол можно либо получать лучшее распределение напряжений, либо предусмотреть преднамеренную концентрацию напряжений в областях, которые могут лучше воспринимать эти напряжения, чем другие области, нагрузка на которые облегчается.

Изобретение дает следующие преимущества:

а) Экономичность: функциональные элементы могут изготавливаться без отходов и с экономией энергии.

b) Повышение производительности на временной цикл за счет устранения длительного спекания.

c) Сохранение структуры материала: в отличие от полученных штамповкой опорно-уплотнительных элементов отсутствует негативное влияние на структуру конструктивной детали от штамповки или вытяжки.

d) Использование оптимальных материалов: вместо использования типовых или комплексных решений, которые всегда связаны с компромиссами, благодаря изобретению функциональные элементы могут быть нанесены только целенаправленно на необходимые места в соответствии с конкретным применением.

e) Новые конструктивные возможности: возможно создание топографии и возможно также выполнение мелких деталей с нанесением функциональных элементов на очень тонкие места детали.

1. Способ изготовления конструктивной детали, по меньшей мере, с одним функциональным элементом, включающий:
- подготовку основы;
- обогащение плазменной струи материалом подлежащего формированию, по меньшей мере, одного функционального элемента; и
- формирование на основе, по меньшей мере, одного функционального элемента путем одновременного нанесения с помощью плазменной струи обогащенного материала в текучем состоянии, его соединения с основой и отверждения,
отличающийся тем, что при формировании функционального элемента в месте его нанесения создают оптимальный краевой угол между деталью и спеченным функциональным элементом, при этом регулирование краевого угла в зависимости от места нанесения осуществляют путем изменения обогащающего материала и/или обработки поверхности основы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе формирования функционального элемента изменяют место попадания плазменной струи на основу.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что изменение места попадания плазменной струи на основу осуществляют посредством перемещения плазменной струи относительно основы и/или перемещения основы относительно плазменной струи.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента изменяют площадь попадания плазменной струи посредством изменения места попадания струи и/или времени ее воздействия.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента изменяют площадь попадания плазменной струи посредством изменения места попадания струи и/или времени ее воздействия.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента в зависимости от времени его нанесения и/или в зависимости от места нанесения осуществляют изменение интенсивности плазменной струи.

7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента в зависимости от времени его нанесения и/или в зависимости от места нанесения осуществляют изменение интенсивности плазменной струи.

8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента в зависимости от времени его нанесения и/или в зависимости от места нанесения осуществляют изменение интенсивности плазменной струи.

9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента в зависимости от времени его нанесения и/или в зависимости от места нанесения осуществляют изменение интенсивности плазменной струи.

10. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента в зависимости от времени его нанесения и/или в зависимости от места нанесения осуществляют изменение интенсивности плазменной струи.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента изменяют обогащающий материал в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

12. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента изменяют обогащающий материал в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

13. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента изменяют обогащающий материал в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

14. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента изменяют обогащающий материал в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

15. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента изменяют обогащающий материал в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

16. Способ по п. 6, отличающийся тем, что при формировании функционального элемента изменяют обогащающий материал в зависимости от времени и/или в зависимости от места нанесения.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обогащающий материал содержит металлический порошок, пасту спекания, паяльную пасту или их комбинации.

18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отверждение осуществляют спеканием.

19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработка поверхности включает в себя одну или несколько операций:
- плазменную активацию;
- травление;
- очистку;
- шлифование;
- нанесение покрытия.

20. Конструктивная деталь, изготовленная способом по любому из пп. 1-19, которая имеет краевой угол между основой и функциональным элементом, изменяющийся в зависимости от места нанесения функционального элемента и создающий в указанном месте нанесения оптимальные напряжения.

21. Конструктивная деталь по п. 20, отличающаяся тем, что она выполнена в виде плоской детали.

22. Конструктивная деталь по п. 20, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один функциональный элемент является опорно-уплотнительным элементом прокладки для блока цилиндров или камеры сгорания.

23. Конструктивная деталь по п. 21, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один функциональный элемент является опорно-уплотнительным элементом прокладки для блока цилиндров или камеры сгорания.

24. Конструктивная деталь по любому из пп. 20-23, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один функциональный элемент имеет поперечное сечение в форме или комбинации форм, выбранных из следующей группы:
- дуга окружности;
- сектор круга;
- круговой слой;
- эллипс;
- многоугольник;
- сферический многоугольник;
- половина ромба;
- дельтоид;
- трапеция.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу газодинамического напыления антикоррозионного покрытия из коррозионно-стойкой композиции на поверхности контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, выполненного из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и может быть использовано, например, для покрытия полости контейнера, служащей для приема отработавшего ядерного топлива.

Изобретение относится к способам получения наноматериалов модификацией поверхности металлсодержащих каркасных соединений, которые могут быть использованы в качестве высокопористых эффективных гетерогенных катализаторов гидрирования непредельных соединений, фотокатализаторов в солнечных батареях.

Изобретение относится к устройству для плазменного нанесения цветного рисунка на поверхность полотна и может быть применено для создания живописи как на металле, так и на не металлических поверхностях любой формы, расположенных как на близких, так и на значительных расстояниях от красителя.
Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам напыления теплозащитных покрытий, и может найти применение в авиастроении и других областях машиностроения при производстве деталей турбинных двигателей и установок.
Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам напыления теплозащитных покрытий, и может найти применение в авиастроении и других областях машиностроения при производстве деталей турбинных двигателей и установок.
Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам напыления теплозащитных покрытий, и может найти применение в авиастроении и других областях машиностроения при производстве деталей турбинных двигателей и установок.
Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам напыления теплозащитных покрытий, и может найти применение в авиастроении и других областях машиностроения при производстве деталей турбинных двигателей и установок.

Изобретение относится к способу формирования токоведущей шины на низкоэмиссионной поверхности стекла методом холодного газодинамического напыления с помощью сопла устройства для газодинамического напыления.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрических потоков энергии, которые могут быть использованы в горнодобывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрированных потоков энергии и может быть использовано в горнодобывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области газотермических покрытий, более конкретно к плазменному напылению на детали, эксплуатируемые в экстремальных условиях. Способ нанесения износостойкого покрытия на стальные детали, включающий ввод дисперсного порошка самофлюсующегося сплава на основе никеля через кольцевую щель в воздушно-плазменную струю с последующей газодинамической фокусировкой и напыление его на предварительно обработанную поверхность стальной детали, отличающийся тем, что используют порошок самофлюсующегося сплава на основе никеля состава Ni-Cr-B-Si-C или Ni-Al, частицы которого плакированы твердорастворным сплавом Ni-Cr с толщиной слоя 2-6 мкм, при этом в качестве фокусирующего газа используют смесь воздуха и природного газа, взятых в соотношении природный газ : воздух =(1,86÷4,88):1, а напыление осуществляют при среднемассовой температуре струи плазмы 5750÷6500 К и ее среднемассовой скорости 2170÷2500 м/с. Способ покрытия позволяет в отсутствие операции оплавления значительно повысить твердость и износостойкость получаемых покрытий. 2 табл.

Изобретение относится к способу получения функциональных покрытий (варианты) и может быть использовано в машиностроении, в химической и электронной промышленности, в атомной энергетике. Способ включает осаждение на обрабатываемую поверхность продуктов лазерной абляции частиц пылевого потока, которое осуществляют в герметичной камере. Камеру заполняют газом в виде инертного газа или химически активного газа или смесью указанных газов. Абляцию пылевых частиц осуществляют до полного или частичного их испарения при интенсивности лазерного облучения величиной 104- 105 Вт/см2 и ниже порога зажигания оптического разряда при поддержании рабочего давления в камере от 0,1 Тор до величины атмосферного давления. Осаждение паров происходит на обрабатываемую поверхность, расположенную в непосредственной близости от фокальной зоны. По второму варианту способа осуществляют осаждение пылевых частиц в плазме тлеющего разряда, зажигаемого между обрабатываемой поверхностью и вспомогательным электродом - катодом. В соответствии с третьим вариантом наряду с осаждением паровой фазы транспортируют к обрабатываемой поверхности продукты неполной абляции пылевых частиц с помощью электрического поля, создаваемого между обрабатываемой поверхностью и вспомогательным электродом. Использование изобретения позволяет получать широкий спектр функциональных покрытий с применением относительно маломощных твердотельных, волоконных и CO2-лазеров в квазинепрерывном или непрерывном режиме. 3 н.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к изготовлению поликристаллического материала и изделий, содержащих этот материал для защиты от повреждений. Способ изготовления поликристаллического материала включает получение гранулированной структуры-предшественника, включающей железо, кремний и источник углерода или азота, нагрев структуры-предшественника, нанесение на основу слоя нагретой структуры-предшественника и охлажение слоя структуры-предшественника. Нагрев структуры-предшественника ведут до температуры по меньшей мере 1350°С. Охлаждение слоя структуры-предшественника ведут до менее 1000°С с получением слоя из поликристаллического материала, состоящего из нанозерен кристаллической фазы железа и кремния со средним размером менее 10 нм и зерен кристаллического материала, включающего углерод или азот. Инструмент включает основу, содержащую металл группы железа, и сплавленный с ней поликристаллический материал, полученный упомянутым способом. Обеспечивается получение поликристаллического материала с высокой износостойкостью и высокой вязкостью разрушения. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к способу эпитаксиального нанесения ремонтного материала на поверхность (38) подложки, полученной направленной кристаллизацией, и может быть использовано для ремонта деталей газотурбинного двигателя. Деталь располагают в псевдоожиженном слое (34) для дрейфа частиц ремонтного материала по обрабатываемой поверхности (38) при растеризации энергии (36) лазера по поверхности для плавления частиц и наплавления ремонтного материала на всю поверхность одновременно. Деталь перемещают вниз (39) в упомянутом слое в направлении, параллельном ориентации зерен в детали, по мере добавления материала на поверхность, тем самым обеспечивая непрерывное эпитаксиальное добавление материала на поверхность без рекристаллизации. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к износостойким покрытиям, которые могут быть использованы в поршневых кольцах двигателей внутреннего сгорания. Износостойкое покрытие для поршневых колец содержит, мас.%: Fe от 15 до 25, WC от 10 до 25 , Cr от 30 до 40, Ni от 10 до 25, Mo от 10 до 25, C от 1 до 10 , Si от 0,1 до 2, причем Cr присутствует в покрытии в элементарной форме и в форме карбида Cr2C3, при этом общая доля карбидов составляет от 15 до 50 мас. % при следующем их соотношении в общей доле карбидов, мас.%: WC от 10 до 25, Cr2C3 от 5 до 30. Способ получения износостойкого покрытия включает приготовление ингредиентов в порошкообразной форме и высокоскоростное напыление (HVOF) приготовленной смеси на поршневое кольцо. Изобретение направлено на повышение качества износостойкого слоя за счет увеличения его износостойкости, стойкости к прижогу и коррозионной стойкости. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению режущих деталей машин и режущего инструмента. Способ упрочнения режущего инструмента включает нанесение на режущую поверхность износостойкого покрытия, при этом осуществляют предварительную струйно-абразивную обработку режущей поверхности, а нанесение износостойкого покрытия осуществляют газопламенным напылением до толщины получаемого слоя от 0,5 до 3 мм с одновременным локальным охлаждением, после чего охлаждают режущую поверхность и производят ее заточку. После газопламенного напыления можно проводить оплавление покрытия, износостойкое покрытие можно напылять с чередующимися твердыми и пластичными слоями или из смеси твердых и пластичных порошков. Изобретение направлено на повышение износостойкости режущего инструмента с получением эффекта самозатачивания. 3 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение может быть использовано для плазменного напыления многофункциональных покрытий в приборо- и машиностроении, а также при изготовлении внутрикостных имплантатов с металлическими и композиционными покрытиями. Рабочий газ подают в дугу, горящую между катодом и медным анодом, с образованием плазменной струи. Напыляемый материал подают в плазменную струю струей транспортирующего газа на предварительно обработанную поверхность. Плазменное напыление проводят в вакуумной среде при качательном движении плазмотрона перпендикулярно направлению его движения и дополнительно воздействуют на напыляемую поверхность импульсными газовыми разрядами с током 90±2 A при длительности импульсов тока 0,2±0,02 с и с частотой повторения импульсов 50±2 Гц. Качательное движение плазмотрона осуществляется с углом качения 15-25° с частотой 20-40 движений в минуту и длиной поступательного движения 10-15 мм со скоростью перемещения 20-30 движений в минуту. Способ обеспечивает получение покрытия, сформированного из частиц с оптимальными характеристиками адгезии и равномерности покрытия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли промышленности. Способ получения высокотемпературного многослойного композита на поверхности металлической детали с помощью высокоскоростного газопламенного напыления включает обработку поверхности высокоскоростным газопламенным напылением в защитной атмосфере предварительно механически активированного порошка NiAl с эффектом памяти формы с получением слоя толщиной 120-500 мкм с последующим пластическим деформированием при нагреве ниже температуры начала мартенситного превращения, получение высокотемпературного слоя путем высокоскоростного газопламенного напыления в защитной атмосфере предварительно механически активированной смеси порошков из Si, Y, BN, С, Со, Ni3Al, при их соотношении вес. %: Si 4-13, Y 2-3, BN 12-20, С 2-8, Со 3-10, Ni3Al - остальное, толщиной 150-500 мкм. Затем проводят нагрев при температуре на 30-35°C выше солидуса с последующим старением в две ступени. На первой ступени осуществляют нагрев до температуры 1000-1100°C с выдержкой 1-1,5 часа, на второй ступени - нагрев до температуры 900-950°C с выдержкой 2,5-3 часа. В качестве защитной атмосферы при высокоскоростном газопламенном напылении используют аргон. Обеспечивается повышение жаропрочных характеристик, снижение времени и стоимости процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных износостойких материалов конструкционного назначения и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в промышленности. Способ высокоскоростного газопламенного напыления многослойного композитного покрытия из порошковых материалов на металлическое изделие включает нанесение нижнего слоя покрытия толщиной 20-100 мкм из механически активированного порошка Ni, среднего слоя - толщиной 50-500 мкм из механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNi и верхнего слоя - толщиной 50-500 мкм из механически активированной смеси порошков из В4С, WC, (Cr3C2 или CSi), Со, Ni, С, при их соотношении вес.%: В4С 35-80, WC 7-40, (Cr3C2 или CSi) 7-30, Со 1-5, Ni 4-7, С 1-3. Затем проводят отжиг при температуре 600-800°С в течение 0,5-1 ч. После нанесения среднего слоя из сплава с эффектом памяти формы на основе TiNi осуществляют его поверхностное пластическое деформирование при нагревании в интервале температур мартенситного превращения на величину до 4-10% от толщины слоя. Механическую активацию порошков и высокоскоростное газопламенное напыление производят в защитной атмосфере. Обеспечивается повышение прочностных характеристик и износостойкости композитных покрытий с использованием материалов с эффектом памяти формы. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к напылению теплозащитных покрытий и может быть использовано в авиастроении и других областях машиностроения при производстве деталей турбинных двигателей и установок. Способ нанесения теплозащитного композитного покрытия, содержащего оксид циркония, на металлическую поверхность изделия включает формирование на металлической поверхности композитной структуры металл-оксид при совместном распылении металлов, при этом получаемое покрытие из оксида циркония стабилизируют иттрием и создают градиентный переходный слой, содержащий две фазы в виде металлической фазы с составом, соответствующим составу защищаемой поверхности, и диэлектрической фазы, содержащей оксид циркония, стабилизированный иттрием, нанесенной на упомянутую металлическую фазу. Соотношение фаз в переходном слое изменяется с возрастанием доли оксидной фазы по мере увеличения толщины пленки. Для создания градиентного переходного слоя используют магнетронную систему с двумя магнетронами, причем при помощи первого магнетрона распыляют мишень из никелевого сплава, состав которого соответствует составу металлического изделия, а при помощи второго магнетрона распыляют мишень из циркония с добавками стабилизирующего элемента иттрия. Первоначальное распыление мишеней осуществляют в атмосфере аргона, при этом интенсивность атомного потока, сформированного от упомянутой первой мишени, превышает интенсивность атомного потока от упомянутой второй мишени. После формирования первичного сплошного слоя из никелевого сплава в рабочую камеру подают кислород для обеспечения реактивного распыления с образованием в напыляемой пленке оксида циркония при неокисленном никеле. В процессе напыления парциальное давление кислорода плавно увеличивают до давления 1,5⋅10-3 Па, а мощность первого магнетрона, распыляющего первую мишень из никелевого сплава, уменьшают вплоть до его полного отключения, после чего продолжают напыление оксида циркония до достижения пленкой из него требуемой толщины. При проведении указанных операций формируется плавный переход от упомянутого слоя из никелевого сплава к пленке из оксида циркония с механическими свойствами, плавно изменяющимися по толщине получаемого слоя, с обеспечением изотропного распределения внутренних напряжений при циклических термонагрузках. Обеспечивается механическая прочность покрытия, повышение его жаропрочности и жаростойкости, а также высокое значение адгезии и когезии.

Изобретение относится к способу изготовления конструктивной детали, содержащей один или несколько функциональных элементов, таких как опорно-уплотнительные элементы прокладок для блока цилиндров или камер сгорания. Способ включает подготовку основы, обогащение плазменной струи материалом подлежащего формированию, по меньшей мере, одного функционального элемента и формирование на основе, по меньшей мере, одного функционального элемента путем одновременного нанесения с помощью плазменной струи обогащенного материала в текучем состоянии, его соединения с основой и отверждения, причем при формировании функционального элемента в месте его нанесения создают оптимальный краевой угол между деталью и спеченным функциональным элементом, при этом регулирование краевого угла в зависимости от места нанесения осуществляют путем изменения обогащающего материала иили обработки поверхности основы. Изобретение направлено на упрощение способа нанесения функционального элемента на конструктивную деталь, а также на улучшение соединения функционального элемента с основой и распределение напряжений в конструктивной детали. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх