Способ получения покрытий из металлического порошка

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвтовскомь свиднильствм

Союз Советскин

Социапистическик

Республик и>876306 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) 3 а я влено 20.12.79 (2 I ) 2855095/22-02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (53)М. К.е.

В 22 F 7/04

9кударетеанны5 комитет

СССР ио делам изебретеннй и открытий

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень и 40

Дата опубликования описания 30.10.81 (53) УДК 621.762..763 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Н. Дорожкин, В. А. Кот, Л. П. Кашицын, В. К. Ярошевич, М, А. Белоцерковский, В. А. Верещагин и А. А. Кот

Институт проблем надежности н долговечности матпин АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам нанесения покрытий из металлических порошков и может ..быть использовано для нанесения покрьпий как на плоские, так и на сложные поверхности

Известен способ получения покрытий из металлических порошков путем нх электроимиульсного спекания под давлением, заключающийся в механическом прнжатин порошкового слоя к

10 металлической детали, последующего спекания и припекання порошка путем пропускания тока большой силы 10-30 кА и малого напряжения

3-6 В через порошок н деталь (1).

Недостатком известного способа является сложность конструкции за счет применения до15 полнительных устройств для уплотнения порошка помимо устройств для его нагрева.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ получения покрытий нз металлического порошка, включающий напрессование порошка на поверхность детали с помощью электропроводного элемента прн одновременном нагреве прямым пропусканием электриЧеского тока (2) .

Недостатком этого способа является сложность получения значительных давлений подпрессовки (более 3 ° 10 МПа), требующих пронускання электрического тока очень большой силы (более 25 кА), что конструктивно трудно выполнимо. Малые величины давления, прилагаемые в слое порошка, обусловливают невысокую прочность сцепления покрытия с основой и значительную остаточную пористость.

Цель изобретения — повышение прочносж сцепления покрытия с поверхностью детали и эффективности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения покрытий из металлического порошка, включающем напрессовывание порошка на поверхность детали с помощью электропроводного элемента при одновременном нагреве прямым пропусканием электрического тока, напрессовыванне проводят при. наложении на электропроводный элемент упругих колебаний и ток пропускают с частотой, совпадающей с

6306

ЗО где В

3 87 частотой собственных колебаний электропровод ного элемента.

На фиг, 1 изображена схема реализации способа с двумя электропроводными элементами; на фиг. 2 — схема реализации способа с одним электропроводным элементом; на фиг. 3— графики изменения электрического тока и уси. лия напрессовывания порошкового слоя.

Для осуществления предлагаемого способа деталь 1 (фиг. 1) с нанесенными с использованием пластификатора на ее поверхности слоями металлического порошка Помещают между электропроводными элементами, пластинамиэлектродами 2 и 3, которые подключают к ис- точнику 4 питания. При включении источника

4 .питания через пластины-электроды электрический ток начинает протекать в одном направлении, вызывая электромапщтные усилия, ко. торые производят напрессование порошкового слоя. При этом величина усилия напрессовываний изменяется пропорционально квадрату тока.

В случае пропускания через пластины-электроды переменного тока (фиг. 3) частота изменения усилия напрессовки равна удвоенной частоте переменного тока.

Если частота собственных колебаний пластинэлектродов равна двойной частоте переменного тока, возникает явление резонанса, которое вызывает быстрый рост величины усилия напрессовывания. Требуемую частоту электрического тока, обеспечивающую появление резонанса и увеличение усилия напрессовывания, можно определить по формуле длина пластин-электродов, см; модуль упругости материала, г/ем ; момент инерции поперечного сечения пластины-электрода, см ; удельный вес материала пластины-электрода, г/ем ; площадь поперечного сечения пластины-электроды, см;

2. коэффициент, зависящий от способа крепления пластин-электродов (К = 172 — при жестком креплении пластины-электродов; К=78 - при свободном креплении одного края и жестком креплении другого края пластины; К = 49 — для пластин-электродов, находящихся в свободном состоянии).

Величина тока определяется требуемыми условиями тепловыделения для осуществления процесса припекания. Силовое активирование процесса припекания осуществляется усилием, возникающим в результате резонанса в пластинах-электродах 2 и 3.

Способ позволяет получать покрытия с высокими физико-механическими свойствами, повышает производительность, снижает расходы электроэнергии, упрощает оборудование и приспособления для осуществления технологического процесса.

Пример 1. Для реализации предлагаемого способа используют специальное устройство„ представляющее собой электропроводные элементы в виде двух пластин-электродов, на внешних поверхностях которых уложены в виде спирали токоподводы. Токоподводы подключают к игннтронному прерывателю переменного тока машины МШП-100. Деталь с нанесенным на ее поверхности порошковым слоем располагают между пластинами-электродами.

Параметры установки приняты следующими:

Длина токоподводов, м 2,0

Диаметр токоподвода, м 0,025

Материал токоподвода Медь М2

Расстояние между изолирующими пластинами, мм 0,05

Материалы изолирующих Текстолит ПТК пластин ГОСТ 5 — 52

Через токоподводы пропускают пульсирующий ток. Частота пульсации задается игнитронным прерывателем и определяется по формуле 1.,Пля принятых параметров устройства длительность импульсов и пауз электрического. тока составляет 0,04 с, что эквивалентно частоте переменного тока в 25 Гц (К = 49).

Возникающее электродинамическое усилие контролируют и оценивают при помощи тензометрического устройства, выполненного в виде. скобы и помещенного между изолирующими пластинами.

Используются тензодатчики типа 2ПКП-10-200, запись показаний которых осуществляется при помощи усилителя "ТОПАЗ-1" гальванометром

12 канального магнитоэлектрического осциллографа К12 — 22.

Для припекання используется порошок сплава "Сормайт 1" ГОСТ 21448 — 75.

При пропускании электрического тока величиной в 20 кА усилие выпрессовывания достигает значений 250 — 300 кгс. Затраты электроэнергии составляют 3,58 кВт. Время припекання находится в пределах 9 — 10 с. Прочность припеченного слоя на срез (по ГОСТ 10885-64) составляет в среднем 25 кг/мм .

Для получения сравнительных результатов производилось припекание по известному спо собу. При этом пропускался импульсный ток

876306

Порошок железный

ПЖ 1М

16-18 6-8

24 — 27

9849—

20 — 22 9 — 10

23-27

2Г448—

Сплав ПГ-СР4

20-24

22-24

Сплав ПГ-СР4 ,Сплав ПХ20Н12С2Т

12-14 8-9

18 — 20. б — 8

13084

5 с частотой пульсаций 50 Гц (время паузы со ставляло 0,02 с). Величина тока сохранялась на прежнем уровне (20 кА).

Пример 2. При реализации способа с использованием одного электропроводного. элемента деталь устанавливается неподвижно на опорах, наносится .на поверхность детали слой металлического порошка, на слой порошка помещается электропроводный элемент, на который воздействуют через ряд (6 шт) цилиндрических пружин и изолирующей пластиной.

При подключении электропроводного элемента и детали к источнику пульсирующего ток» (игнитронный прерыватель машины МПШ вЂ” 100) в системе возникают электродинамнчески силовые воздействия с частотой, близкой к частоте собственных колебаний электропроводного элемента.

Технологические параметры процесса и устройства следующие:

Эквивалентная длина электропров одного элемента, м 1,9

Расстояние между поверхностями детали и электропроводного элемента (толщина порошкового слоя), м 0 025

Формула изобретения

Способ получения покрытий из металлического порошка, включающий напрессовывание порошка на поверхность детали с помощью электропроводного элемента при одновременном нагреве прямым пропусканием электрического тока, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия с поверхностью детали и эффективности процесса, напрессовывание проводят при наложении на электропроводный элемент упругих

Длительность импульсов переменного тока, с 0,02

Частота собственных колебаний устройства, Гц 16,2

5 Ток припекания, А 1800 — 2000

Усилие подпрессовки, Н 1950 — 2100

Материал покрытия Qmaa Пà — С1

Наиболее эффективно наносить предлагаемым способом покрытия иэ порошков, близких по физико-механическим свойствам к материалам,. представленным в таблице. В качестве детали в примерах используются пластины из стали

Ст. 3.

Предлагаемый способ обеспечивает повыше15 ние давления напрессовывания до 250 — 300 кгс, в то время как в известном способе зто давле- ние не превышает 120 кгс. Энергозатраты при реализации предлагаемого способа ниже, что повышает эффективность процесса. Способ поэо зволяет повысить прочность .сцепления с

15 — 18 кгс/мм (по известному способу до

25 кг/мм ).

Ожидаемый технико-зкономический эффект от использования предлагаемого решения на производственном объединении Гомсельмаш" со сгавляет 25 тыс. руб. колебаний и ток пропускают с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний

50 электропроводного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рыморов Е. В. и др. Электроимпульсное

55 спекание под давлением сложнолегированных износостойких материалов. — Порошковая металлургия", 1974, Р 7,, с. 84 — 87.

2. Авторское свидетельство СССР И 619295, кл. В 22 F 7/04, 1977.