Способ нанесения алмазосодержащих покрытий на внутренние поверхности деталей

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу нанесения З'лмазосодержащйх покрытий на внутренние поверхности деталей. Цель - увеличение удельного содержания в покрытии алмазных частиц и повышение прочности сцепления покрытия с деталью. Hia поверхность индуктора наносят легкоплавкий подслой и слой алмазосодержащего покрытия, причем толщина подслоя составляет 0,4-0.9 толщины алмазосодержащего слоя. Индуктор с нанесенными на него слоями помещают в полость детали и осуществляют магнитно-импульсную напрессовку с напряженностью, которая находится в пределах между значением напряженности, необходимым для расплавления подслоя, и минимальной напряженностью, приводящей к радиальной деформации детали. 2 табл.^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (И)5 В 22 F 7/04

ГОСУДАРСТВЕНЧЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827294/02 (22) 21.05,90 (46) 23.02.92. Б,юл. М 7 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.А. Кот и В.Ф. Горошко (53) 621.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1487290, кл. В 22 F 7/04, 1987.

Авторское свидетельство-СССР

М 1290623, кл. В 22 F 7/04, 1985. (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ ПОКРЫТИЙ НА ВНУТРЕННИЕ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится .к порошковой металлургии, в частности к способу нанесения алмазосодержащих покрытий на внутИзобретение относится к порошковой металлургии, s частности к способам нанесения алмазосодержащих покрытий на внутренние поверхности деталей.

Известен способ получения алмазосодержащих покрытий, включающий размещение на тонкостенном элементе порошка

-и электрический взрыв элемента. Внедрение алмазных зерен в поверхность заготовки обеспечивается за счет энергии взрыва и

"цементирование" их продуктами взрыва .

Недостатком способа является его сложность в случае нанесения покрытий на внутренние поверхности деталей диаметром более 30-40 мм.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ нанесения порошковых покрытий, включаю2

I ренние поверхности деталей. Цель — увеличение удельного содержания в покрытии алмазных частиц и повышение прочности сцепления покрытия с деталью. На поверхность индуктора наносят легкоплавкий подслой и слой алмаэосодержащего покрытия, причем толщина подслоя составляет 0,4-0,9 толщины алмазосодержащего слоя..Индуктор с нанесенными на него слоями помещают в полость детали и осуществляют магнитно-импульсную напрессовку с напряженностью, которая находится в пределах между значением напряженности, необходимым для расплавления подслоя, и минимальной напряженностью, приводящей к радиальной деформации детали. 2 табл. щий размещение алмазосодержащего no.- в рошка на поверхности индуктора, установку с индуктора в полости детали и магнитно-импульсную напрессовку порошка путсм пропускания через индуктор разрядного тока высоковольтного емкостного накопителя., Недостатком известного способа является низкое удельное содержание алмазных Ф частиц в покрытии, что связано с необходимостью обеспечения достаточно высокой электропроводности исходной алмазосо- д держащей аихты. Кроме того, известный способ не позволяет получать покрытия с высокой прочностью сцепления, которая основана лишь на эффекте внедрения частиц в металл заготовки.

Цель изобретения — увеличение содержания в покрытии алмазных частиц и повы1713744

Н <

20 шение прочности сцепления покрытия с деталью, Поставленная цель достигается тем, что согласно .способу нанесения алмаэосодержащих покрытий на внутренние поверхности деталей, включающему нанесение алмазосодержащего порошка на боковую поверхность индуктора. размещение его в полости детали и магнитно-импульсную на-прессоаку порошка на деталь, предварительно на поверхность индуктора наносят легкоплавкий подслой, причем толщина подслоя составляет 0,4-0,9 толщины алмаэосодержащего порошкового слоя, а магнитно-импульсную иапрессовку производят . при напряженности магнитного поля где уе,Cc; Tc Tc — плотность, кгlм, удельная теплоемкость. Дж/кг, температура плавления, К, и исходная температура легкоплавкого подслоя, К соответственно; а - предел текучести материала детали, кг/м;

Оо — толщина и диаметр детали, соответственно,м: ,ц = 4 г 10т Гн/м.

Использование подслов обеспечивает напрессовку алмазного ворона иа поверхность детали и закреплеююе ere зерен расплавом легкъзлавкого метаала.

Выбор толщины ги1дслов в заданном ди- апазоне необходим с целье наиболее прочного закрепления алмазных звреи, а выбор . напряженности — с целью обеспечения расплавления подслоя при исключении разрушения детали.

Способ осуществляют следующим образом.

На боковую поверхность соленоидного изолированного индуктора наносят, например. напыленный подслой иэлегкоплавкого металла, например олова. Далее на гюдслой наносят алмазный порошок. Толщину подслоя А выбирают из условия 0,4$< Ь< 0,9$. где S — толщина алмазного слоя.

Индуктор размещают s полости детали, после чего через него разряжают восоковольтный емкостной накопитель магиитноимпульсной установки. Параметры разряда выбирают из вышеприведенного соотношения. Выполнение данного соотношения обеспечивает расплавление подслоя при одновременном сохранении целостности детали. В результате высоковольтного разряда происходит расплавление легкоплавкого. подслоя и одновременно его высокоскоростное перемещение по направлению к детали. Расплавленная "псевдооболочка" иэ легкоплавкого металла, расширяясь, увлекает алмазные частицы, которые с большой скоростью внедряются в поверхность детали и закрепляются эа счет припайки их расплавом.

Пример 1. Наносят покрытие иэ алмазного порошка AC-32 грануляцией 80100 мкм на поверхность бронзовой втулки толщиной 6 и диаметром 50 мм. На внешнюю поверхность изолированного индуктора наносят покрытие из свинцово-цинкового припоя ПСЦ 40. В экспериментах толщина покрытия изменяется в пределах 60-220 мкм. На покрытии из припоя размещают алмазный порошок, причем толщина алмазного слоя составляет 190-200 мкм. Индуктор располагают в полости детали и осуществл я ют магнитно-импульсную напрессовку алмазного порошка на поверх-. ность детали путем пропускания через индуктор разрядного тока высоковольтного

25 емкостного накопителя. Напряженность магнитного поля s зазоре межд индуктором и деталью составляет 4,9 . 10 Аlм, При расчете напряженности используют соотношение (1) при.следующих исходных данных:

30 Сс = 185 Дж/кг. К: Тс "= 618 К: Тс = 300 К;

yc = 8300 кГ/м; о-- 6 10 м; ct = 50 . 10 з м.

Расчеты позволяют установить необходимый диапазон магнитно=импульсной обра-. ботки1,97 10 А/м «Н< 5,81 10 Alì. В

35 случае H < 1,97 ° 10 А/м не происходит расплавления подслоя, а при Н 5,81 ° 10 . А/и наблюдается деформация детали, После разряда обеспечивается расплавление легкоплавкого подслоя и внедрение

40 алмазных зерен в заготовку.

Результаты экспериментов по исследованию влияния толщины подслоя на качество полученных покрытий представлены в табл. 1, Анализ данных табл, 1 позволяет заключить, что толщина легкоплавкого подслоя должна находиться в диапазоне 80-180 мкм, т. е. Ь= (0,4 - 0.9)$, где S — толщина алмазного слоя (S = 200 мкм). При малой

50 толщине подслоя (Ь < 0,4$) расплава обра-, зующегося припоя недостаточно для качественного закрепления алмазного порошка на детали. В случае, если Ь > 0,9S, не наблюдается повышения прочности сцепления, 55 кроме того, значительная часть алмазных зерен полностью покрывается расплавом и покрытие ухудшает свои функциональные характеристики, например абразивную способность. Объемное содержание. алмазных

1713744

Таблица 1 частиц в покрытии составляет более 50, В случае использования известного способа данный показатель не превышает 10;(,, Пример 2. Получают покрытие иэ алмазного порошка АС-16 зернистостью

180-200 мм на внутренней поверхности латунной втулки. Процесс осуществлялся аналогично описанному в примере 1. В качестве легкоплавкого материала используют оловянносвинцовый припой ПОСК5018. Исходные данные для расчета напряженности поля: Сс = 160 Дж/кГ К;

Тс "= 418 К: ус 8500 кГ/м; Тс 300 К; О

8 10 м; d - 48 10 м. Рассчитывают диапазон напряженности: 1.12 10 А/м Н < 4,9 10 Аlм.

В табл. 2 показано влияние толщины подслоя на прочность сцепления напрессованного покрытия. Толщина исходного апмазного слоя во всех экспериментах составляет 390 — 400 мкм, Полученные результаты также свидетельствуют о необходимости соблюдения условия 0,4S < b< 0,9S.

Удельное обьемное содержание алмазных зерен в покрытии составляет 55 — 60 (при известном способе 8-10 ). Техникоэкономические преимущества предлагаемого способа заключаются в следующем: повышается удельное содержание апмазных частиц в материале покрытия, что в конечном счете обеспечивает улучшение эксплуатационных показателей покрытия; повышается прочность соединения зерен с заготовкой вследствие возрастания их скорости соударения и припайки расплавом; упрощается технология вследствие исключения операции газотермического напыления алмазного порошка на индуктор; сохраняется исходное качество алмаэ5 ного порошка.

Формула изобретения

Способ нанесения алмазосодержащих покрытий на внутренние поверхности деталей, включающий нанесение алмазосодер10 жащего порошка на боковую поверхность индуктора„размещение его в полости детали и магнитно-импульсную напрессовку порошка на деталь, отличающийся тем. что, с целью увеличения содержания в по15 крытии алмазных частиц и повышения прочности сцепления покрытия с деталью, предварительно на поверхность индуктора наносят легкоплавкий подслой, причем толщина подслоя составляет 0,4-0,9 толщины

20 алмазосодержащего порошкового слоя, а магнитно-импульсную напрессовку производят при напряженности магнитного поля

Г . Пл с Тс Тс

2 о 1п 1 — 2G/б

< где } с,Сс, Тс, Тс — плотность, кгlм . удельПЛ з ная теплоемкость, Дж/кг, температура плавления, К, и исходная температура легKGnnaBKoro подслоя, К, соответственно;

Ог — предел текучести материала детали, кг/м; о,б — толщина и диаметр детали соответЭ5 ственно, м; ,йо =4 и 10 Гн/м.

1713744

Табл и ца 2

Редактор В,бугренкова Техред M.Моргентал Корректор C.Шевкун

Заказ 652 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101