Спосіб формування зносостійкого дискретного плазмового покриття

Спосіб формування зносостійкого дискретного плазмового покриття, що включає оплавлення частини покриття, який відрізняється тим, що оплавлення лазером виконують дискретно точками із площею обробки 15-25 % від загальної площі плазмового покриття з питомою потужністю лазерного випромінювання 105-108 Вт/см2, діаметром ділянок фокусування променя 5 мм та глибиною проплавлення, рівною товщині покриття. (19) (21) u200906957 (22) 03.07.2009 (24) 10.11.2009 (46) 10.11.2009, Бюл.№ 21, 2009 р. (72) КІНДРАЧУК МИРОСЛАВ ВАСИЛЬОВИЧ, ДУХОТА ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ, ШЕВЧЕНКО ОЛЕКСІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, ТІСОВ ОЛЕКСАНДР ВІКТОРОВИЧ, ПОТЯГОВ ВАЛЕРІЙ ЮРІЙОВИЧ, КОРБУТ ЄВГЕН ВАЛЕНТИНОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 3 45548 рядкованими смугами. Оплавлення здійснювали за допомогою оптичного квантового генератора на СО2 (ОКГ) постійної дії потужністю 0,8 кВт у вигляді смуг постійної ширини рівної 2 мм. Площа оплавлених ділянок становила від 5 до 100 % всієї поверхні покриття. Даний спосіб дозволяє отримати зносостійкі дискретно модифіковані плазмові покриття, що мають низький рівень макроскопічних напружень через локальність поверхневої обробки у порівнянні з іншими способами суцільного оплавленя. Максимальною зносостійкістю характеризувалися покриття з площею оплавлення 5-30 %. Суттєвим недоліком згаданого способу є та обставина, що він не дозволяє одержувати покриття з оптимальною схемою дискретної обробки і формою та розміром зміцнених ділянок. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу нанесення зносостійкого дискретного плазмового покриття, який дозволив підвищити зносостійкість покриття за рахунок оплавлення частини покриття за оптимальною схемою обробки, щоб забезпечити зниження напруження при терті. Поставлена задача удосконалити корисну модель вирішується тим, що спосіб формування зносостійкого дискретного плазмового покриття полягає в лазерній обробці, згідно з корисною моделлю новим є те, що обробку виконують дискретно точками із площею обробки 15-25 % від загальної площі плазмового покриття з питомою потужністю 5 8 2 10 -10 Вт/см діаметром ділянок фокусування променя - 5 мм, глибиною проплавлення рівною товщині покриття. Експериментальними дослідженнями встановлено, що площа обробки повинна бути 15-25 %. 4 Такий переплав частини покриття поєднує в собі позитивні якості вихідних напилених покриттів високу мікротвердість структурних та фазових складових з оплавленими ділянками, які значно підвищують працездатність покриттів у екстремальних умовах, виключаючи їх продавлювання, викришування та відшарування. Це обумовлено також створенням такого напружено-деформованого стану, який забезпечує мінімальні напруження при терті, що встановлено аналітичними розрахунками, а також підтверджено експериментально. Точкові зміцнюючі зони мають розміри 3-5 мм та розташовані на відстані ≈ 10-15 мм між центрами. В якості матеріалів, що зміцнюються, були використані сталі 45, 40Х, 12Х18Н9Т, а порошкового матеріалу для напилення - евтектичний сплав на основі заліза. Підвищення зносостійкості при дискретній обробці, у порівнянні з суцільною обробкою (див. табл. 1), обумовлено таким напруженодеформованим станом, при якому напруження будуть мінімальними. Приклад реалізації способу. Спосіб використовується для зміцнення поверхні поршневого кільця двигуна внутрішнього згоряння 4Ч11/12,5Т (матеріал кільця - сірий чавун, матеріал покриття сплав системи Fe-Ni-Cr). Дискретну обробку проводили на безперервному СО2-лазері за потужності лазерного опромінення 1 кВт на діаметр плями 5 мм. Отримували зону зміцнення глибиною 0,5 мм з мікротвердістю 7...8 ГПа. У таблиці 2 наведені технологічні параметри і властивості отриманого дискретного покриття. Наведений приклад підтверджує досягнення технічного результату при здійсненні заявленого способу. Таблиця 1 Зносостійкість сталі 45 з евтектичним плазмовим покриттям в залежності від виду та площі обробленої поверхні (Р=3 МПа, V=0,l м/с, Т=293 К) Вид обробки Без обробки Прототип: Дискретна обробка смугами шириною 2 мм Корисна модель: Дискретна обробка точками діаметром 5 мм Площа обробленої поверхні, % 5 10 15 20 25 30 35 40 50 5 10 15 20 25 30 35 40 50 Знос, мг/см2 за 103 м 140,5 40,1 35,0 22,3 21,5 20,6 27,4 39,5 49,2 60,2 21,5 12,1 10,2 9,4 8,7 14,5 17,8 32,0 36,5 5 45548 6 Таблиця 2 Технологічні параметри і властивості отриманого дискретного покриття Діаметр Площа дис- Глибина оплаПотужність лаМікротвердість плями, мм кретної обровлення, мм зерного опроміділянок, ГПа бки,% нення, кВт неоплавоплав1 5 20 Джерела інформації: 1. Способ обработки деталей: А.с. 1675355 5 СССР, МКИ , C21D1/78 / Тарасов А. Н., Залевский Н. А., Панорилов В. А., Смирнов В. А. - №4688013: Заявл. 03.05.89; опубл. 07.09.91, Бюл. №33. 2. Последующая обработка (предварительно) напыленных покрытий лазерным лучом (высокой мощности). Nachbehaudlung von Spritzschichten Комп’ютерна верстка Д. Шеверун лених 8,7 0,5 Коефіцієнт підвищення зносостійкості лених 7,2 3,4 olurch Hochleistungslaser. Becker R., Sepold G. "Metalloberflache" 1987, 41, №7, 320-332, 297 (нем; рез. англ.). 3. Панарин В. Е., Микуляк О. В., Киндрачук М. В. Возможности управления триботехническими свойствами эвтектических газотермических покрытий на основе железа с фазами внедрения // Трение и износ. - Т.6, №5. - С.932-936. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601