Способ обработки поверхности под покрытия

 

Использование: в машиностроении и других отраслях промышленности при напылении покрытий различного назначения. Сущность изобретения: на поверхности изделия выполняют сотообразные пирамидальные ячейки с вершинами полушарообразной формы, и радиус полусферы, вписанной в вершину пирамидального угла, составляет 0,15-0,25 стороны основания правильной пирамиды 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 23 С 4/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887693/26 (22) 04.12.90 (46) 07.12.92. Бюл. ¹ 45 (71) Производственное объединение "Петропавловский завод тяжелого машиностроения" (72) Л,А.Киселев и В.В,Блохин (56) 1, Вадивасов Д,г, Восстановление деталей металлизацией, Саратов, Саратовское книжное издательство, 1956, с. 142-143, 154, 177-178.

2. Патент Японии ¹ 51-43817, кл, С 23 С 7/00, 1976.

Изобретение относится к области газотермического напыления, а, конкретно, к подготовке поверхности перед напылением и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности.

Известен способ обработки поверхности перед нанесением покрытия газотермическим методом, характеризующийся тем, что на поверхности создаются рифления,посредством обработки поверхности различными накатками, причем установлено, что с увеличением шероховатости достигается снижение потерь напыляемого материала (1).

Недостатком известного способа является отсутствие cfllloUJHDI контакта покрытия,с обработанной поверхностью. В зоне контакта покрытие-подложка возможно образование типа пор и отслоений.

Прототипом настоящего изобретения является способ обработки поверхностей (2). По известному способу производят обработку поверхности путем рифления, при» Ы 1779697 А1 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

ПОД ПОКРЫТИЯ (57) Использование: в машиностроении и других отраслях промышленности при напылении покрытий различного назначения. Сущность изобретения: на поверхности иэделия выполняют сотообразные пирамидальные ячейки с вершинами полушарообразной формы, и радиус полусферы, вписанной в вершину пирамидального угла, составляет 0,15-0,25 стороны основания правильной пирамиды.

2 ил. чем при рифлении поверхности придают вид сотовых ячеек, имеющих форму правильной пирамиды. Вершину пирамид внедряют в поверхность подложки образуя на поверхности сотообразные ячейки в виде

"воронок".! !

О

Недостатком известного способа явля- ( ется то, что известный способ не снижает О вероятность дефектообразования типа пор и несплошностей на границе системы покрытие-подложка. Кроме того, известно, что в процессе напыления процесс образования решетки зародыша в основе сопровождается стремлением продолжить решегку материала подложки. Этот эффект полу ил название "Зпитаксия". означает ориентированное нарастание. Неравновесность системы покрытие-подложка в процессе напыления, когда происходит рост покрытия, сопровождается дефектообразованием. Таким образом, неоднородность обработки подложки (анизотропийность) 1779697

20

50

55 приводит к снижению качества покрытия и его текстуры.

Целью изобретения является снижение дефектообразования типа пор и несплошностей на границе системы покрытие-подложка, путем устранения неравновесности системы.

Поставленная цель достигается тем, что для устранения неравновесности вершины пирамидальных ячеек им придают полушарообразную форму, при этом радиус полусферы, вписанной в вершину пирамидального угла принимают равным

0,15-0,25 стороны основания правильной пирамиды.

По предложенному способу рифление, как и по прототипу, выполняют путем создания на поверхности сотовых ячеек в форме правильной пирамиды, Вершину пирамиды внедряют в подложку, но при этом по предложенному способу вершины пирамидальных ячеек выполняют полушарообразной формы, причем радиус полусфер, вписанных в вершину пирамидального угла прини. мают равным 0,15-0,25 стороны основания правильной пирамиды, Наличие полушаровой формы вершины пирамиды исключает образование в вершине пор и подобных им несплошностей и пустот. Повышается прочность сцепления, снижается напряженность в нижних слоях покрытия.

Способ осуществляют следующим образом.

На детали 1 (фиг.1) преимущественно методом накатки выполняют рифленую поверхность в виде сотовых ячеек 2, Ячейки выполняют по форме в виде правильной пирамиды с числом сторон в основании не более 6 (т.е. 3-6, предпочтительно 4). При большем числе сторон увеличивается вероятность поверхности не подвергшейся обработке, за счет перемычек между ячейками.

Различная величина перемычек увеличивает вероятность нестабильности остаточных напряжений в поверхностном слое подложки. В результате в процессе старения происходит перераспределение напряжений в материале подложки, что приводит к преждевременному отслаиванию покрытия, По изобретению вершину 3 пирамиды внедряют в основу детали 1, но при этом устраняют неравновесность системы покрытие-подложка путем выполнения вершин 3 пирамидальных ячеек полушарообразной формы (см,фиг,2), при этом радиус R полусферы, вписанной в вершину пирамидального угла, принимают (0,15-0,25) стороны основания правильной пирамиды, Заданную поверхность выполняют методом накатки, например, роликом.

Экспериментально установлено, что для обеспечения постоянства шероховатости и четкого очертания (границ ячеек) твердость материала инструмента должна составлять не менее 1.2 величины твердости материала подложки (основы). При меньшем основании не обеспечивается шероховатость и инструмент быстро выходит из строя.

Пример. Производили подготовку поверхности роликом, содержащим на рабочей поверхности с равномерным шагом выступы в виде правильной пирамиды, содержащие в основании квадрат, пятиугольник и шестигранник, Во всех случаях сторона основания составляла 1-2 мм. Длина h ребра пирамиды (расчетная) была задана 1,5 длины стороны t основания, Твердость материала подложки 26-28 НЯСэ, твердость материала инструмента 45 НЙСэ.

Радиус сферы (закругление вершины угла пирамиды) составлял от 0,1 до 0,3. Напыление производили порошком ПН55Т45 величина зерна (40-100), (100-110), (100-320).

Установлено, что наилучшие свойства покрытия достигают, если вершина пирамидального угла имеет сферу с радиусом 0,150,25 стороны основания. При радиусе менее

0,15 в условиях "эпитаксии" покрытие не заполняет вершину пирамидальной ячейки.

В системе подложка-покрытие 4 образуют-ся несплошности. Адгезионная прочность покрытия не превышает 26 МПа. При R >

0,25 стороны основания нарушается соотношение основания сферы к основанию пирамиды, снижается прочность сцепления, увеличивается расход напыляемого материала, увеличивается отсев.

Установлено также, что размер напыляемых частиц должен быть соизмерим с основанием ячеек, Кратность диаметра напыляемых частиц к стороне основания ячейки должна быть от 1:2 до 1:10. При соотношении 1:2 не происходит заполнение расплавленным материалом пирамидальных ячеек, а при соотношении более 1:10 метод рифления не дает преимущества и требует обязательной обработки пескоструением.

Напыление покрытия по предложенному способу с выдерживанием требований обеспечивается сокращение расхода напыляемого материала на 10, обеспечена равнопрочность покрытия на границах между ячейками. Установлено, также соотношение ребра пирамиды (зоны пересечения оснсвания полусферы с пирамидой) со стороной основания пирамиды должно быть от 0,75-1

1779697

Составитель Л, Киселев

Техред M.Ìîðãåíòàë KoppeKTop ; юс о

Редактор С, Кулакова

Заказ 4417 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 до 1,0-0,75. При соотношении, выходящем за пределы указанных, снижается прочность сцепления покрытия с подложкой (основой).

Предложенный способ имеет преимущества для деталей средних габаритов в условиях серийного и массового производства.

Формула изобретения

Способ обработки поверхности под покрытия, наносимые газотермическим напылением, включающий рифление поверхности в виде сотообразных пирамидальных ячеек. о тл и ч а ю щи и с я тем. что, с целью снижения дефектообразования типа пор и

5 несплошностей на границе системы покрытие-подложка, вершинам пирамидальных ячеек придают полушарообраэную форму, радиус полусферы, вписанной в вершину пирамидального угла, составляет

10 0,15-0,25 стороны основания правильной пирамиды.