Способ нанесения покрытий из порошкового материала

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 131077 (21) 2539152/22-02 с присоединением заявки М9(23) Приоритет (51)м. Кл.

В 22 F 7/04

В 30 В 11/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 1506.80. Бюллетень Hо

Дата опубликования описания 15р68р (5З) У4 (621. 762. 763 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Н.Гимельфарб, Н.Н.Дорожкин и Л.П.Кашицын (73) Заявитель

Институт проблем надежности и долговечности машин

АН Белорусской ССР (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

ИЗ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам нанесения покрытий из порошков металлов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ нанесения покрытий иэ порошковых материалов, предусматривающий нагрев и напрессование порошка на изделие при вращении последней (1).

Недостатком известного способа являются низкие физико-механические свойства и невысокая производительность процесса получения высокоплот- 15 ных иэделий, требующего, длительного спекания.

Цель изобретения — повыаение физико-механических свойств и производительности процесса. 20

Цель достигается тем, что нагрев и напрессовывание осуществляют ступенчато, причем сначала проводят нагрев до температуры рекристаллизации порошкового материала при постоянном 2 давлении 200-1000 кг/см, затем осуществляют нагрев до температуры спекания порошкового материала при снижении давления до 20- 200 кг/см2с изо термической выдержкой при этом давле-ЗО нии и проводят охлаждение при повышении давления до первоначального значения.

Интервал значений прикладываемого давления выбирается исходя иэ изменения прочностных свойств порошкового материала покрытия при различных температурах нагрева и охлаждения.

Используемый в предлагаемом способе характер приложения давления позволяет поддерживать его максимально возможным в течение всего периода нагрева слоя, покрытия предотвращая выдавливание последнего из очага деформации. При этом сопротивление материала слоя пластической деформации преодолевается на ранних стадиях процесса спекания, что увеличивает длительность воздействия эффективных давлений и величину усадки. Таким образом создаются условия получения высокоплотных покрытий.при более низкой температуре спекания и времени выдержки, а следовательно предотвращаются явления, способствующие ухудшению физико-механических свойств покрытия и более полно сохраняются наследственные свойства исходного порошка.

740406

Учитывая, что для большинства материалов, применяемых в машиностроении, температура рекристаллизации составляет 300-900 С (0,4-0,7 Т.пл.) прочностные свойства покрытий позволяют прикладывать давление 200-1000 кг/см . Величину начального давления в соответствии с этим выбирают исходя из прочностных свойств материала покрытия при температуре рекристаллизаМии материала покрытия. Поскольку с достижением температуры начала рекристаллизации наблюдается резкое снижение предела прочности и предела текучести активирующее давление на второй стадии процесса необходимо понижать для предотвращения вытеснения материала покрытия из очага деформации, доводя его до минимального значения при температуре спекания, поддерживать его постоянным в течение изотермической выдержки, а затем повышать до первоначального значения, Чтобы исключить деформацию изделия и выдавливание порошкового материала покрытия, величину давления при температуре спекания устанавли-, вают равной 20-200 кг/см . При этом

2 для создания максимально возможного активирующего воздействия на процессы спекания и припекания величина прикладываемого давления должна поддерживаться близкой к пределу текучести материала покрытия, изменяющеТаблица

Г

Способ нанесения по» ристого слоя

Фмвико-механические свояства

Харак тер

ПРНЛО кения даВЛе ния

tt9 пп

Технологические рекиьтв процесса

Прочность сцепления к г/м4

Твер дость помри тня, прс

Время выдери ки при температуре спекання, с

Темпе ратуа опека ния, вс

Ивмененне Ве личины прила гаемого давления,кг/см т носильная носоosкон» чаельая порно гость

Ф ротве ть (2 емпе атуа рило ения бо тв мд рд го и ра тв ра сть

В процессе нагрева до

Т,„

В ttpo цессе охлак денна

1 Холод- Извеная на- стммя прессовка Р т

10 т/см

Не нее

1 1 12 1 25 41

090 350

2,2

20 20 t 300 60

Менее

35 от 900 от 100 12 1 25 49 до 100 до 900

3,0

690 420

2 †" Пред лагаемыя 750 750 1100 гося в зависимости от температуры, но не превышать его.

Пример . В качестве исходного материала покрытия используют порошок стали Х13М2С2,%1 углерод 0,030,04у хром 13-14; молибден 1,8-2,2 кремний 1,6-2; железо — основа1 марганец до 0,03; кальциЯ 0,1-0,15; сера 0,008; фосфор 0,013. Указанный порошок напрессовывают на деталь из стали 12ХН3А под давлением 10 т/см

Спекание проводят нагревом токами высокой частоты на установке ЛПЭ-2-67 по следующему режиму, При нагреве в интервале температур от 20-700 С давление постоянное и составляет

1ъ 900 кг/см2, в процессе нагрева до температуры спекания давление снижают до 180 кг/см и поддерживают по2 стоянным в течение выдержки при тем пературе спекания ° В процессе охлажЩ дения до 700 С давление увеличивают до 900 кг/см2 и поддерживают постоянным до окончания процесса. С увеличением времени выдержки при каждой температуре спекания (табл.2) повышается прочность сцепления покрытия с поверхностью изделия. В первые 1530 сек величина этой характеристики увеличивается более интенсивно, чем в последующие 30 с. Аналогичным образом уменьшается и пористость покрытия в зависимости от времени выдержки.

740406

Таблица 2

Температурновременные параметры припекания

Физи ко-механические свойства

Температура спекания, ОС

Время выдерж ки, с

Проч- Порисность тость, сцепле % ния, кг/мм

Твердость, HRC

1000

40 (О, 653 T ë) 15

19

30

45

40

27

16

11 41 б 43

1 49

1 47

1 41

1100 (О, 718 Тв) 15

Формула изобретения

25

45

60

10 41

2 45

1 42

1 39

1 36

1200 0 (О, 784 Тол )

25

29

45

60

Составитель Л.Гамаюнова

Редактор Ю.Петрушко Техред Я,Бирчак Корректор Ю.Макаренко

Заказ 3281/1 Тираж 889 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная,4

В табл. 1 и 2 приведены данные о физико-механических свойствах покрытий, полученных предлагаемым способом.

Твердость покрытия в начале процесса увеличивается вследствие снижения пористости, затем несколько снижается ввиду роста зерна и коагуляции карбоборидной фазы с увеличением времени выдержки при температуре спекания. Причем, с увеличением

45 температуры спекания этот процесс протекает более интенсивно, что выражается в более резком падении твердости с увеличением времени выдержки. Повышение физико-механических свойств определяется проведением спекания при более низкой температуре и его активацией эа счет применя» емого характера изменения давления .

Использование предлагаемого способа позволяет получать изделия с покрытием из металлических порошков с высокой твердостью и износостойкостью поверхности при сохранении высококачественной наследственной структуры порошка; достигать более высокой интенсификации процесса, вследствие увеличения длительности воздействия эффективного давления, что сокращает продолжительность выдержки при температуре спекания и повышает производительность,и предотвратить вытеснение материала покрытия на нерабочие поверхности деталей, а следовательно уменьшить расход материалов и объем последующей механической обработки.

1. Способ нанесения покрытий из порошкового материала, в ключающий нагрев и спекание под давлением порошкового материала на поверхности детали при вращении последней, отли чающий с я тем,что, с целью повышения физико-механических свойств и производительности процесса, нагрев и спекание осуществляют ступенчато, причем сначала проводят нагрев до температуры рекристаллизации порошкового материала при постоянном давлении 2001000 кг/см, затем осуществляют нагрев до темпуратуры спекания порошкового материала при снижении давления до 20-200 кг/см с изометрической выдержкой при этом давлении и проводят охлаждение при повышении давления до первоначального значения, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дорожкин Н.Н. Упрочнение и восстановление деталей машин металлическими порошками. Минск, Наука и техника, 1975, с.116-121.