Способ защиты от эрозии матрицыкамеры высокого давления

 

» 852486

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.02.79 (21) 2722830/25-08 с присоединением заявки No— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.08.81. Бюллетень Ne 29 (45) Дата опубликования описания 07.08.81 (51) M. Клз

В 23 P 1/18//

//В 01 J 3/06

Государствеииый комитет ло делам изобрегеиий и открытий (53) УДК 621.9.048. .4.05 (088.8) (72) Ав изо (71) За (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ЭРОЗИИ

МАТРИЦЫ КАМЕРЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам для получения высоких и сверхвысоких давлений и высоких температур и может найти применение в инструментальной промышленности, а именно при получении поликристаллов сверхтвердых материалов на основе плотных модификаций ннтрида бора и алмаза.

При получении поликристаллов сверхтвердых материало в выход, качество и стоимость получаемого продукта в значительной степени определяются стойкостью камер высокого давления. Выход из строя камер высокого давления обусловлен преимущественно эрозионным износом их наиболее тяжело нагруженных элементов -- матриц.

Эрозионный износ матриц способствует не только их преждевременному разрушению, но и препятствует достижени.о необходимого давления. Быстрый выход из строя матриц удорожает стоимость пслучаемых поликристаллов.

Известен спосо б защиты от эрозии матрицы камеры высокого давления (реализова нный в устройстве), при котором к матрице порGllIKoM прикрепляют тугоплавкую металлическую накладку через диск из термонзоляционного материала (1).

Недостаток этого способа заключается в отставании накладки в процессе работы и

2 ес быстрое разрушение из-за деформации термоизоляционного материала.

Поэтому применение известного способа позволяет незначительно увеличить срок

5 службы матриц.

Целью изобретения является повышение срока службы матрицы камеры высокого давления.

Поставленная цель достигается тем, что защищаемую поверхность подвергают электрсискровсму легированию, после чего легированный участс:; диффузионно сваривают с металлической накладкой, причем в качестве легнрующего материала выбирают металлы и их сплавы с температурой плавления 1083 — 1510 С.

Способ реализуют следующим образом.

Рабочую поверхность матрицы, очищенную от загрязнений, подвергают электроискровому легированию любым известным спосооом: как вручную на вибрационных установках, так н на механизированных установках контактным или бесконтактным способами.

Электроискровому легированию подвергают центральный участок рабочей поверхности диаметром 10 — 50 мм, но не менее диаметра контакта столбика спекаемой (реакцио нной) массы с матрицей. зо При электроискровом легировании мат852486

15 )0

35

50

55 олигр рица является катодом.

Для электроискрового легирования используют аноды произвольного сече .ия площадью 1,5 — 4,0 мм различного устройства: стержни из компактного материала, стержни, полученные сворачиванием в рулон фольги, одного или нескольких металлов, компактные стержни, обернутые фольгой другого материала, стержни с галь ваническим покрытием другого металла или сплава и т. д.

Экспериментально установлено, что в качестве материала электрода следует применять металлы,и их сплавы, обладающие температурой плавления в пределах 1083—

1510 С, т. е. металлы группы железа или медь, а также их сплавы (стали, бронзы, латуни, тугопла вкие припои) и гетерогенные композиции с Мп, Cu, Cr, Мо, Ti, Sn, Zn, V u другими металлами (Сц — Mn, Cu — Ni, Fe—

Ti, Cu — Sn, Ni — Си и др.).

В результате электроискрового легирования на рабочей поверхности матрицы получают шероховатый слой металла, прочно приваренный к легированному участку, обладающий в силу дефектности повышенной способностью к диффузионному взаимодействию.

После проведения операпии электроискрового леги ровання на легированный участок рабочей поверхности укладывают металлическую накладку, имеющую толщину

50 †10 мкм (предпочтительно 150—

300 мкм), л|роизвольной формы (предпочтительно в виде круга) диаметром, близким к диаметру легированного участка.

Используют, накладки нз металлов и опла«ор, имеющих температуру плавления

1455 — 3387"С (Ni, Fe, Со, Ti, Zr, W, Мо и д)з.), a также vmcroслойные накладки, полученные совместной прокаткой или нанесением покрытия одного металла на лист другого металла.

Кроме того, для более гибкого регулирования пластичности и электропроводности рабочей поверхности возможно приваривание двух и более накладок, располагаемых одна над другой.

Выбор металла (оплава) накладки определяется исходными параметрами процесса получения сверхтвердого материала: чем выше давление и температура, тем выше температура плавления металла (сплава) из которого изготовлена накладка.

При этом в зависимости от материала матрицы предпочтительно использовать следующие пары накладка — анод.

При использс вании твердосплавных матриц из сплавов ВК, ТНМ применяют накладки пз Ti, Zr, Мо, % сплава Тi — Мо, элвктрсискровое легирование производят электродами из Fe, Х18Н10Т, нихрома.

При использо вании сплавов типа ферротих с большим содержанием связки, а такЗаказ 5896 Изд. № 510

Загорская типография Упри

4 же стальных матриц применяют накладки из Fe, Х1, Со, нержавеющей стали, электроискровое легирование при этом производят электродами Ni — Ti, Fe--Ti, бл|изким по составу к составу эвтектик на основе металла группы железа, самофлюсующиеся сплавы типа «коляо ной» на основе никеля, Сг — Nn и Cu — Ni npunou.

Сочетания накладка †ан позволяют получать хорошее соединение накладки с матрицей.

Предпочтительно использование жести (фольг) из Fe, Ti, Мо как наиболее дешевых и недефицитных.

Наложенную на легированные участки матриц наклад|ку по двергают диффузионной сварке любым известным способом с по верхностью легированных участков.

Предпочтительно проведение этой операции на прессах для получения оверхтвердых материалов,в течение 10 †1 с, при давлении более 5 кбар и температуре 1000 †16 С.

В результате прилоокения высоких давления и температуры в зоне диффузионной сварки происходит cìÿòèe слоя металла, нанесенного электроискровым легированием, облегченное дефектностью этого слоя; контактное взаимодействие слоя с накладкой с образованием плотного сварного шва, диффузия металла слоя в материал накладки и в сплав, из которого изготовлена матрица; изотермическая кристаллизация сварного шва.

В результате протекания описанных превращений накладка прочно сваривается с поверхностью матрицы с образованием на рабочей по верхности плотного слоя, обладающего малым электрическим сопротивлением.

Матрицу с при, ваверен ной накладкой используют так же, как и обычную.

Сравнительные испытания известного и првдлс>кенного способов показали, что последний,позволяет повысить срок службы матриц в 1,5 — 1,8 раза без увеличения их стоимости, упростить их конструкцию и увеличить надежность.

Формула изобретения

Способ защиты от эрозии матрицы камеры высокого давления, включающий прикрепление к;матрице металлической накладки, отличаюгцийся тем, что, с целью повышения срока службы матрицы, защищаемую поверхность подвергают электроискрсвому легиро ванию, после чего легированный участок диффузионно сваривают с металлической накладкой, причем в качестве лепирующего материала выбирают металлы и их сплавы с температурой плавления 1083 — 1510 C.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 562307, кл. В 01 J 3/06, 1975.

Тиразк 1148 Подписное афиздата Мосопаисполкома