RU2032513C1 - Способ лазерной наплавки инструмента - Google Patents

Способ лазерной наплавки инструмента Download PDF

Info

Publication number
RU2032513C1
RU2032513C1 SU5057084A RU2032513C1 RU 2032513 C1 RU2032513 C1 RU 2032513C1 SU 5057084 A SU5057084 A SU 5057084A RU 2032513 C1 RU2032513 C1 RU 2032513C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
hardening
laser
surfacing
thickness
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Григорьевич Рудычев
Александр Федорович Зверев
Анатолий Михайлович Чирков
Евгений Александрович Седой
Original Assignee
Валерий Григорьевич Рудычев
Александр Федорович Зверев
Анатолий Михайлович Чирков
Евгений Александрович Седой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Григорьевич Рудычев, Александр Федорович Зверев, Анатолий Михайлович Чирков, Евгений Александрович Седой filed Critical Валерий Григорьевич Рудычев
Priority to SU5057084 priority Critical patent/RU2032513C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2032513C1 publication Critical patent/RU2032513C1/ru

Links

Images

Abstract

Использование: в лазерной наплавке инструмента и деталей технологической оснастки. Сущность изобретения: при лазерной наплавке расплавляют лазерным лучом порошки быстрорежущих сталей с карбидным и интерметаллидным упрочнением, подаваемые послойно в зону наплавляемой поверхности. Затем проводят отжиг, закалку и отпуск детали, причем сначала наплавляют слой толщиной до 0,15 мм, а затем увеличивают толщину наплавки на 50 - 100%. Закалку проводят с температуры, обеспечивающей при соответствующей выдержке балл аустенитного зерна 10 - 11. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к технологии лазерной наплавки, а именно к технологии наплавки инструмента и деталей технологической оснастки.
Известен способ соединения расплавлением материала с покрытием и металлической детали. Способ предназначен для соединения расплавлением материала с порошковым покрытием и металлической детали с помощью лазерной наплавки. На поверхность металлической детали наносят слой порошка в форме постоянной высоты и заранее выбранной ширины. Участок пояска расплавляют, направляя на него луч лазера. Сразу же после этого осуществляют расплавление поверхности металлической детали за счет теплоты, переданной лазерным лучом на поясок порошка в зоне теплового взаимодействия. Затем производят относительное перемещение сфокусированного лазерного луча и зоны теплового взаимодействия вдоль пояска. Скорость этого перемещения достаточна для образования подвижного расплава, поддержания тепла переноса в деталь и охлаждения движущейся части расплавленного материала с заданной скоростью, а также для последующего затвердевания этой части расплавленного материала на постоянном расстоянии от зоны теплового взаимодействия. Скорость относительного перемещения луча лазера и степень теплопереноса достаточны для получения затвердевшего поверхностного слоя, физические свойства которого в основном зависят от нагрева и охлаждения только слоя порошка. При этом получают и относительно тонкий, прочный участок промежуточной связи между поверхностным слоем и деталью. Физические свойства участка зависят главным образом от нагрева и охлаждения порошка и металлической детали.
Данное техническое решение не обеспечивает достаточно высокой износостойкости изделий, полученных этим способом.
Кроме того, известным способом нельзя получить достаточную суммарную толщину наплавленных слоев с высокой адгезией с основой.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение износостойкости и увеличение толщины наплавляемого слоя до 6 мм.
Указанный технический результат изобретения достигается посредством многослойной наплавки порошков из быстрорежущих сталей с карбидным и интерметаллидным упрочнением, после которой проводят отжиг, закалку и отпуск детали.
Способ отличается тем, что наплавляют слой толщиной до 0,15 мм, а затем увеличивают на 50-100% толщину каждого последующего слоя по отношению к первому. При этом первый слой наносят, как правило, из стали с интерметаллидным и карбидным упрочнением, поскольку она плавится при меньшей на 10-15% удельной мощности. Вторым отличием является то, что наплавку проводят, чередуя слой из стали с интерметаллидным и карбидным упрочнением со слоем из стали с карбидным упрочнением. Другим отличием является то, что на финише проводят закалку многослойного покрытия по режимам, обеспечивающим балл аустенитного зерна 10-11.
Чтобы получить хорошую адгезию наплавляемого слоя с основой наносят более тонкий слой (до 0,15 мм). При этом добиваются достаточного проплавления основы, а также поднимают температуру приповерхностного слоя детали до 500-600оС после предварительного подогрева, поскольку деталь охлаждается при переносе из печи на рабочий стол. Затем при этой же удельной мощности лазерного излучения и тех же режимах наплавки увеличивают толщину слоя в 1,5-2 раза по отношению к первому слою. Меньшая толщина последующих слоев снижает производительность и требует изменения технологических режимов в процессе наплавки. Увеличение толщины более 0,3 мм увеличивает размеры столбчатых дендритов и дендритных осей второго порядка, что отражается на величине аустенического зерна при закалке (табл.1).
Чередование слоев различных быстрорежущих сталей обеспечивает получение наплавленного слоя, обеспечивающего и высокую теплостойкость и высокую прочность материала. Известно, что быстрорежущие стали с интерметаллидным упрочнением обладают более высокой теплостойкостью, но в то же время и с большей хрупкостью по сравнению со сталями с карбидным упрочнением. Чередование слоев позволяет получить оптимальное сочетание свойств.
Таким образом, при наплавке формируется многослойное покрытие, в котором тонкие слои до 0,3 мм предполагают формирование слоев с мелкодисперсной структурой по сравнению с толстыми слоями литой структуры. Наличие интерметаллидной фазы, которая коагулирует при более высокой температуре, чем карбиды предполагает повышение теплостойкости слоя.
Финишная термообработка ставит своей целью подготовку поверхности под механическую обработку и создание более мелкодисперсной структуры (10-11 балл зерна). При выборе режимов необходимы образцы свидетели с той же толщиной слоя, что и на деталях. Важным моментом при закалке являются температура закалки и время выдержки, которое определяется исходя из толщины слоя и массы детали.
При анализе предлагаемого способа на соответствие требованию изобретательского уровня установлено, что все признаки предлагаемого способа обеспечивают достижение указанного технического результата.
Предлагаемый способ отвечает требованиям изобретательского уровня и новизны, поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения.
Способ отвечает также требованию промышленной применимости, поскольку он предназначен для использования в промышленности и подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.
П р и м е р. Наплавку многослойного покрытия толщиной 6 мм проводили на СО2-лазере "Технолог" при постоянной удельной мощности излучения на протяжении всего процесса лазерной наплавки. При этом скорость перемещения детали и шаг наплавки не являются определяющими в данном изобретении и подбираются исходя из качества наплавляемого слоя. Учитывая необходимость финишной термообработки, в качества основы была выбрана высоколегированная сталь Х12М. Деталь подогревалась предварительно до 560оС, а затем устанавливалась на рабочий стол, где также проводился сопутствующий подогрев за счет дополнительного теплового источника, поддерживающего совместно с лазерным излучением температуру детали в диапазоне 500-700оС. В процессе формирования покрытия наносилось два типа порошковых материалов (дисперсностью 50-150 мкм), изготовленных из расплавов быстрорежущих сталей с карбидным и интерметаллидным упрочнением. Соотношение легирующих элементов для стали с карбидным упрочнением обеспечивает образование в наплавленном единичном слое карбида первого типа, а соотношение легирующих элементов для другого типа стали обеспечивает в наплавленном единичном слое образование интерметаллидной фазы. Тип фазы определяется рентгенографически на дифрактометре. Какой слой наносится первым на подложку не является принципиальным для реализации изобретения.
Первый тип слоя был получен наплавкой порошка ПГ-10Р6М5, а второй тип наплавкой порошка ПГ-РИМК-1. Весь слой толщиной 6 мм был получен последовательным чередованием этих двух типов покрытий (см.чертеж); где 1 слой с карбидным упрочнением, 2 слой с интерметаллидным упрочнением, 3 основа. Финишная термообработка проводилась по нескольким режимам закалки. Перед закалкой проводился стабилизирующий отжиг при 860оС в 1 ч, а после закалки двукратный отпуск при 560оС в 1 ч. Испытания на теплостойкость проводились на стандартной методике, а на износостойкость на машине СМЦ-2, на которой оценивалась износостойкость испытуемых материалов по сравнению с промышленной сталью Р6М5. Контроль свойств покрытий проводился по исходной твердости, теплостойкости и износостойкости. Структура оценивалась по баллу аустенитного зерна после закалки.
Результаты исследований представлены в табл.2.
Таким образом, наилучшее сочетание свойств в исследуемых покрытиях достигается при лазерной наплавке порошков ПГ Р6М5 и ПГ-РИМК-1, которые проходят закалку от температуры 1235 ±5оС с последующим двукратным отпуском 560оС, 1 ч.

Claims (4)

1. СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ ИНСТРУМЕНТА, при котором на поверхность инструмента наносят стальной порошок и оплавляют его лазерным лучом, отличающийся тем, что берут порошок из быстрорежущих сталей с карбидным и интерметаллидным упрочнением, затем проводят отжиг, закалку и отпуск изделия.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вначале наплавляют слой толщиной до 0,15 мм, а затем увеличивают на 50 100% толщину каждого последующего слоя по отношению к первому.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что слои из стали с карбидным упрочнением чередуют со слоями из стали и интерметаллидным упрочнением.
4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что закалку проводят с температуры, соответствующей баллу аустенитного зерна 10 11.
SU5057084 1992-07-29 1992-07-29 Способ лазерной наплавки инструмента RU2032513C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5057084 RU2032513C1 (ru) 1992-07-29 1992-07-29 Способ лазерной наплавки инструмента

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5057084 RU2032513C1 (ru) 1992-07-29 1992-07-29 Способ лазерной наплавки инструмента

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2032513C1 true RU2032513C1 (ru) 1995-04-10

Family

ID=21610772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5057084 RU2032513C1 (ru) 1992-07-29 1992-07-29 Способ лазерной наплавки инструмента

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2032513C1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447342C2 (ru) * 2005-11-15 2012-04-10 Снекма Способ изготовления гребешка лабиринтного уплотнения, термомеханическая деталь и газотурбинный двигатель, содержащий такой гребешок
RU2516021C2 (ru) * 2009-11-04 2014-05-20 Сименс Акциенгезелльшафт Монокристаллическая сварка направленно упрочненных материалов
RU2542199C1 (ru) * 2013-07-16 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Способ получения композиционных покрытий из порошковых материалов
RU2573454C2 (ru) * 2011-09-30 2016-01-20 Виско Тейлорд Блэнкс Гмбх Способ соединительной сварки оснащенных покрытием стальных листов
CN108118331A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 杭州巨星工具有限公司 一种螺丝批头及螺丝批头的制造方法
RU2686499C1 (ru) * 2018-05-04 2019-04-29 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Способ ремонта охлаждаемой лопатки из жаропрочного суперсплава турбины газотурбинного двигателя
RU2707005C1 (ru) * 2019-04-30 2019-11-21 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" Способ лазерного восстановления режущей кромки зубьев фрезы
RU2736126C1 (ru) * 2020-02-10 2020-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Способ трехстадийной лазерной наплавки

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 4117302, кл. B 23K 26/00, 1978. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447342C2 (ru) * 2005-11-15 2012-04-10 Снекма Способ изготовления гребешка лабиринтного уплотнения, термомеханическая деталь и газотурбинный двигатель, содержащий такой гребешок
RU2516021C2 (ru) * 2009-11-04 2014-05-20 Сименс Акциенгезелльшафт Монокристаллическая сварка направленно упрочненных материалов
RU2573454C2 (ru) * 2011-09-30 2016-01-20 Виско Тейлорд Блэнкс Гмбх Способ соединительной сварки оснащенных покрытием стальных листов
RU2542199C1 (ru) * 2013-07-16 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Способ получения композиционных покрытий из порошковых материалов
CN108118331A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 杭州巨星工具有限公司 一种螺丝批头及螺丝批头的制造方法
RU2686499C1 (ru) * 2018-05-04 2019-04-29 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Способ ремонта охлаждаемой лопатки из жаропрочного суперсплава турбины газотурбинного двигателя
RU2707005C1 (ru) * 2019-04-30 2019-11-21 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" Способ лазерного восстановления режущей кромки зубьев фрезы
RU2736126C1 (ru) * 2020-02-10 2020-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Способ трехстадийной лазерной наплавки

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3952180A (en) Cladding
JP6607868B2 (ja) 溶接され、次いでプレス硬化されるアルミニウムめっき鋼板の製造方法
RU2395593C1 (ru) Покрытые стальные полосы, способы их изготовления, способы их применения, штампованные заготовки, изготовленные из них, штампованные изделия, изготовленные из них, и промышленные товары, содержащие такое штампованное изделие
US6843866B2 (en) Process for producing wear-resistant surface layers
RU2032513C1 (ru) Способ лазерной наплавки инструмента
JP7127027B2 (ja) ホットプレス成形されたアルミニウムメッキ鋼部品の製造方法
JP3034079B2 (ja) 誘導加熱可能な加工品上に表面層を形成する方法および装置
IL46078A (en) Method of case-alloying metals such as steel or cast iron
CA2211691A1 (en) Determining, controlling electrical resistance
RU2202456C1 (ru) Способ получения износостойкого покрытия на поверхности стальных деталей
WO2007102280A1 (ja) 変態を起こす金属の表面硬化処理方法
EP0874703A1 (en) Casting belts for use in casting of metals and method of manufacturing same
RU2032512C1 (ru) Способ лазерной наплавки сталей
CN111005022B (zh) 利用三激光协同制备铍青铜铜辊表面高硬度铁基涂层的方法
JPH0741841A (ja) 鋼材の強化方法
SU1687629A1 (ru) Способ поверхностного упрочнени металлических изделий
RU2707005C1 (ru) Способ лазерного восстановления режущей кромки зубьев фрезы
JP2002256335A (ja) レーザ照射による金属組織の微細化方法及び装置
JPS63224889A (ja) レ−ザ肉盛溶接方法
US20240011138A1 (en) Method for manufacturing tailor welded blank using steel sheet for hot pressing having al-fe-based intermetallic alloy layer
SU1615193A1 (ru) Способ обработки изделий
SU1475975A1 (ru) Способ лазерной химико-термической обработки стальных изделий
JPS5763679A (en) Highly corrosion resistant steel material
RU2735481C1 (ru) Способ лазерной наплавки металлических покрытий
Mordike et al. Laser Melting and Surface Alloying