Способ формирования износостойкого слоя на поверхности детали из титана или титанового сплава

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам нанесения покрытий методами электроискрового легирования. Способ формирования износостойкого слоя на поверхности деталей из титана или сплавов на его основе включает проведение процесса методом электроискрового легирования на различных режимах, при этом на обрабатываемую поверхность упрочняемой детали предварительно наносят слой материала на основе углерода, который для адгезии к поверхности детали наносят в виде краски или пасты толщиной не менее 0,01 мм. Изобретение обеспечивает образование в поверхностном слое детали из титана или сплавов на его основе карбида и нитрида титана, увеличивающих твердость сформированного упрочненного слоя. 3 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам формирования покрытий методами электроискрового легирования.

Из уровня техники известны способы проведения процесса электроискрового легирования на различных режимах (SU 1609564 А, 30.11.1990; RU 95102608 А1, 10.12.1996). Недостатком данных способов является получение покрытий незначительной толщины (до 0,12 мм) и недостаточно высокого качества.

Из уровня техники известен способ электроискрового легирования деталей на основе железоуглеродистых сплавов, в котором в качестве электрода-анода применяют графитовые электроды ЭГ-2 (Иванов Г.П. Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин. 2-е изд., исправленное и дополненное. М.: МАШГИЗ, 1963. - 304 с.). Недостатком данного способа является формирование в упрочняемой поверхности карбидов железа, обладающих относительно невысокой твердостью, по сравнению с карбидами таких элементов, как титан, ванадий и хром.

Из уровня техники известен способ электроискрового легирования, в котором в качестве упрочняющего электрода (электрода-анода) используют наноструктурный сплав состава карбид вольфрама - кобальт в соотношении 3÷25% мас. кобальта с размером зерен карбида вольфрама 2÷120 нм (Патент РФ №2371520, 27.10.2009). Недостатком данного способа является незначительная толщина упрочненного слоя.

Из уровня техники известен способ формирования износостойкого покрытия на деталях из титана или титанового сплава, включающий формирование покрытия электроискровым методом с использованием в качестве анода графитового электрода, охлаждаемого газообразным азотом (Патент РФ №2349432, 20.03.2009). Недостатком данного способа является применение в качестве углеродсодержащего материала только графитового электрода и использование в качестве охлаждающей среды газообразного азота.

Наиболее близким по технической сущности является способ нанесения износостойких покрытий на поверхность деталей из титана или титанового сплава, включающий нанесение на поверхность обрабатываемой детали слоя порошкообразного графита фрикционным намазыванием и последующее проведение электроискрового легирования на различных режимах обработки (Бойцов А.Г. и др. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами. М.: Машиностроение, 1991). Недостатком данного способа является применение в качестве углеродсодержащего материала только порошкообразного графита, использование фрикционного намазывания для фиксирования порошкообразного графита к поверхности детали.

Все это снижает универсальность способа.

Предлагаемый способ является более универсальным по отношению к прототипу.

Повышение универсальности выражается в возможности формирования износостойкого слоя на поверхности деталей из титана или сплавов на его основе с использованием материалов на основе углерода, которые предварительно наносят в виде красок или паст на поверхность обрабатываемой детали.

Способ осуществляется следующим образом.

Слой покрытия материалов на основе углерода предварительно наносят в виде краски или пасты слоем не менее 0,01 мм на требуемую для формирования износостойкого покрытия поверхность детали из титана или сплава на его основе. Слой менее 0,01 мм технически сложно нанести равномерно. Электроискровое легирование происходит за счет взаимодействия углерода из покрытия с титаном (материалом детали) по механизму СВС, который инициирует искровой разряд, результатом которого является образование в поверхностном слое детали карбида и нитрида титана, что увеличивает твердость упрочненного слоя. Для предотвращения перегрева детали вследствие значительного тепловыделения, образующегося в ходе протекания процесса, способ предусматривает организацию охлаждения путем подачи в зону контакта электрода-анода и детали негорючего газа (или смеси газов) или невоспламеняющейся (негорючей) жидкости. Способ подачи выбирается из условий доступности - продувка, распыление, смачивание и др. Для формирования упрочненного слоя, содержащего наряду с карбидом и нитридом титана другие фазы, способ предусматривает использование в качестве электрода-анода любого электропроводящего материала. Применение в качестве электрода-анода меди и сплавов на ее основе позволяет дополнительно легировать поверхностный слой медью, что повышает его пластичность. Использование в качестве электрода-анода ферросплавов позволяет формировать поверхностный слой, содержащий наряду с карбидом и нитридом титана, другие фазы: применение феррохрома способствует появлению в упрочненном слое дополнительно карбидов и нитридов хрома, ферробор формирует дополнительно бориды железа в упрочненном поверхностном слое.

Поскольку процесс электроискрового легирования осуществляется по механизму СВС, который инициирует искровой разряд, то проведение процесса допускается проводить на различных режимах и установках электроискрового легирования.

Пример. В качестве упрочняемой детали использовали трубку из титанового сплава марки ВТ5 диаметром 22 мм с толщиной стенки 2 мм. На наружную поверхность нанесли пасту, содержащую сажу (элементарный углерод), слоем 0,5-0,8 мм. В качестве электрода-анода применяли медный электрод. Упрочнение проводили на установке ЭФИ- 46А на различных режимах (напряжение холостого хода 15-190 В, ток короткого замыкания 3,5-4,5 А). Упрочненный поверхностный слой содержал, наряду с карбидом, нитридом и карбонитридом титана, медь. Твердость слоя составила 71-72 HRC, глубина слоя находилась в пределах 1,0-1,5 мм.

1. Способ формирования износостойкого слоя на поверхности деталей из титана или сплавов на его основе, включающий проведение процесса методом электроискрового легирования на различных режимах, отличающийся тем, что на обрабатываемую поверхность упрочняемой детали предварительно наносят слой материала на основе углерода в виде краски или пасты толщиной не менее 0,01 мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зону контакта анода и обрабатываемой детали подают негорючий газ или негорючую смесь газов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зону контакта анода и обрабатываемой детали подают невоспламеняющуюся жидкость.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что анодом является любой токопроводящий материал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроискровому нанесению покрытия и может быть использовано в машиностроительном и ремонтном производстве для получения износостойких покрытий на деталях.

Изобретение относится к электрическим методам обработки материалов и может быть использовано для повышения ресурса работы и надежности электроискровым легированием скользящих электрических контактов (СЭК), применяемых в коллекторах, вращающихся контактных устройствах (ВКУ), коммутаторах и других прецизионных контактных узлах приборов и систем автоматического управления.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию. Способ оребрения наружной поверхности стальной трубы теплообменного аппарата включает формирование на трубе поверхностных слоев путем электроэрозионного легирования поверхности стальной трубы электродом из меди, бронзы, стали или графита, при котором задают шероховатость легированной поверхности от 1 до 200 мкм изменением энергии разряда в диапазоне Wp = 0,01-6,8 Дж.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки закаленных стальных деталей электроискровым легированием. В способе электроискрового легирования закаленных стальных деталей осуществляют перенос легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода электродом-инструментом, а в качестве катода деталью.

Изобретение относится к области порошковой металлургии и катализаторной промышленности и может быть использовано для получения мелкодисперсных порошков электропроводных металлов методом электроэрозионного диспергирования.

Изобретение может быть использовано для упрочнения рабочих поверхностей почвообрабатывающих орудий сельскохозяйственных машин, эксплуатирующихся в условиях абразивного изнашивания.

Изобретение относится к электроабразивному шлифованию внутренних поверхностей отверстия сложной формы в детали. В способе электроабразивное шлифование осуществляют в три этапа.

Изобретение относится к получению пористых структур на поверхности изделий из титана или его сплава и может быть использовано при изготовлении эндопротезов и зубных имплантатов на титановой основе, для подготовки поверхности титановых имплантатов под нанесение биосовместимых покрытий, а также для получения носителей катализаторов и композитных материалов.

Изобретение относится к области электрохимической обработки и может быть использовано в электролитических режущих инструментах. Устройство содержит источник питания, первый катод, расположенный с возможностью образования первого зазора между ним и первой стороной заготовки для протекания электролита, второй катод, расположенный с возможностью образования второго зазора между ним и второй стороной заготовки для протекания электролита.

Изобретение относится к обработке изнашиваемых поверхностей стальных изделий. В способе изнашиваемую поверхность изделия покрывают слоем индия методом электроэрозионного легирования при энергии импульса Wp=0,01-0,03 Дж, после чего на покрытую индием поверхность методом электроэрозионного легирования наносят износостойкий композитный материал при энергии импульса Wp=0,35-0,42 Дж, при этом используют электрод, предварительно изготовленный из износостойкого композитного материала следующего состава: >10-30 вес.

Изобретение относится к обработке изнашиваемых поверхностей стальных изделий. В способе изнашиваемую поверхность изделия покрывают слоем индия методом электроэрозионного легирования при энергии импульса Wp=0,01-0,03 Дж, после чего на покрытую индием поверхность методом электроэрозионного легирования наносят износостойкий композитный материал при энергии импульса Wp=0,35-0,42 Дж, при этом используют электрод, предварительно изготовленный из износостойкого композитного материала следующего состава: >10-30 вес.
Изобретение относится к металлургии, в частности к электродным материалам для искрового легирования стальных и чугунных поверхностей. .

Изобретение относится к порошковой металлургии. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционной электродной ленты для наплавочных слоев. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к материалу электрода-инструмента для копировально-прошивочных станков. .

Изобретение относится к порошковой металлургии ,в частности, к спеченным электродным материалам на основе карбида вольфрама для нанесения покрытий электроискровой обработкой.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к материалам для электроискрового нанесения покрытия. .

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию. Способ оребрения наружной поверхности стальной трубы теплообменного аппарата включает формирование на трубе поверхностных слоев путем электроэрозионного легирования поверхности стальной трубы электродом из меди, бронзы, стали или графита, при котором задают шероховатость легированной поверхности от 1 до 200 мкм изменением энергии разряда в диапазоне Wp = 0,01-6,8 Дж.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам нанесения покрытий методами электроискрового легирования. Способ формирования износостойкого слоя на поверхности деталей из титана или сплавов на его основе включает проведение процесса методом электроискрового легирования на различных режимах, при этом на обрабатываемую поверхность упрочняемой детали предварительно наносят слой материала на основе углерода, который для адгезии к поверхности детали наносят в виде краски или пасты толщиной не менее 0,01 мм. Изобретение обеспечивает образование в поверхностном слое детали из титана или сплавов на его основе карбида и нитрида титана, увеличивающих твердость сформированного упрочненного слоя. 3 з.п. ф-лы, 1 пр.

Наверх