Спосіб формування зносостійких покриттів

Спосіб формування зносостійких покриттів, що включає нанесення легуючих елементів, розташованих острівцями на поверхні, шляхом вибору (46) 15 07 2002, Бюл № 7, 2002 р (72) Антонюк Віктор Степанович, Возненко Вікторія Вггаливна, Волкогон Володимир Михайлович, Ляшенко Борис Артемович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" оптимальної Винахід, що пропонується, відноситься до галузі техніки і може бути застосований для формування дискретних зносостійких покриттів на деталях, що працюють в умовах тертя і зношування Відомий спосіб створення зносостійких дискретних покриттів, дивися наприклад, [а с СССР № 1580864, кл С 23 С 14/32] Однак до недоліку відомого способу нанесен реміщення електроду відношення діаметра острівця покриття до глибини його проникнення в основу, що істотно впливає на ЗНОСОСТІЙКІСТЬ поверхні В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб, формування зносостійких покриттів шляхом вибору найбільш вигідного при навантаженні тертям співвідношення розмірів включень ня дискретних покриттів ЩІЛЬНІСТЮ 40 - 50% від легуючого елемента і ЩІЛЬНОСТІ ЙОГО нанесення, ЩІЛЬНОСТІ, ЯКИЙ відрізняється тим, що ЩІЛЬНІСТЬ нанесення покриття складає від 30% до 80% із співвідношення мікротвердості легуючого елемента і основного матеріалу, а крок між острівцями визначають із співвідношення діаметра острівця до глибини проникнення легуючого елемента в матеріал в межах від 2 до 5 разів що забезпечує рівномірність зношування на ділянках деталі, що відрізняються напруженодеформованим станом Таким чином включення легуючого елементу в матеріал перерозподіляє напружено-деформований стан в залежності від загальної поверхні покриття з використанням трафарету можна віднести втрати дорогого матеріалу покриття, що осідає на трафареті і видаляється разом з ним Найбільш близький до запропонованого способу за сукупністю ознак є відомий спосіб дискретного нанесення зносостійкого покриття по [а с СССР № 1311107, кл В 23 Н9/00], з оптимальним вибором ЩІЛЬНОСТІ розташування включень легуючого елементу У даному способі ЩІЛЬНІСТЬ покриття вибирають рівною 75 - 80% від площі зміцнюваної деталі Покриття наносять методом електроіскрового легування, переміщуючи електрод з кроком, рівним діаметру одиничного острівця покриття ЩІЛЬНІСТЬ покриття складає 78,5% від площі зміцнюваної поверхні Результати випробувань у даному способі показали залежність ЗНОСОСТІЙКОСТІ від відношення твердості острівця покриття до твердості зміцнюваного матеріалу таким способом деталей, що працюють в умовах тертя і зносу Недоліком цього способу є те, що не враховують залежність ЩІЛЬНОСТІ нанесення зміцнюваного покриття від відношення мікротвердостей матеріалу основи і покриття, а також - вплив на крок пе Суть способу формування зносостійких покриттів полягає в формуванні покриття, наприклад, методом електроіскрового легування і пояснюється кресленнями На фіг 1 показані залеж ВІДМІННОСТІ величин їх мікротвердості Поставлена задача вирішується тим, що спосіб формування зносостійких покриттів включає нанесення легуючих елементів розташованих острівцями на поверхні, шляхом вибору оптимальної ЩІЛЬНОСТІ, згідно винаходу, ЩІЛЬНІСТЬ нанесення покриття складає від 30% до 80% із співвідношення мікротвердості легуючого елемента і основного матеріалу, а крок між острівцями визначають із співвідношення діаметра острівця до глибини його проникнення в матеріал, в межах від 2 до 5 раз, що дозволяє забезпечити технічний результат підвищення ЗНОСОСТІЙКОСТІ і ДОВГОВІЧНОСТІ покритих ю ю 47955 ності відносних напружень, що виникають через розходження властивостей легуючого матеріалу й основи, від об'ємного вмісту легуючого елемента в основі На фіг 2 наведена структурна схема нанесення покриття, яка пояснює сутність роботи способу Спосіб виконується наступним чином Деталь закріплюють в пристрої, який знаходиться на координатному столі, що має можливість переміщуватися в повздовжньому і поперечному напрямку Інструмент у вигляді електроду з легуючого елементу встановлюють нерухомо так, щоб забезпечити доступ електроду до зміцнюваної поверхні Покриття починають наносити з кроком, який визначають із співвідношення діаметра острівця до глибини проникнення легуючого елемента в матеріал в межах від 2 до 5 раз Після того як на основному матеріалі створений перший ряд острівців покриття стіл переміщують в поперечному напрямку з тим же кроком, і виконують нанесення наступного ряду острівців вздовж першого ряду Інші ряди острівців в повздовжньому напрямку наносять аналогічним чином Така ПОСЛІДОВНІСТЬ операції нанесення острівців покриття забезпечує ЩІЛЬНІСТЬ розміщення острівців, яка ВІДПОВІДНО складає від 30% до 80% Якщо ЩІЛЬНІСТЬ нанесення острівців збільшити більше 80%, то діаметри острівців легуючих елементів починають перекривати один одного, і покриття наближається до суцільного вибираючи об'ємний вміст легуючого елемента - Ч-* для конкретних матеріалів за мінімальним значенням відносної напруженості в ньому, покриття буде мати найбільшу ЗНОСОСТІЙКІСТЬ Д Л Я даного складу За мінімальним значенням напруженого стану по кривій 3, яка встановлена за експериментальними даними визначається оптимальне значення співвідношення діаметра включення D до його глибини проникнення h в основу Д л я На фіг 1 крива 1 відноситься до покриття в якого відношення мікротвердості матеріалу легуючого елемента (Нцлі) до мікротвердості основи (Н|іоі) менше, в результаті чого напруженодеформований стан основного матеріалу знижується, а у покриття (крива 2) мікротвердість легуючого елемента (Нцлг) більша ніж у основи ЩІЛЬНОСТІ покриття від 30% до 8 0 % це співвідношення змінюється від 2 до 5 разів На фіг 2 показано загальний вид і вид у розрізі ділянки покриття з ЩІЛЬНІСТЮ включень які можуть змінюватися від 30% до 80% Крок а між включеннями легуючого елемента (острівками) 1 - це відстань між центрами острівків діаметром — D Глибина h проникнення легуючого елемента 1 включень - це відстань від зовнішньої поверхні острівця включення до поверхні контакту з основою 2 Для ЩІЛЬНОСТІ покриття Ч-* = 30% - фіг 2, крок а = 1,62 х D, мм, діаметр острівця D = 2п, мм, а для ЩІЛЬНОСТІ покриття 80%, а = 1,06 х D, мм, D = 4,5п, мм Цей спосіб можна реалізувати, наприклад, електроіскровим легуванням, тоді крок і глибина проникнення легуючого елементу визначають частоту й амплітуду імпульсів Наприклад Проводили оцінку ЗНОСОСТІЙКОСТІ деталей із сталі 45 ГОСТ 1050-88 без зміцнення і зі зміцненням, на які електроіскровим способом наносили острівці покриття з різною ЩІЛЬНІСТЮ Я К електрод для покриття використовували вольфрам і електротехнічну мідь В якості контртіла використовували такі ж зразки без зміцнення Випробування проводились по схемі торець по торцю на стандартній машині УМТ Умови випробувань п = 1 с \ Рн = 4 кН, х = 8 год , мастило - графітове В таблиці приведені статистичне оброблені результати випробувань (НЦ02) Hfi0l Hfi02 Підвищенням ефективності способу є те, що Таблиця 33 50 68 78 ЗО 50 65 80 Си W криття 4 , % Параметри острівців Діаметр D, мм ji.ji.ji.ji. Без покриття у "о "о "о "о ЩІЛЬНІСТЬ по о о о о Легуючий елемент Коефіцієнт ЗНОСОСТІЙКОСТІ, Крок а, мм Глибина п, мм k 6,17 5,0 4,3 4,0 1,62 1,25 1,10 0,99 0,9 1,3 1,4 1,9 0,2 0,3 0,37 0,5 1,0 1,3 1,6 2,3 2,0 1,8 2,9 2,7 2,4 Результати порівняльних випробувань підтверджують ефективність способу формування зносостійких покриттів на зразках з різною ЩІЛЬНІСТЮ покриття, легованих елементами, напри клад W, Си і показали збільшення СТІЙКОСТІ в 2 - З рази, що можна вважати достатньо для практичного використання способу 47955 сг/а» (J/ (J\i Фіг. 1 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71