Способ получения пористых покрытий из металлического порошка

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ПОКРЫТИЙ КЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА, включакяций нанесение .слоя последнего на основу из компактного материjала путем формования и нагрев, о т личающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия за счет увеличения его плотности на границе с основой, после :.нагрева осуществляю обработку импульсным магнитным полем с частотой. не превышакжцей .f .j.h п-7 где fJUQt 4 -10 ГН/М| Т - удельная электрбпроводность Q, порошкового слоя; Ь - высота слоя. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„95 А

3(5)) В 22 F 7/04

1 а < бич Е ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ Иасй ЕТЕНИй И ОТН) ЫТИй

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ

IIOKPblTHA H3 METAJIJfHQECKOIQ IIOPOQIKA включающий нанесение слоя последнего на основу иэ компактного матери. ала путем формования и нагрев, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышении прочности сцепления покрытия эа счет увеличения его плотности на границе с основой, после

: нагрева осуществляют обработку импульсным магнитным полем с частотой, не превышающей

21) 3258210/22-02

° °

22) 13.03.81 (462 23. 09.82, Бюл. Р 35 (72) А.A.Êîò, В.A.Êîò и В.A.Ìèðîíîâ (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621 ° 762 ° 763(088 ° 8 2 (56) 1. Авдеев Н.В. Металлирование;

М,, Машиностроение, 1979, с. 31.

2. Миронов В.А. Магнитно-импульсное прессование порошков, Рига

Зинатне, 1980, с. 196.

3. Дорожкин Н.H. Упрочнение и восстановление деталей машин метал,лическими порошками. Минск. Наука и техника, 1975, с. 116. о Г где р.е 4 10 гн/м; г - удельная электрбпроводность Q порошкового слоя, е

6 - высота слоя.

2 н тем формования и нагрев, после наг»

Рева осуществляют обработку импульс-» ным магнитным полем с частотой, не превышаюцей

Изобретение относится к области порошковой металлургии и. может быть использовано для получения пористых покрытий из металлических. порошков..

Известен способ получения покрытий, включакиций формование порошка- 5

sore слоя на поверхности детали и его последуюцее спекание. Приложение при спекании внешнего активнруюшего давления позволяет повысить физико-механические саойства, Щ покрытия и его прочность сцепления с основой. Высоких физико-механических свойств можно достичь, приме- няя прием формования слоя покрытия с помощью высокоэнергетического .)5 импульсного воздействия, например взрывное, ударное прессование f1). этот способ 1. прийеняют в основном для нанесения покрытий на детали простой,,формы. Кроме того, применение высоких давлений усложняет процесс формирования слоев высокой порнстости.

Известен также способ магнитнонмпульсного прессования порошков., включакщий размешение порошка в полость электропроводяшей оболочки и его обжим за счет деформации оболочки в импульсном магнитном поле иНдуктора(2).укаэаннЫй способ позволяет получать порошковые йокрытия на деталях. Однако аа не обеспечивает высокой прочности сцепления слоев иэ«за слабого нагрева порошка в момент прессования, .т,к. оболочка экранирует импульсное магнитное 35 поле. Кроме того, имеются трудности, связанные с удалением оболочхи после прессования.

Наиболее близким по технической сушности и достигаемому эфФекту к 40 описываемому изобретению является способ получения пористых покрытий иэ металлического порошка,.включакший нанесение слоя последнего на основу из компактного материала 41 путем формования и нагрев. Дпя получения пористого покрытия слой иэ порошка Формуют шликерным литьем нли ирессованием смеси с порообраэукщимн добавками (3)..

Сушественным недостатком данного способа является низкая прочность сцепления покрытия с основой вследствие малой истинной ллошади контакта частиц в пограничной зоне.

Целью описываемого изобретения является повышение прочности сцеп- ления покрытия эа счет увеличения его плотности на границе с основой, а следовательно, плошади контакта

s этой зоне.

Г 60

Эта цель достигается тем, что в способе получения пористых покрытий иэ металлического порошка, включаю» шем нанесение слоя последнего на основу из компактного материала пу1 где м.о ° 4 -10 гн/м; удельная электропроводность порошкового слоя;

Ь - высота. слоя.

Описываемый способ заключается

s следуюшем. Деталь с порошковым слоем устанавливают в рабочей зоне индуктара, .подсоединенного к емкостному накопителю магнитно-импульсной установки. Разрядный ток, проходя через нндуктор, генерирует первичное магнитное поле, которое обуславливает возникновение в порошковом слое пондеромоторных сил, направленных в сторону основания.

Распределение электромагнитного давления в слое при гармоническом процессе разряда приближенно оценивается формулой

Р{г)-- .(н -н (ц), (> где Но Н )- напряженность магнитного поля соответственно на поверхности слоя и на расстоянии от- поверхности.

Функция Н<<) с учеличением убывает по экспоненциальному законув

Н,) =Но ЕЧ (г!д"), (г)

rAe Г=й/М а - глубина скин-слоя покрытия; (о = 2 Л f - круговая частота разрядных колебаний — удельная электропроводность порошкового слоя.

При 2 = д" Функция Р практически у Н равна величине а а .. Таким обраэом, воздействие на порошковый слой магнитного поля приводит к неравномерному уплотнению слоя по высотеу поверхности уплотнения практически не произойдет, у границы же с основанием оно будет максимальным.

Часть порошкового слоя, расположенного за пределами .скин-слоя будет уплотняться равномерно вследствие.того, что давление здесь практически постоянно. Следовательно, для придания всему порошковому слою высотой градиента пористости необходимо предусмотреть соблюдение условия д">%, из которого определяется частотный диапазон разрядных колебаний

959925 и=(Щ ф, (о!

) Ф) I л — — = с.ч — (ь) (Нg dT

12) d" dt >

55.4(,(,)

1- Jl

ЗДесь fa - Удельное электРосопРотивление материала порошка) 65

В случае, если К(<1/Ур т- )т2, т.е. глубина проникновения тока d" (скин-слой ) значительно превышает толщину h, затухание электромагнитного поля в,слое мало, что приводит к уменьшению давления на границе слоя 5 с основой. Поэтому в данном случае порошковый слой следует подвергать многократному магнитно-импульсному воздействию.

При поглощении электромагнитной Щ волны металлом происходит его рааогрев вихревыми токами. В пределах глубины проникновения тока d" выделяется основная доля джоулева тепла (86-88% ), что дает основание допустить, что в .слое К выделяется вся тепловая энергия. Активная удельная поверхностная мощность, поглощаемая средой, равна - удельное сопротивление.

С другой стороны, эта мощность .входит в уравнение теплопроводности

Фурве

1 ат 32Т 82Т dZT

Ш"- С Ч вЂ” + ll + +

Ж 2 2 Зь

ЗО где С - удельная теплоемкость;

V - -плотность слоя;

В » время.

Если учесть кратковременность процесса нагРева и высокую удельную мощность, то в выражении (5 ) влиянием теплопроводности можно пренебречь, ;тегда, используя (4 ) и (5.), нахо)дим! откуда получаем нижеследующее вы ражение для температуры нагрева слоя в конце действия импульса электромагнитного поля длительностью 45

Н2 ) . Нй с т=т+ — -dt=T+ — т +ат,(ц

0 г МУ 0 2Д".с.Ч Е о где Те - начальнаЯ темПератУра; йТ - приращение температуры в результате воздействия импульса магнитного поля длительностью ь".

Удельное электросопротивление пористого порошкового слоя можно определить иэ выражения

П - пористость порошкового слоя.

Например, при напряженности поля Н = 2 -10 ) A/ì, частоте f

= 20 кГц и длительности импульса С = (1-5) 10 с для пористого бронзового слоя (П = 30% ) находим аТ 350-850 К.

Таким образом, осуществление од ного разряда приводит к значительному росту температуры покрытия.

Следовательно, если перед магнитноимпульсным воздействием порошковый слой, нагрет до температуры в диапазоне от Т„„- аТ до Тп„, то магнитноимпульсйая обработки приведет к плавлению порошка (Т д„- температура плавления материала порошка). В результате порошковый слой будет сфОР» мован наплавкой, при этом его нористость упадет практически до нуля.

Из вышесказанного следует, что для получения пористых мокрытий температура предварительного нагрева поРошка должна быть ниже значения

Тп), -ЗТ.

В случае многократного магнитноим)ульсного воздействия (условие %4а1Р)i р т ) предварительный иаг

l рев порошка осуществляют до темпеРатуры, не превыЫавщей где 3Т; - приращение температуры слоя при» ) -ом воздействии; ,n - количество воздействий.

Hp и м е р. Изготавливали би« металлическув втулку с внутренним бронзовым порошковым слоем

By ОФ-10 . Для основы брали стальную заготовку (Сталь 45 ) с внутренним и наружным диаметром соответственно 55 и 65 ми и высотой 42 мм.

Слой толщиной 2,2 мм и пористостьв

23% формовали нацрессовкой под дав- . лением 25 ИПа. Harpes порошка проводили в индукционной установке

ЛПЗ-2-67М индуктором, установленным снаружи.

В полость заготовки устанавливали индуктор магнитно-импульсной установки ИГ-70/5 РПИ, Индукционный нагрев слоя произво)дили до значения 700-710 K (температура плавления порошка Бр ОФ-1б равна 1210 К) . Далее слой обрабатывали импульсным магнитным олем напряженностью 2 10 ) А/м при длительности импульса 2 ° .10 + с.,Час-. тота разрядных колебаний составляла

12 кГц, В результате было получено покрытие с распределенной пористостьв по толщине, равной 23% у свободной но 959925

Тираж 65 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3099

° М Ф а МВ ° а

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.. Проектная. 4 веркности, 12% в среднем сечении и

8% у основания. Прочность сцепления

:составляла 120 #pa, Для сравнения была изготовлена втулка с порошковым слоем однородной пористости 23%. Прочность сцепления в этом случае составляла 75-78 ИПа.

Таким образом, использование описываемого способа позволяет повысить прочность сцепления в 1,б - 1,7 раза.