EA019463B1 - Способ получения износостойкой поверхности стальных и чугунных деталей - Google Patents
Способ получения износостойкой поверхности стальных и чугунных деталей Download PDFInfo
- Publication number
- EA019463B1 EA019463B1 EA201101074A EA201101074A EA019463B1 EA 019463 B1 EA019463 B1 EA 019463B1 EA 201101074 A EA201101074 A EA 201101074A EA 201101074 A EA201101074 A EA 201101074A EA 019463 B1 EA019463 B1 EA 019463B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- steel
- hardening
- wear
- coating
- cast iron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам получения защитного покрытия на поверхности деталей из стали и чугуна. Может использоваться для получения износостойких покрытий деталей насосов. Согласно изобретению предложен способ получения износостойкого покрытия из алюминиевой бронзы. На деталь из стали наплавляют алюминиевую бронзу и производят ее электроэрозионное упрочнение с помощью электрода, содержащего карбиды металлов. При этом получают покрытие, содержащее промежуточный слой более твердый, чем сталь, и наружный слой более твердый, чем промежуточный. Техническим результатом является повышение твердости и износостойкости поверхности детали.
Description
Изобретение относится к способам нанесения сплавов на поверхность металлического материала, а именно к способам получения износостойкого покрытия на поверхности деталей из стали и чугуна. Может использоваться для получения защитных покрытий деталей насосов.
Как известно, стальные и чугунные детали с целью формирования твердой износостойкой поверхности подвергают закалке. Однако это требует дорогостоящей термообработки и большого опыта. Кроме того, достигаемые при этом показатели твердости часто являются недостаточными. Еще один недостаток состоит в том, что при поверхностной закалке последняя может обеспечиваться только на относительно малую глубину и имеется большая опасность растрескивания. Дополнительные сложности возникают при закалке литьевых деталей особо сложной формы, например рабочих колес центробежных насосов. Дополнительная термическая обработка зачастую приводит к возникновению в них нежелательных напряжений, приводящих к деформированию изделий.
Способами повышения износостойкости стальных и чугунных деталей, лишенными указанных недостатков, является нанесение на их подвергающиеся износу поверхности покрытий из сплавов различных металлов. Известен способ получения защитного покрытия на поверхности выполненных из чугуна деталей путем наплавки слоя алюминиевой бронзы (патент РФ 2235805 С2, МПК С23С 26/02, опубл. 10.09.2004). Известен и наиболее близкий по технической сути и достигаемому положительному эффекту способ получения износостойкой поверхности у стальных деталей, включающий нанесение на стальную деталь защитного покрытия из алюминиевой бронзы путем электродуговой наплавки нескольких слоев алюминиевой бронзы друг на друга с получением покрытия, содержащего слой более твердый, чем сталь (патент РФ 2239000 С2, МПК С23С 26/02, опубл. 27.10.2004). Данный способ обеспечивает увеличение продолжительности срока службы деталей путем повышения их противоизносных и антифрикционных свойств за счет использования в покрытии материалов на основе износостойких алюминиевых бронз и существенного повышения твердости поверхности. Однако использование данного способа для повышения износостойкости деталей щелевых уплотнений магистральных насосов, применяемых при транспортировке сырой нефти, не дает в полной мере ожидаемого положительного эффекта из-за значительного содержания в нефти песка и других механических частиц. Их попадание в зазоры щелевых уплотнений приводит к интенсивному абразивному износу поверхности деталей уплотнений, увеличению зазоров и, как следствие, к снижению КПД насосов.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости рабочей поверхности деталей щелевых уплотнений насосов, применяемых при перекачивании интенсивных потоков сырой нефти и других жидкостей, содержащих абразивные частицы.
Указанная задача решается за счет того, что в известном способе получения износостойкой поверхности стальных и чугунных деталей, включающем нанесение на стальную или чугунную деталь путем электродуговой наплавки покрытия из алюминиевой бронзы с получением поверхности более твердой, чем у исходной стали или чугуна, после электродуговой наплавки производят электроэрозионное упрочнение полученной поверхности с помощью электрода, содержащего карбид или карбиды металлов. Оптимальные варианты и целесообразные усовершенствования в соответствии с признаками, приведенными в ограничительной части формулы изобретения, изложены в зависимых пунктах формулы изобретения. Электроэрозионное упрочнение целесообразно производить в инертной среде, например в аргоне, с помощью электрода, содержащего 6-15% кобальта и 85-94% карбидов металлов, а наплавляемая алюминиевая бронза оптимально содержит компоненты в следующем соотношении, %: алюминий - 5-8; никель 2-4; железо - 2-3; марганец - 10-14; медь - остальное.
Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом. Сначала на рабочую поверхность стальной или чугунной детали, имеющую твердость до 200 МПа, с помощью, например, сварочного полуавтомата для МЮ/МЛО сварки металлов наплавляется слой покрытия из алюминиевой бронзы, имеющей твердость 200 МПа и более. После этого производят механическую обработку (токарную, фрезерную или шлифовальную в зависимости от детали) наплавленного слоя до его необходимой толщины. Затем на верхний слой покрытия из алюминиевой бронзы методом электроэрозионного упрочнения наносится твердый сплав на основе мелкозернистых карбидов металлов, например вольфрама, ванадия, хрома, титана. Процесс осуществляется за счет электрической эрозии электрода из твердого сплава и переноса частиц карбида металла на поверхность детали. При этом необходимо заранее учитывать увеличение толщины покрытия из алюминиевой бронзы при его упрочнении (на 0,01-0,2 мм в зависимости от режимов упрочнения), поскольку из-за высокой твердости карбидов металлов механическая обработка упрочненного покрытия может быть технически сложной. В качестве материала, используемого для электрода, могут применяться различные марки однокарбидных и многокарбидных твердых сплавов, содержащих кобальт в количестве 6-15% и карбиды металлов (вольфрама, ванадия, хрома, титана), например ВК6, ВК8, ВК15, Т15К6 и др. В результате микротвердость верхнего слоя покрытия из алюминиевой бронзы в зависимости от толщины упрочненного слоя и марки твердого сплава возрастает от нескольких раз до нескольких десятков раз (до 18000 МПа по Викерсу). Как показывают эксперименты, сплавы, содержащие кобальт в количестве менее 6 или более 15%, использовать для упрочнения алюминиевой бронзы нецелесообразно, так как в первом случае происходит охрупчивание ее поверхности, а во втором наблюдается снижение микротвердости. Электроэрозионное упрочнение осуществляют с помо
- 1 019463 щью стандартного оборудования для упрочняюще-легирующей электроэрозионной обработки металлов, например установок марки ЭЛИТРОН. Режимы работы оборудования и модель установки выбирают в зависимости от необходимой толщины упрочняемого слоя и заданной производительности процесса. В частности, при рабочем токе от 0,5 до 20 А эти параметры напрямую зависят от его величины. Для достижения более равномерного упрочнения и меньшей шероховатости поверхности электроэрозионную обработку алюминиевой бронзы необходимо производить в инертной среде, например в аргоне, Как показала экспериментальная проверка, наиболее высокие характеристики (микротвердость, стойкость к абразивному износу) имеют упрочненные покрытия на основе бронзы, содержащей 5-8% алюминия, 24% никеля, 2-3% железа, 10-14% марганца, например марки ЫоЬйес 517 (состав наплавленного металла 6,5% алюминия, 2,6% никеля, 2,6% железа, 12,5% марганца, 0,02% свинца, остальное медь).
Пример.
Осуществляли упрочнение поверхности образцов из стали Л25 и серого чугуна СЧ35, которые используются при изготовлении соответственно рабочих колес и уплотнительных колец магистральных нефтяных насосов марки НМ. Вначале на поверхность образцов наплавляли покрытие из алюминиевой бронзы. Наплавку осуществляли в соответствии с прототипом в два слоя проволокой ЫоЬйес 8ν 517 диаметром 0,8 мм в среде инертного газа (аргон) на сварочном полуавтомате ΚΙΤ-384. После каждой операции нанесения слоя осуществляли его механическую обработку. Толщина двухслойного покрытия составила около 1 мм. Твердость по Викерсу первого слоя покрытия составила 208 МПа (образец чугун) и 220 МПа (образец сталь), а твердость покрытия после нанесения второго слоя составила 245 МПа (образец чугун) и 275 МПа (образец сталь). Твердость измеряли на микротвердомере ПМТ-3М как среднюю по 5 замерам. Затем в соответствии с заявляемым изобретением осуществляли электроэрозионное упрочнение покрытия из алюминиевой бронзы на установке ЭЛИТРОН-22А до увеличения толщины покрытия на 20 мкм. Твердость по Викерсу упрочненной поверхности покрытия на образце из чугуна составила 640 МПа и на образце из стали 767 МПа. В качестве электрода использовали стержень из твердого сплава К44ИР производства Коигаб РпебпсЛ СтЬН & Со (смесь карбидов вольфрама, хрома и ванадия 88% и 12% кобальта). Покрытия на поверхности образцов из стали Л25 дополнительно испытывали на абразивную стойкость при трении в воде и нефти. Испытания проводили на установке, предназначенной для оценки абразивной стойкости материалов деталей щелевых уплотнений центробежных насосов. Установка сделана на базе машины трения СМТ-1. Схема трения: вращающийся вал (ролик высокой твердости) - неподвижный частичный вкладыш (испытуемый образец). При испытаниях контактная поверхность вкладыша с нанесенным покрытием находилась от поверхности ролика на некотором расстоянии (щелевой зазор по линии наибольшего сближения поверхностей 0,2 мм). В зазор подавали поток жидкости (вода, нефть) и абразивные частицы (песок фракционного состава 100-300 мкм). За счет вращения ролика происходило затягивание частиц в щелевой зазор и, как следствие, абразивное изнашивание материалов противолежащих поверхностей. Скорость вращения ролика 1500 об/мин, время испытаний 100 ч. Результаты представлены в таблице.
Результаты испытаний: | Прототип | Согласно изобретению |
Твердость покрытия по Викерсу, МПа | 275 | 767 |
Износ покрытия при трении в воде, мкм | 7 | 2 |
Износ покрытия при трении в нефти, мкм | 5 | 1 |
Таким образом, способ согласно изобретению по сравнению с прототипом обеспечивает существенное повышение микротвердости поверхности и меньшие значения величин интенсивности абразивного изнашивания при трении как в воде, так и в нефти. Испытания были осуществлены сотрудниками Института механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси и ОАО Гомельтранснефть Дружба. Проведены успешные эксплуатационные испытания магистральных нефтяных насосов НМ 7000-210 с упрочненными по заявляемому способу в области щелевых уплотнений стальными рабочими колесами и чугунными уплотнительными кольцами.
Источники информации:
1. Патент РФ 2235805 С2, МПК С23С 26/02, опубл. 10.09.2004.
2. Патент РФ 2239000 С2, МПК С23С 26/02, опубл. 27.10.2004 - прототип.
Claims (5)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ получения износостойкой поверхности стальных и чугунных деталей, включающий нанесение на стальную или чугунную деталь путем электродуговой наплавки покрытия из алюминиевой бронзы с получением поверхности более твердой, чем у исходной стали или чугуна, отличающийся тем, что после электродуговой наплавки производят электроэрозионное упрочнение полученной поверхности с помощью электрода, содержащего карбид или карбиды металлов.
- 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроэрозионное упрочнение осуществляют в инертной среде.- 2 019463
- 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что электроэрозионное упрочнение осуществляют в аргоне.
- 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что электроэрозионное упрочнение производят с помощью электрода, содержащего 6-15% кобальта и 85-94% карбидов металлов.
- 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что наплавляют алюминиевую бронзу, содержащую компоненты в следующем соотношении, %: алюминий - 5-8; никель - 2-4; железо - 2-3; марганец 10-14; медь - остальное.4^^ Евразийская патентная организация, ЕАПВРоссия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201101074A EA019463B1 (ru) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Способ получения износостойкой поверхности стальных и чугунных деталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201101074A EA019463B1 (ru) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Способ получения износостойкой поверхности стальных и чугунных деталей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201101074A1 EA201101074A1 (ru) | 2012-12-28 |
EA019463B1 true EA019463B1 (ru) | 2014-03-31 |
Family
ID=47427498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201101074A EA019463B1 (ru) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Способ получения износостойкой поверхности стальных и чугунных деталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA019463B1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696616C1 (ru) * | 2018-06-04 | 2019-08-06 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ алитирования стальных деталей |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114480911A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-05-13 | 洛阳双瑞特种装备有限公司 | 一种高可锻性锰铝铁青铜合金及熔炼方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU174365A1 (ru) * | 1963-03-20 | 1965-08-27 | И. Н. Богачев, Р. И. Минц , Т. М. Петухова | |
GB1577075A (en) * | 1976-07-19 | 1980-10-15 | Eutectic Corp | Alloy flame spray powder |
RU2196665C1 (ru) * | 2001-09-10 | 2003-01-20 | Открытое акционерное общество "Иркутское авиационное производственное объединение" | Способ электроискрового легирования |
RU2235805C2 (ru) * | 1999-01-13 | 2004-09-10 | Ман Б Энд В Диесель А/С | Способ получения защитного покрытия на поверхности выполненных из чугуна деталей, а также двигатель, по меньшей мере, с одной выполненной из чугуна деталью, снабженной на своей поверхности защитным покрытием |
RU2239000C2 (ru) * | 1999-02-25 | 2004-10-27 | Ман Б Энд В Диесель А/С | Способ получения износостойкой поверхности у стальных деталей и двигатель, содержащий, по меньшей мере, одну такую деталь |
RU2410212C2 (ru) * | 2009-02-24 | 2011-01-27 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ обработки сопрягаемых поверхностей стальных и/или чугунных деталей |
-
2011
- 2011-06-27 EA EA201101074A patent/EA019463B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU174365A1 (ru) * | 1963-03-20 | 1965-08-27 | И. Н. Богачев, Р. И. Минц , Т. М. Петухова | |
GB1577075A (en) * | 1976-07-19 | 1980-10-15 | Eutectic Corp | Alloy flame spray powder |
RU2235805C2 (ru) * | 1999-01-13 | 2004-09-10 | Ман Б Энд В Диесель А/С | Способ получения защитного покрытия на поверхности выполненных из чугуна деталей, а также двигатель, по меньшей мере, с одной выполненной из чугуна деталью, снабженной на своей поверхности защитным покрытием |
RU2239000C2 (ru) * | 1999-02-25 | 2004-10-27 | Ман Б Энд В Диесель А/С | Способ получения износостойкой поверхности у стальных деталей и двигатель, содержащий, по меньшей мере, одну такую деталь |
RU2196665C1 (ru) * | 2001-09-10 | 2003-01-20 | Открытое акционерное общество "Иркутское авиационное производственное объединение" | Способ электроискрового легирования |
RU2410212C2 (ru) * | 2009-02-24 | 2011-01-27 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ обработки сопрягаемых поверхностей стальных и/или чугунных деталей |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696616C1 (ru) * | 2018-06-04 | 2019-08-06 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ алитирования стальных деталей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201101074A1 (ru) | 2012-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lin et al. | A combined surface treatment of surface texturing-double glow plasma surface titanizing on AISI 316 stainless steel to combat surface damage: comparative appraisals of corrosion resistance and wear resistance | |
Tarel’Nik et al. | Increase in the reliability and durability of metal impulse end seals. Part 1 | |
Jeyaprakash et al. | Microstructure and wear resistance of laser cladded Inconel 625 and Colmonoy 6 depositions on Inconel 625 substrate | |
Yu et al. | Microstructure and wear behaviour of Ni-based alloy coated onto grey cast iron using a multi-step induction cladding process | |
de Medeiros Castro et al. | Laser remelting of WC-CoCr surface coated by HVOF: Effect on the tribological properties and energy efficiency | |
Nguyen et al. | Study of the formation of the alloyed surface layer during plasma heating of mixtures of Cu-Sn/CrXCY alloys | |
CHEN et al. | Structure and sliding wear behavior of 321 stainless steel/Al composite coating deposited by high velocity arc spraying technique | |
EA019463B1 (ru) | Способ получения износостойкой поверхности стальных и чугунных деталей | |
EP2705925B1 (en) | Method of enhancing wear resistance of the centrifugal pump parts | |
Bin et al. | Effects of graphite content on microstructure and tribological properties of graphite/TiC/Ni-base alloy composite coatings | |
Peng et al. | Wear behavior of ceramic powder cladded on carbon steel surface by gas tungsten arc welding | |
Xie et al. | Enhanced high-temperature wear resistance of GCr15 steel balls by generating a Ti+ Nb diffusion layer via mechanical alloying and NH3· H2O treatment | |
CN109182983A (zh) | 一种用于硬质合金旋转锉表面制备TiAlSiN涂层的方法 | |
Luo et al. | Wear performance of Ni-WC composites and heat-damage behaviour of WC particle during vacuum-induction melting process | |
Feldshtein et al. | Tribologic behavior and surface integrity of NAB bronze coatings reinforced with WC and Cr3C2 carbides using ytterbium fiber laser | |
CN111975205B (zh) | 重度磨损截齿修补方法 | |
Liborius et al. | Influence of dovetail microstructures on adhesive tensile strength and morphology of thermally sprayed metal coatings | |
RU2293641C2 (ru) | Способ восстановления соединения деталей типа "золотниковая пара" | |
Ceviz et al. | The effect of temperature on wear Performance of high-velocity oxy-fuel sprayed WC-10Co-4Cr coating on AA7075-T6 Substrate | |
Yang et al. | Effects of micro dimple’s topography parameters on wear resistance of laser textured alcrn coating under starved lubrication condition | |
RU2631439C2 (ru) | Способ повышения износостойкости рабочих поверхностей стальных колец импульсных торцевых уплотнений | |
Venkatesh et al. | Wear Behavior of Fe-Cr-V based Hard Facing Alloy on ASTM A105 Steel | |
Sharma et al. | A review on wear failure of hydraulic components: existing problems and possible solutions | |
Krasnyy et al. | The Assessment of Wear Resistance of Thin-Layer Carbide Coatings under Vacuum Arc Depositio | |
Barbezat | Low-cost high-performance coatings produced by internal plasma spraying for the production of high efficiency engines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM RU |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY |