Способ поверхностной обработки металлов и сплавов
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при поверхностной обработке изделий, работающих в условиях трения со смазкой и сухого трения. Целью изобретения является повышение износостойкости при сохранении общего уровня механических свойств детали или изделия в целом. Способ предусматривает оплавление пучком высокоэнергетического излучения поверхности с предварительно нанесенной или подаваемой непосредственно в зону оплавления легирующей добавки, в качестве которой используют упрочняющее вещество и вещество, обладающее свойствами твердой смазки. Доля поверхности, занятой упрочняющим веществом, составляет 20 - 50% от общей площади обработанной поверхности в виде отдельных участков площадью 1 - 8 мм<SP POS="POST">2</SP> каждый, удаленных друг от друга на расстояние не менее половины их поперечного размера, остальную поверхность покрывают твердой смазкой. Способ позволяет повысить износостойкость титанового сплава ВТ6 в условиях сухого трения в 20 раз, а в условиях трения со смазкой в 2 раза при сохранении механических свойств в исходном состоянии (σ<SB POS="POST">в</SB> = 970 - 980 МПа, σ<SB POS="POST">упр</SB> = 905 - 930 МПа, δ = 10 - 11%). 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
n I ".,," г p ; „- /-, 1
;Ц ".. н-а т . 3:ал;: ), -,.;/
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и
l и
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662050/02 (22) 13.03.89 (46) 07.07.91.Бюл;N 25 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) Е.А.Марковский; П.Е.Марковский и
Л.Г.Сенюк (53) 621.785.54(088.8) (56) Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. — Справочник.М.: Машиностроение, 1985, с.232.
Заявка Великобритании М 2169318, С7А, 1971. (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при поверхностной обработке изделий, работающих в условиях трения со смазкой и сухого трения.
Целью изобретения является повышение износостойкости при сохранении общего уровня механических свойств детали или изделия в целом. Способ предусматривает onИзобретение относится к металлургии и может быть использовано при поверхностной обработке изделий, работающих в условиях трения со смазкой и сухого трения, Целью изобретения является одновременное повышение износостойкости металлов и сплавов в условиях как трения со смазкой, так и сухого трения при сохранении механических свойств детали или изделия в целом на уровне основного материала.
В известном способе, включающем оплавление пучком высокоэнергетического излучения поверхности металла с предварительно нанесенной или подаваемой непосредственно в зону плавления ле„„5U ÄÄ 1661223 А1 (я)5 С 21 D 1/09, С 22 F 1/00 лавление пучком высокоэнергетического излучения поверхности с предварительно нанесенной или подаваемой непосредственно в зону оплавления легирующей.добавки, в качестве которой используют упрочняющее вещество и вещество, обладающее свойствами твердой смазки. Доля поверхности, занятой упрочняющим веществом, составляет
20-50% от общей площади обработанной поверхности в виде отдельных участков площадью 1-8 мм каждый, удаленных друг от друга на расстояние не менее половины.их поперечного размера, остальную поверхность покрывают твердой смазкой, Способ позволяет повысить износостойкость титанового сплава ВТ6 в условиях сухого трения Я в 20 раз, а в условиях трения со смазкой в 2 раза при сохранении механических свойств в исходном состоянии (ae = 970-980 МПа, oynp — — 905-930 МПа, = 10-11%). 1 табл... гирующей добавкой, в качестве последней а используют упрочняющее вещество и веще- . ство, обладающее свойствами твердой смазки, причем доля поверхности, занятой упрочняющим веществом, составляет 20ббпр от оуммарнои площади обработаннои (» поверхности в виде отдельных участков пло- д щадью 1-8 мм каждый, удаленных друг от друга на расстояние не менее половины поперечного размера этих участков, остальная поверхность покрыта твердой смазкой. В качестве уплотняющего вещества используют неметаллы, С,N,Si или их соединения с металлами., а в качестве твердой смазки — вещества типа Си или MoS2. Упрочняющее
1661223 пучком высокоэнергетического излучения
4О поверхности с предварительно нанесенной или подаваемой непосредственно в зону плавления легирующей добавкой, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости при сохранении .общего
45 уровня механических свойств изделий,,в качестве легирующей добавки используют упрочняющее вещество и вещество, обладающее свойствами твердой смазки, :;причем упрочняющее вещество наносят от50 дельными участками площадью 1...8 мм каждый, удаленными друг от друга на расстояние не менее половины их поперечного размера при общей площади участков 2050; обрабатываемой поверхности, à ос55 тальную поверхность покрывают твердой смазкой. покрытие, образующееся при реакции расплавленной поверхности основного металла с неметаллами или их соединениями, представляет собой не сплошную единую поверхность как в известных способах, а отдельные участки определенного размера, разделенные между собой участками поверхности с более пластичным покрытием типа твердой смазки, В результате этого упрочненные участки позволяют выдерживать иэделию при трении значительные нагрузки и при этом не снижают механических свойств всего изделия (как это имеет место в случае сплошного упрочненного слоя), но за счет участков поверхности, покрытых твердой смазкой, снижается коэффициент трения покрытия в целом и повышается износостойкость при трении со смазкой, особенно при сухом трении.
Указанные пределы доли поверхности, занятой упрочняющим покрытием, связаны с тем, что при доле менее 20 обрабатываемой поверхности покрытие не может выдерживать значительных удельных нагрузок и антифрикционные свойства материала ухудшаются, в результате чего изделие разрушается. При увеличении доли упрочненного покрытия свыше 50 оно занимает слишком большую часть от общей площади покрытия, а величина более мягких прослоек между его участками слишком мала, что приводит к охрупчиванию материала и снижению комплекса механических свойств иэделий.
Значения площади отдельных участков упрочненного слоя 1...8 мм обусловлены теми же причинами — при площади менее 1 мм участок не выдерживает нагрузок, а при величине площади более 8 мм эти участки становятся источниками хрупкого разрушения.
Удаленность друг от. друга упрочненных участков на расстояние не менее половины их поперечного размера обусловлено тем, что при меньших расстояниях эти участки могут вызвать хрупкое разрушение. Большее расстояние не оговаривается, так как оно определяется условием соблюдения доли упрочненной составляющей в общей площади покрытия.
Предлагаемый способ опробован на титановом сплаве ВТ6 (5,6 мас /; Al; 3,6 мас.
V; 0.3 мас. Fe; остальное титан). В исходном состоянии после стабилизирующего отжига механические свойства сплава составляют предел прочности 980 МПа, пре5
35 дел упругости 920 МПа, относительное удлинение 11,6, Обработку проводят на технологической установке "Квант-16" по предлагаемому и известному способам. Обработка по известному способу включает нанесение графита коллоидной дисперсности и последующее лазерное оплавление в импульсном режиме с удельной энергией 5 Джlмм, При обработке по данному способу в качестве уплотняющего вещества используют графит коллоидной дисперсности, наносимый на поверхность участками, параметры которых указаны в таблице. В качестве твердой смазки наносят порошок меди, Лазерное оплавление проводится по тому же режиму, Испытания на износ осуществляют на установке торцового трения при нагрузках — сухое трение 5 Mila, трение со смазкой 20
МПа, скорость скольжения 1 мlмин в соответствии с ГОСТ 23.001-77 и ГОСТ 23,002-78.
Иэ приведенных в таблице данных видно, что обработка по предлагаемому спосо бу обеспечивает сохранение прочностных и пластических свойств обработанного материала практически на исходном уровне, тогда как после обработки по известному способу предел прочности снижается на 170
МПа, а удлинение в 3,6 раза. При этом износ сплава, обработанного по данному способу, уменьшается по сравнению с известным в условиях трения со смазкой примерно в 2 раза, в условиях сухого трения более чем в
20 раз, Формула изобретения
Способ поверхностной обработки металлов и сплавов, включающий оплавление
1661223
Износ, Мннииалэ!г расстокии изиду уча сткани
>el
Услоаил тренин Дола упро ининого по критик, Плонадэ одного участка
Обработка по известному способу
795 э,г з,г
810
0 S
247
100
1 Со смазкой
2 Беэ смазки
100
lO,7
lO,7
Обработка по
917
9f7
923
923
92f
921
93 l.
931
982
982
968
968
20
20
10>3
18 9$
11,1
20
978
11,1 !
0>4
10,4
10,7
10,7
10,8
978
913
977
977 .978
913
9 l8
918
978
981 920, 50
91S
905
10>8
10,6
10,6
11,9
11,9
98!
976
50
976
967
967
Составитель В.Жуков
Редактор М.Стрельникова Техред M.Моргентал Корректор В.Гирняк
Заказ 2098 Тираж 401 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035,.оскваа, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
3 Со смазкой
4 Без смазки
5 Со смазкой
6 Беэ смазки
7 Са смазкой
8 Без смазки
9 Со сиазкой
10 Беэ смазки
11 СО смазкой
12 Без ъназкн
13 Со смазкой
14 See смазки
15 Со смазкой
16 See сиазки
17 Со сиазкой
18 Без смазки
19 Со сказкой у
20 Беэ смазки предлагааиону способу
t О,7
1 0,7
S t>3
5 ° 1,3
8 1,7
8 1,7
I 0,7
1 0,7
5 1,3
5 1,Э
8 17
8 t,7
1 0>7
2 0,7
5 1,3
5 1,3
8 1>7
8 1,7 о,э
12,4
О,г
11,7
0,1
13,8
0,2
t0,7
0,2
11,4
0>2
12,7
0>2
11,5
0,2
10,8
0,2
12,6
