RU2087583C1

RU2087583C1 - Method for shot-blasting treatment of articles

Info

Publication number: RU2087583C1
Application number: RU95121058A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Коберниченко; А.С. Ухалин; Е.В. Калинин; В.В. Салтан; П.Н. Малый
Original assignee: Военный автомобильный институт
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: preparing surface of steel articles for plasma spraying; purification against scale, strengthening of metal articles; protection against corrosion. SUBSTANCE: steel shot which comprises 45-50 mass % of shot of chromium steel is fed on the surface of article. EFFECT: higher efficiency of the method. 3 tbl

Description

Изобретение относится к обработке изделий дробью и может быть использовано преимущественно для подготовки поверхности стальных деталей к плазменному наполнению, очистки от окалины, упрочнения металлических изделий и создания коррозионной защиты. The invention relates to the processing of products by shots and can be used primarily for preparing the surface of steel parts for plasma filling, descaling, hardening of metal products and creating corrosion protection.

Известен способ дробеструйной обработки, при котором на поверхности изделия подают смесь стальной и алюминиевой дроби различного диаметра, причем алюминиевая дробь составляет 25 30% от общего весового количества смеси, при этом диаметр алюминиевой дроби в 2 3 раза меньше диаметра стальной. A known method of bead-blasting, in which a mixture of steel and aluminum shots of various diameters is supplied on the surface of the product, wherein the shot is 25-30% of the total weight of the mixture, while the diameter of the shot is 2 3 times less than the diameter of the steel.

Недостаток известного способа заключается в том, что он способствует снижению адгезионной прочности газотермических покрытий. При подготовке поверхности детали к газотермическому напылению с использованием данного способа на ней образуется налипший тонкий слой алюминия, покрытый окислами. Окислы алюминия обладают высокой энергией активации и выступают активационным барьером для протекания процессов химического взаимодействия напыляемой частицы с подложкой, образования диффузионной связи и, как следствие, прочной адгезионной связи между ними. The disadvantage of this method is that it helps to reduce the adhesion strength of gas-thermal coatings. When preparing the surface of the part for thermal spraying using this method, a sticky thin layer of aluminum coated with oxides is formed on it. Aluminum oxides have a high activation energy and act as an activation barrier for the processes of chemical interaction of a sprayed particle with a substrate, the formation of a diffusion bond, and, as a result, a strong adhesive bond between them.

Изобретение направлено на повышение прочности сцепления газотермических покрытий с подложкой (адгезии). The invention is aimed at increasing the adhesion strength of gas-thermal coatings to the substrate (adhesion).

Это достигается тем, что дробь подают на поверхность изделия в виде смеси с 45 50%-ным весовым содержанием дроби хромистой стали. This is achieved by the fact that the fraction is fed to the surface of the product in the form of a mixture with 45 to 50% by weight of the fraction of chrome steel.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный способ отличается от известного тем, что при его реализации дробь подают на поверхность изделия в виде смеси с 45 50%-ным весовым содержанием хромистой стали. Это обеспечивает образование на поверхности обрабатываемой детали слоя хрома, обладающего высокой диффузионной подвижностью и способствующего увеличению адгезии плазменного покрытия. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed method differs from the known one in that when it is realized, the fraction is fed to the surface of the product in the form of a mixture with 45 to 50% by weight of chromium steel. This ensures the formation of a chromium layer on the surface of the workpiece with high diffusion mobility and contributing to an increase in the adhesion of the plasma coating.

Заявленный способ дробеструйной обработки изделий соответствует категории "новизна" и позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенное отличие". The claimed method of shot blasting of products corresponds to the category of "novelty" and allows us to conclude that it meets the criterion of "significant difference".

В результате силового воздействия стальных дробинок на изделие его поверхностный слой подвергается пластической деформации. При этом происходит развитие рельефа поверхности, насыщение ее структурными дефектами. Это способствует увеличению энергии поверхностных атомов и скорости их диффузии в процессе химического взаимодействия с расплавленной частицей. As a result of the forceful action of steel pellets on the product, its surface layer undergoes plastic deformation. In this case, the surface topography develops and its structural defects become saturated. This contributes to an increase in the energy of surface atoms and their diffusion rate in the process of chemical interaction with a molten particle.

Дробь хромистой стали при ударе о поверхность изделия деформируется. При этом материал дроби переносится на поверхность, вследствие чего последняя покрывается слоем хрома толщиной (~300

). Хром на поверхности обрабатываемого изделия удерживается за счет сил механического зацепления и невалентных сил взаимодействия (типа сил Ван-дер-Ваальса).Fraction of chrome steel upon impact on the surface of the product is deformed. In this case, the fraction material is transferred to the surface, as a result of which the latter is covered with a layer of chromium with a thickness (~ 300

) Chrome on the surface of the workpiece is held due to the forces of mechanical engagement and non-valent forces of interaction (such as Van der Waals forces).

При газотермическом напылении прочность сцепления покрытия с подложкой во многом зависит от глубины взаимного диффузионного проникновения атомов расплавленной частицы и напыляемой поверхности. Хром, чей коэффициент диффузии в металлах больше чем у алюминия (табл.1, 2), при контакте с расплавленной частицей продиффундирует в покрытие и подложку на большую глину, обеспечивая более прочную адгезионную связь. During thermal spraying, the adhesion strength of the coating to the substrate largely depends on the depth of mutual diffusion penetration of the atoms of the molten particle and the sprayed surface. Chromium, whose diffusion coefficient in metals is greater than that of aluminum (Tables 1, 2), upon contact with the molten particle diffuses into the coating and substrate onto large clay, providing a stronger adhesive bond.

По мере уменьшения весового содержания дроби хромистой стали в смеси ниже 45% интенсивность и качество обработки поверхности снижается, что приводит к уменьшению адгезионной прочности газотермического покрытия. Увеличение содержания дроби хромистой стали выше 50% также приведет к дальнейшему увеличению адгезии газотермического покрытия и экономически не целесообразно. As the weight content of a fraction of chromium steel in the mixture decreases below 45%, the intensity and quality of the surface treatment decreases, which leads to a decrease in the adhesion strength of the gas-thermal coating. The increase in the content of fractions of chromium steel above 50% will also lead to a further increase in the adhesion of the thermal coating and is not economically feasible.

Пример. Исследования проводились на стальных образцах, вырезанных из коренных шеек коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130. Дробеструйная обработка образцов проводилась на пневмодробеструйной установке с эжекционными сопловыми форсунками при давлении сжатого воздуха 0,4 0,6 МПа. Example. The studies were carried out on steel samples cut from the main journals of the ZIL-130 engine crankshaft. Shot blasting of the samples was carried out on a pneumatic shot blasting machine with ejection nozzle nozzles at a compressed air pressure of 0.4 0.6 MPa.

В качестве абразива применялась смесь стальной дроби ДСК (ГОСТ 11964 - 81) и дроби, изготовленной из тонкого листа хромистой стали 15Х28 (ГОСТ 5582-75) в соотношении приблизительно 1 1. As an abrasive, a mixture of DSK steel shot (GOST 11964 - 81) and shot made from a thin sheet of chrome steel 15X28 (GOST 5582-75) in a ratio of approximately 1 1 was used.

Оценку качества обработки образцов проводили по величине адгезионной прочности плазменного покрытия (порошок ПН85Ю15) при отрыве по нормали. Причем толщина напыленного слоя составляла 0,8 мм, время между обработкой и напылением 1 мин. Технологические варианты обработки образцов и соответствующие им значения адгезии покрытия представлены в таблице 3. The quality of processing the samples was assessed by the adhesion strength of the plasma coating (PN85Yu15 powder) at normal separation. Moreover, the thickness of the sprayed layer was 0.8 mm, the time between processing and spraying 1 min. Technological options for processing samples and the corresponding values of coating adhesion are presented in table 3.

Анализ таблицы показывает, что наилучшие значения показателей адгезионной прочности получены по вариантам 6, 7, 8, но меньшее процентное содержание дроби из хромистой стали при максимальной адгезии соответствует шестому варианту. Это позволяет считать этот вариант наиболее рациональным для реализации предназначенного способа дробеструйной обработки. The analysis of the table shows that the best values of adhesion strength indicators were obtained according to options 6, 7, 8, but a lower percentage of chrome steel fraction with maximum adhesion corresponds to the sixth option. This allows us to consider this option as the most rational for the implementation of the intended method of shot peening.

Использование предлагаемого способа дробеструйной обработки поверхности изделий смесью стальной дроби и дроби хромистой стали обеспечивает по сравнению с известным способом основное преимущество создание на поверхности изделия слоя хрома, обладающего высокой диффузионной подвижностью, что увеличивает адгезию плазменного покрытия в 1,9 раз. Using the proposed method for shot blasting the surface of a product with a mixture of steel shot and a shot of chromium steel provides, in comparison with the known method, the main advantage of creating a chromium layer on the product surface with high diffusion mobility, which increases the adhesion of the plasma coating by 1.9 times.

Claims

The method of shot blasting of products, comprising feeding a mixture of steel shot to the surface to be treated, characterized in that a mixture containing 45 to 50 wt. fractions of chrome steel.