RU2391191C1 - Method of producing wear-resistant coatings - Google Patents
Method of producing wear-resistant coatings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2391191C1 RU2391191C1 RU2009108774/02A RU2009108774A RU2391191C1 RU 2391191 C1 RU2391191 C1 RU 2391191C1 RU 2009108774/02 A RU2009108774/02 A RU 2009108774/02A RU 2009108774 A RU2009108774 A RU 2009108774A RU 2391191 C1 RU2391191 C1 RU 2391191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- layer
- aluminum
- magnesium
- intermetallic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения износостойких покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении пар трения, тормозных устройств и т.п.The invention relates to a technology for producing wear-resistant coatings on metals using the energy of explosives (BB) and can be used in the manufacture of friction pairs, braking devices, etc.
Известен способ получения композиционного материала титан-железо, при котором предварительно составляют многослойный пакет из чередующихся пластин железа и титана с заданным соотношением толщин, сваркой взрывом, отжигом и последующей прокаткой получают композиционный многослойный тонколистовой материал железо-титан с соотношением толщин слоев 1:(2-4) при толщине слоя железа 8-15 мкм, после чего осуществляют дополнительный отжиг при температуре 800-900°С и выдержке 1-4 ч. Этим способом получают детали, предназначенные для работы при повышенных температурах. Помимо повышения жаропрочности в процессе операции отжига повышается также твердость и износостойкость поверхности материала (Патент РФ № 2003446, МПК 5 В23К 20/08; В23К 20/04, опубл. 30.11.93, бюл. № 43-44).A known method of producing a titanium-iron composite material, in which a multilayer package of alternating plates of iron and titanium with a given ratio of thicknesses, explosion welding, annealing and subsequent rolling is preliminarily prepared, a composite multilayer iron-titanium sheet material with a layer thickness ratio of 1: (2- 4) with an iron layer thickness of 8-15 microns, after which additional annealing is carried out at a temperature of 800-900 ° C and a holding time of 1-4 hours. In this way, parts intended for operation at elevated temperatures are obtained x temperatures. In addition to increasing the heat resistance during the annealing operation, the hardness and wear resistance of the material surface also increase (RF Patent No. 2003446, IPC 5 V23K 20/08; V23K 20/04, publ. 30.11.93, bull. No. 43-44).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено диффузией железа и титана на всю толщину металлических слоев, что приводит к существенному повышению хрупкости материала, снижению стойкости к разрушению при изгибающих нагрузках, что весьма ограничивает технологические возможности использования данного способа при создании пар трения.This method has a low technical level, due to the diffusion of iron and titanium over the entire thickness of the metal layers, which leads to a significant increase in the brittleness of the material, a decrease in fracture resistance under bending loads, which greatly limits the technological possibilities of using this method to create friction pairs.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения плоских теплозащитных элементов с одно- и двусторонними интерметаллидными покрытиями на металлических поверхностях, в том числе на алюминии и магнии. Технология предусматривает одно- и двустороннее плакирование сваркой взрывом основного слоя металла другим металлом, высокотемпературную диффузионную термическую обработку сваренных взрывом двух- и трехслойных заготовок для формирования на границах раздела интерметаллидных слоев заданной толщины, а также удаление, например, травлением или иным способом оставшихся после термической обработки поверхностных слоев металла. Полученные по этому способу покрытия помимо высоких теплозащитных свойств обладают высокой твердостью и износостойкостью (Трыков Ю.П., Писарев С.П. Изготовление теплообменных композиционных элементов с помощью взрывных технологий / Сварочное производство. - 1998, № 6, с.34-35 - прототип).The closest in technical level and the achieved result is a method for producing flat heat-shielding elements with one- and two-sided intermetallic coatings on metal surfaces, including aluminum and magnesium. The technology provides for one- and two-sided cladding by explosion welding of the base metal layer by another metal, high-temperature diffusion heat treatment of explosion-welded two- and three-layer blanks to form intermetallic layers of a given thickness at the interfaces, as well as removal, for example, by etching or otherwise, remaining after heat treatment surface layers of metal. The coatings obtained by this method, in addition to high heat-shielding properties, have high hardness and wear resistance (Trykov Yu.P., Pisarev S.P. Production of heat-exchange composite elements using explosive technologies / Welding production. - 1998, No. 6, p. 34-35 - prototype).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено его малой производительностью - за один технологический цикл покрытие наносят лишь на одну пластину, а также наличием в технологическом процессе весьма трудоемкой операции удаления металла с поверхности интерметаллидного слоя. При удалении наружного металлического слоя методом травления или механической обработкой значительный объем металла идет в отходы. Кроме того, при удалении поверхностного металлического слоя механической обработкой, например шлифованием, на поверхности наблюдаются остатки металлического слоя с пониженной твердостью, а это весьма ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении тормозных устройств, пар трения и т.п.This method has a low technical level, due to its low productivity - for one technological cycle, the coating is applied to only one plate, as well as the presence of a very laborious operation of removing metal from the surface of the intermetallic layer in the technological process. When you remove the outer metal layer by etching or machining, a significant amount of metal goes to waste. In addition, when the surface metal layer is removed by machining, for example, grinding, residues of the metal layer with reduced hardness are observed on the surface, and this greatly limits the possibilities of using this method in the manufacture of braking devices, friction pairs, etc.
В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа одновременного получения износостойких покрытий на алюминиевой и магниевой пластинах по новой технологической схеме формирования структуры в зоне сварки алюминия с магнием с последующим разделением сваренных заготовок методом прокатки с одновременным получением при этом на пластинах из алюминия и магния высокотвердых износостойких покрытий со стабильной толщиной и твердостью.In this regard, the most important task is to create a new method for the simultaneous production of wear-resistant coatings on aluminum and magnesium plates according to a new technological scheme for the formation of a structure in the zone of welding aluminum with magnesium, followed by separation of the welded workpieces by rolling with simultaneous production of high-hardness on aluminum and magnesium plates wear-resistant coatings with stable thickness and hardness.
Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью сварки взрывом на оптимальных режимах и последующих термических и силовых воздействий на сваренную заготовку прокаткой, одновременное получение на алюминиевой и магниевой пластинах износостойких интерметаллидных покрытий со стабильной толщиной и твердостью, что позволяет экономить дорогостоящие металлы и создавать из полученных материалов экономически выгодные тормозные системы, пары трения и т.п.The technical result of the claimed method is the creation of a new technology that provides explosion welding at optimal conditions and subsequent thermal and force impacts on the welded billet by rolling, while obtaining wear-resistant intermetallic coatings with stable thickness and hardness on aluminum and magnesium plates, which saves expensive metals and create cost-effective brake systems, friction pairs, etc. from the materials obtained.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения износостойких покрытий, при котором осуществляют сварку взрывом пластин из алюминия и магния, прокатку сваренной заготовки и последующую диффузионную термическую обработку для получения между металлическими слоями интерметаллидной диффузионной прослойки, соотношение толщин пластин из алюминия и магния выбирают равным 1:(0,67-3) при толщине пластины из алюминия равной 2-3 мм, сварку взрывом осуществляют при скорости детонации взрывчатого вещества 2250-3000 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества и сварочный зазор между свариваемыми пластинами выбирают такими, чтобы скорость соударения пластин была равной 540-650 м/с, затем сваренную заготовку подвергают горячей прокатке при температуре 390-430°C с суммарным обжатием 40-70% при разовых обжатиях за каждый проход, равных 8-10%, после чего полученную заготовку нагревают до температуры 410-430°С, выдерживают при этой температуре в течение 4-9 часов для образования в зоне соединения металлических слоев сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки, затем заготовку охлаждают на воздухе и подвергают холодной прокатке с обжатием 2-4%, для отделения алюминиевого слоя от магниевого по диффузионной интерметаллидной прослойке, с формированием при этом на пластинах из алюминия и магния высокотвердых износостойких покрытий.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for producing wear-resistant coatings, in which blast welding of aluminum and magnesium plates is carried out, the welded billet is rolled and subsequent diffusion heat treatment is performed to obtain an intermetallic diffusion layer between the metal layers, the ratio of the thicknesses of the aluminum and magnesium plates is selected equal to 1: (0.67-3) with an aluminum plate thickness of 2-3 mm, explosion welding is carried out at an explosive detonation speed of 2250-3000 m / s, while the height of the explosive charge and the welding gap between the welded plates are chosen so that the collision speed of the plates is 540-650 m / s, then the welded billet is subjected to hot rolling at a temperature of 390-430 ° C with a total compression of 40- 70% with one-time compressions for each pass equal to 8-10%, after which the resulting billet is heated to a temperature of 410-430 ° C, maintained at this temperature for 4-9 hours to form a continuous highly hard intermetallic diffusion in the zone of metal layers of the interlayer, then the billet is cooled in air and subjected to cold rolling with compression of 2-4%, to separate the aluminum layer from the magnesium layer along the diffusion intermetallic layer, with the formation of highly hard-wearing wear-resistant coatings on aluminum and magnesium plates.
Новый способ получения износостойких покрытий имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по методам формирования покрытий на металлических поверхностях, так и по совокупности технологических приемов и режимов их получения. Так, предложено сварку взрывом пластины из алюминия с магниевой пластиной осуществлять при соотношении толщин пластин из алюминия и магния, равном 1:(0,67-3), при толщине пластины из алюминия, равной 2-3 мм, что создает благоприятные условия для получения качественного соединения металлических слоев, снижает вероятность образования трещин при сварке и последующей прокатке полученной заготовки. При толщине слоя алюминия менее 2 или более 3 мм и при соотношении толщин слоев алюминия и магния, выходящем за рекомендованные пределы, возможно образование трещин при последующей горячей прокатке сваренных заготовок.A new method for producing wear-resistant coatings has significant differences compared with the prototype, both in terms of the methods of forming coatings on metal surfaces and in the combination of technological methods and modes of their production. So, it was proposed that explosion welding of an aluminum plate with a magnesium plate be carried out with a ratio of aluminum and magnesium plate thicknesses equal to 1: (0.67-3), with an aluminum plate thickness of 2-3 mm, which creates favorable conditions for obtaining high-quality connection of metal layers, reduces the likelihood of cracking during welding and subsequent rolling of the resulting workpiece. When the thickness of the aluminum layer is less than 2 or more than 3 mm and when the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and magnesium is beyond the recommended limits, cracks may form during subsequent hot rolling of the welded workpieces.
Предложено сварку взрывом осуществлять при скорости детонации взрывчатого вещества 2250-3000 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества и сварочный зазор между слоями пакета выбирать такими, чтобы скорость соударения слоев была равной 540-650 м/с, что обеспечивает получение качественного сварного соединения между алюминием и магнием без недопустимого количества оплавов и других дефектов в зоне соединения металлических слоев, без неконтролируемых деформаций и трещинообразования, снижающих качество получаемых изделий и покрытий.Explosion welding is proposed to be carried out at an explosive detonation speed of 2250-3000 m / s, while the explosive charge height and the welding gap between the layers of the packet should be chosen so that the collision velocity of the layers is 540-650 m / s, which ensures a high-quality welded joint between aluminum and magnesium without an unacceptable number of alloys and other defects in the zone of connection of metal layers, without uncontrolled deformation and cracking, which reduce the quality of the resulting products and coatings.
При скорости детонации ВВ и скорости соударения пластин ниже нижних предлагаемых пределов в зоне соединения алюминиевой и магниевой пластин возможно появление непроваров, что приводит к невозможности дальнейшего использования полученных заготовок. При скорости детонации ВВ и скорости соударения пластин выше верхних предлагаемых пределов в зоне соединения пластин возможно появление обширных оплавленных зон, которые могут привести к частичному расслоению металлических слоев при последующей прокатке, а это исключает возможность получения качественных износостойких покрытий на металлических поверхностях со стабильной толщиной.When the detonation velocity of the explosive and the collision velocity of the plates are lower than the lower proposed limits, the formation of lack of fusion is possible in the junction zone of aluminum and magnesium plates, which makes it impossible to further use the obtained blanks. At the detonation velocity of the explosive and the collision rate of the plates above the upper suggested limits, extensive melted zones may appear in the plate connection zone, which can lead to partial delamination of the metal layers during subsequent rolling, and this eliminates the possibility of obtaining high-quality wear-resistant coatings on metal surfaces with a stable thickness.
Предложено сваренный пакет подвергать горячей прокатке при температуре 390-430°C с суммарным обжатием 40-70% при разовых обжатиях за каждый проход, равных 8-10%, что приводит к снижению амплитуды волн на границе соединения металлических слоев, возникающих при сварке взрывом, а это, в свою очередь, способствует повышению качества поверхностей наносимых покрытий, и, кроме того, горячая прокатка позволяет существенно увеличить длину и ширину заготовок, при этом в зоне соединения слоев происходит термодинамическая активация металла и, тем самым, создаются благоприятные условия для получения при последующем отжиге сплошной интерметаллидной прослойки с равномерной толщиной. Температура горячей прокатки менее 390°С является недостаточной, так как может приводить к трещинообразованию в металлических слоях из-за их недостаточной пластичности. Температура горячей прокатки более 430°С является избыточной, так как может приводить к снижению механических свойств металлических слоев.It is proposed that the welded bag be subjected to hot rolling at a temperature of 390-430 ° C with a total compression of 40-70% with a single compression of each pass equal to 8-10%, which leads to a decrease in the wave amplitude at the interface of the metal layers arising during explosion welding, and this, in turn, helps to improve the quality of the surfaces of the applied coatings, and, in addition, hot rolling allows to significantly increase the length and width of the workpieces, while thermodynamic activation of the metal occurs in the layer connecting zone and, thereby, ayutsya favorable conditions for the subsequent annealing of the solid intermetallic layer with a uniform thickness. A hot rolling temperature of less than 390 ° C is insufficient, as it can lead to cracking in the metal layers due to their insufficient ductility. The temperature of hot rolling over 430 ° C is excessive, as it can lead to a decrease in the mechanical properties of metal layers.
Суммарное обжатие заготовки менее 40% является недостаточным для необходимого снижения амплитуды волн на границе соединения слоев, из-за чего возникает нестабильность толщины интерметаллидной прослойки, образующейся при последующем отжиге, а это, в свою очередь, может снизить качество получаемых износостойких покрытий. При суммарном обжатии заготовки более 70% возможно появление расслоений в зоне соединения металлов, а это снижает качество получаемых материалов. Разовые обжатия за каждый проход в пределах 8-10% обеспечивают получение заготовок после горячей прокатки без расслоений и трещин. Разовые обжатия менее 8% позволяют получать качественные заготовки, но экономически нецелесообразны, поскольку при этом снижается производительность процесса прокатки. Разовые обжатия более 10% могут приводить к появлению в заготовках трещин, а это делает дальнейшее их использование по назначению невозможным.The total compression of the workpiece less than 40% is insufficient for the necessary reduction in the wave amplitude at the interface of the layers, due to which there is instability of the thickness of the intermetallic layer formed during subsequent annealing, and this, in turn, can reduce the quality of the obtained wear-resistant coatings. With a total compression of the workpiece of more than 70%, delamination in the metal joining zone is possible, and this reduces the quality of the materials obtained. A single reduction for each pass within 8-10% ensures the preparation of blanks after hot rolling without delamination and cracks. Single reductions of less than 8% make it possible to obtain high-quality workpieces, but are not economically feasible, since this reduces the productivity of the rolling process. A single reduction of more than 10% can lead to the appearance of cracks in the workpieces, and this makes their further use as intended impossible.
Предложено после горячей прокатки полученную заготовку нагревать до температуры 410-430°С, выдерживать при этой температуре в течение 4-9 часов для образования в зоне соединения металлических слоев сплошной высокотвердой диффузионной интерметаллидной прослойки требуемой толщины, а затем охлаждать ее на воздухе. При температуре и времени выдержки ниже нижних предлагаемых пределов толщина получаемой диффузионной интерметаллидной прослойки оказывается недостаточной, что снижает служебные свойства получаемых изделий. Температура и время выдержки выше верхних предлагаемых пределов являются избыточными, поскольку при этом может происходить заметное ухудшение механических свойств металлических слоев. Охлаждение на воздухе после термообработки обеспечивает отсутствие в диффузионной интерметаллидной прослойке полученной заготовки преждевременных очагов расслоений и появления других дефектов.It was proposed that after hot rolling, the resulting billet be heated to a temperature of 410-430 ° C, held at this temperature for 4-9 hours to form a continuous high-hard diffusion intermetallic interlayer of the required thickness in the joint zone of the metal layers, and then cool it in air. At a temperature and holding time below the lower proposed limits, the thickness of the resulting diffusion intermetallic layer is insufficient, which reduces the service properties of the resulting products. The temperature and exposure time above the upper proposed limits are redundant, since there may be a noticeable deterioration in the mechanical properties of the metal layers. Air cooling after heat treatment ensures the absence of premature foci of delamination and the appearance of other defects in the diffusion intermetallic layer of the obtained billet.
Предложено после термической обработки полученную заготовку подвергать холодной прокатке с обжатием 2-4% для отделения алюминиевого слоя от магниевого по диффузионной интерметаллидной прослойке с формированием при этом на пластинах из алюминия и магния высокотвердых износостойких покрытий. Обжатие при холодной прокатке менее 2% является недостаточным для полного отделения алюминиевого слоя от магниевого. Обжатие более 4% является избыточным, поскольку может приводить к нежелательному образованию поперечных трещин в интерметаллидном слое, а это ухудшает качество получаемых покрытий.It is proposed that after heat treatment, the obtained billet be subjected to cold rolling with a compression of 2-4% to separate the aluminum layer from the magnesium along the diffusion intermetallic layer with the formation of highly hard-wearing wear-resistant coatings on aluminum and magnesium plates. Compression during cold rolling of less than 2% is insufficient to completely separate the aluminum layer from the magnesium. Compression of more than 4% is excessive, since it can lead to undesirable formation of transverse cracks in the intermetallic layer, and this affects the quality of the resulting coatings.
Предлагаемый способ получения износостойких покрытий осуществляется в следующей последовательности. Составляют пакет из предварительно очищенных от окислов и загрязнений пластин из алюминия и магния. Слои в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии технологического сварочного зазора, при этом соотношение толщин пластин из алюминия и магния в пакете выбирают равным 1:(0,67-3) при толщине пластины из алюминия, равной 2-3 мм. Укладывают полученный пакет на основание, размещенное на грунте. На поверхности пакета располагают контейнер с зарядом ВВ и осуществляют сварку взрывом с инициированием процесса детонации в заряде ВВ с помощью электродетонатора. Метаемая пластина в пакете из алюминия, а неподвижная - из магния. При сварке взрывом используют ВВ со скоростью детонации 2250-3000 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества и сварочный зазор между слоями пакета выбирают такими, чтобы скорость соударения пластин была равной 540-650 м/с. Затем сваренную заготовку подвергают горячей прокатке, например, на двухвалковом прокатном стане при температуре 390-430°C с суммарным обжатием 40-70% при разовых обжатиях за каждый проход, равных 8-10%. После горячей прокатки полученную заготовку подвергают термической обработке - отжигу: нагревают до температуры 410-430°С, например, в электропечи и выдерживают при этой температуре в течение 4-9 часов для образования в зоне соединения металлических слоев сплошной высокотвердой интерметаллидной прослойки. Затем заготовку охлаждают на воздухе и подвергают холодной прокатке с обжатием 2-4% для отделения алюминиевого слоя от магниевого по интерметаллидной прослойке с формированием при этом на пластинах из алюминия и магния высокотвердых износостойких покрытий. После разделения пластин обрезают, например, на фрезерном станке их боковые кромки с краевыми эффектами.The proposed method of obtaining wear-resistant coatings is carried out in the following sequence. A package is made of aluminum and magnesium plates pre-cleaned from oxides and contaminants. The layers in the package are parallel to each other at a distance of the technological welding gap, while the ratio of the thicknesses of the aluminum and magnesium plates in the package is chosen equal to 1: (0.67-3) with an aluminum plate thickness of 2-3 mm. Stack the resulting bag on a base placed on the ground. A container with an explosive charge is placed on the surface of the packet and explosion welding is carried out with the initiation of the detonation process in the explosive charge using an electric detonator. The throwing plate in the bag is made of aluminum, and the fixed one is made of magnesium. In explosion welding, explosives are used with a detonation velocity of 2250-3000 m / s, while the height of the explosive charge and the welding gap between the layers of the packet are chosen such that the speed of impact of the plates is 540-650 m / s. Then the welded billet is subjected to hot rolling, for example, on a two-roll rolling mill at a temperature of 390-430 ° C with a total compression of 40-70% with a single compression of each pass, equal to 8-10%. After hot rolling, the obtained billet is subjected to heat treatment — annealing: it is heated to a temperature of 410–430 ° C, for example, in an electric furnace and kept at this temperature for 4–9 hours to form a continuous high-hardness intermetallic layer in the junction zone of the metal layers. Then the billet is cooled in air and subjected to cold rolling with compression of 2-4% to separate the aluminum layer from the magnesium over the intermetallic layer with the formation of highly hard-wearing wear-resistant coatings on aluminum and magnesium plates. After separation of the plates, their side edges with edge effects are cut off, for example, on a milling machine.
В результате получают сразу две пластины из алюминия и магния со сплошными твердыми износостойкими интерметаллидными покрытиями. Толщина покрытия на алюминиевой пластине составляет около 60% средней толщины диффузионной интерметаллидной прослойки, составляющей 50-100 мкм, а на магниевой пластине - около 40%. Амплитуда волн на поверхности покрытий не превышает 190-330 мкм.The result is immediately two plates of aluminum and magnesium with solid solid wear-resistant intermetallic coatings. The coating thickness on the aluminum plate is about 60% of the average thickness of the diffusion intermetallic layer, component 50-100 microns, and on the magnesium plate is about 40%. The amplitude of the waves on the surface of the coatings does not exceed 190-330 microns.
Пример 1 (см. таблицу, пример 1).Example 1 (see table, example 1).
Берут пластины из алюминиевого сплава АМг6 и магниевого сплава МА2-1 и очищают их соединяемые поверхности от окислов и загрязнений.They take plates from aluminum alloy AMg6 and magnesium alloy MA2-1 and clean their joined surfaces from oxides and contaminants.
Размеры пластины из АМг6: длина 300 мм, ширина 200 мм, толщина δ1=3 мм. Данная пластина содержит на наружных плоских поверхностях плакирующие слои из алюминия АД1 толщиной δплак=0,15-0,2 мм. При сварке взрывом такая прослойка способствует получению прочного соединения между соединяемыми металлами. Другая наружная прослойка защищает поверхность АМг6 от коррозии. У пластины из МА2-1 длина и ширина такие же, но толщина δ2=2 мм, при этом соотношение толщин δ1:δ2=0,67.The dimensions of the plate from AMg6: length 300 mm, width 200 mm, thickness δ 1 = 3 mm. This plate contains cladding layers of aluminum AD1 on the outer flat surfaces with a thickness of δ plac = 0.15-0.2 mm. In explosion welding, such a layer contributes to a strong connection between the joined metals. Another outer layer protects the surface of AMg6 from corrosion. The plate of MA2-1 has the same length and width, but the thickness is δ 2 = 2 mm, and the ratio of the thicknesses is δ 1 : δ 2 = 0.67.
Для сварки взрывом выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации DВВ=2250 м/с, представляющее собой смесь порошкообразного аммонита 6ЖВ с кварцевым песком в соотношении 4:1 с насыпной плотностью ρВВ=870-890 кг/м3. Взрывчатое вещество помещают в контейнер высотой HВВ=15 мм, длиной 340 мм, шириной 240 мм. Из предлагаемого диапазона выбираем необходимую для надежной сварки скорость соударения Vc=540 м/с. Для обеспечения такой скорости с помощью компьютерной технологии, с учетом указанных выше параметров ВВ и свариваемых пластин, определяем величину необходимого сварочного зазора. Его величина в данном случае равна: h=4 мм. Составляют пакет под сварку взрывом из пластин АМг6 и МА2-1 и укладывают его на основание из древесно-стружечной плиты, размещенное на песчаном грунте. Основание имеет длину 300 мм, ширину 200 мм, толщину 20 мм. На поверхность из АМг6 укладывают защитную прослойку толщиной 2 мм из высокоэластичного материала - резины, защищающую поверхность метаемой алюминиевой пластины от повреждений продуктами детонации взрывчатого вещества, а на ее поверхности располагают контейнер с зарядом взрывчатого вещества. Инициирование взрыва осуществляют с помощью электродетонатора. Направление детонации - вдоль свариваемого пакета.For explosion welding, we select an explosive with a detonation velocity D BB = 2250 m / s, which is a mixture of powdered 6GV ammonite with quartz sand in a ratio of 4: 1 with a bulk density ρ BB = 870-890 kg / m 3 . The explosive is placed in a container with a height of H BB = 15 mm, a length of 340 mm, a width of 240 mm. From the proposed range, we select the impact velocity V c = 540 m / s necessary for reliable welding. To ensure such a speed using computer technology, taking into account the above parameters of the explosive and the welded plates, we determine the value of the required welding gap. Its value in this case is equal to: h = 4 mm. They compose a package for explosion welding from AMg6 and MA2-1 plates and lay it on a base from a particleboard placed on sandy soil. The base has a length of 300 mm, a width of 200 mm, a thickness of 20 mm. A protective layer of 2 mm thick of highly elastic material - rubber, which protects the surface of the throwable aluminum plate from damage by the detonation products of the explosive, is laid on the surface of AMg6, and a container with an explosive charge is placed on its surface. The initiation of the explosion is carried out using an electric detonator. The direction of detonation is along the welded package.
После сварки взрывом металлических пластин средняя амплитуда волн в полученной композиционной заготовке А=0,55 мм. Горячую прокатку осуществляют, например, на двухвалковом прокатном стане, при температуре 390-410°C с суммарным обжатием 40% при разовых обжатиях за каждый из пяти проходов, равных 8%, что приводит к снижению амплитуды волн в зоне соединения слоев до величины: Аоб=0,33 мм.After explosion welding of metal plates, the average wave amplitude in the resulting composite billet is A = 0.55 mm. Hot rolling is carried out, for example, on a two-roll rolling mill, at a temperature of 390-410 ° C with a total compression of 40% with a single compression for each of the five passes, equal to 8%, which leads to a decrease in the amplitude of the waves in the zone of connection of the layers to the value: A about = 0.33 mm.
После горячей прокатки заготовку нагревают, например, в электропечи до температуры 410-415°С, дают выдержку τB=4 часа, что приводит к образованию в зоне соединения металлических пластин слоев интерметаллидной прослойки со средней толщиной 95-102 мкм. Охлаждение с температуры отжига осуществлялось на воздухе.After hot rolling, the billet is heated, for example, in an electric furnace to a temperature of 410-415 ° C, and an exposure time of τ B = 4 hours is obtained, which leads to the formation of intermetallic layers with an average thickness of 95-102 μm in the zone of connection of the metal plates. Cooling from the annealing temperature was carried out in air.
Холодную прокатку осуществляют с обжатием 2% для отделения алюминиевого слоя от магниевого по интерметаллидной прослойке с формированием при этом на обеих пластинах высокотвердых износостойких покрытий. Средняя толщина покрытия на пластине из АМг6 - 57-61 мкм, на МА2-1 - 38-41 мкм. Амплитуда волн на поверхности покрытий не превышает 0,33 мм, твердость поверхности покрытий на обеих пластинах одинаковая и равна: HV=5200-5500 МПа, что обеспечивает их высокую износостойкость в паре трения.Cold rolling is carried out with a compression of 2% to separate the aluminum layer from the magnesium layer along the intermetallic layer with the formation of high hardness wear-resistant coatings on both plates. The average coating thickness on a plate of AMg6 is 57-61 microns, on MA2-1 - 38-41 microns. The wave amplitude on the coating surface does not exceed 0.33 mm, the hardness of the coating surface on both plates is the same and equal to: HV = 5200-5500 MPa, which ensures their high wear resistance in the friction pair.
Пример 2 (см. таблицу, пример 2).Example 2 (see table, example 2).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина метаемой пластины из алюминиевого сплава АМг6 δ1=2,5 мм, а неподвижной из магниевого сплава МА2-1 - δ2=4 мм, соотношение толщин слоев δ1:δ2=1:1,6. Толщина плакирующих слоев из алюминия АД1 на поверхности АМг6 δплак=0,18-0,22 мм. Взрывчатое вещество со скоростью детонации DВВ=2700 м/с, в качестве ВВ используют аммонит 6ЖВ, НВВ=15 мм, сварочный зазор h=2,5 мм, скорость соударения пластин Vc=600 м/с. Амплитуда волн в зоне соединения металлов А=0,6 мм. Температура горячей прокатки tпр=410-420°С, суммарное обжатие 54% при разовых обжатиях за каждый проход 9%, амплитуда волн после обжатия заготовки Аоб=0,28 мм. Температура отжига tот=410-420°С, время выдержки при отжиге τВ=6 часов, толщина образовавшейся интерметаллидной прослойки между сваренными пластинами 120-125 мкм. Величина обжатия при последующей холодной прокатке 3%.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of the missile plate made of aluminum alloy AMg6 is δ 1 = 2.5 mm, and that of a fixed plate of magnesium alloy MA2-1 is δ 2 = 4 mm, the ratio of layer thicknesses is δ 1 : δ 2 = 1: 1.6. The thickness of the cladding layers of aluminum AD1 on the surface of AMg6 δ plack = 0.18-0.22 mm Explosive with a detonation velocity D BB = 2700 m / s, ammonite 6ZHV, N BB = 15 mm, welding gap h = 2.5 mm, plate impact velocity V c = 600 m / s are used as explosives. The amplitude of the waves in the zone of metal joining is A = 0.6 mm. The temperature of hot rolling t pr = 410-420 ° C, the total compression of 54% with a single compression for each pass of 9%, the amplitude of the waves after compression of the workpiece And about = 0.28 mm Annealing temperature t from = 410-420 ° C, holding time during annealing, τ B = 6 hours, the thickness of the formed intermetallic layer between the welded plates is 120-125 μm. The amount of compression during subsequent cold rolling is 3%.
Результаты получения износостойких покрытий на металлических пластинах те же, что в примере 1, но толщина интерметаллидного покрытия на пластине из АМг6 - 72-75 мкм, а на МА2-1 - 48-50 мкм. Амплитуда волн на поверхности покрытий не превышает 0,28 мм.The results of obtaining wear-resistant coatings on metal plates are the same as in example 1, but the thickness of the intermetallic coating on a plate from AMg6 is 72-75 microns, and on MA2-1 - 48-50 microns. The amplitude of the waves on the surface of the coatings does not exceed 0.28 mm.
Пример 3 (см. таблицу, пример 3).Example 3 (see table, example 3).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина метаемой пластины из АМг6 δ1=2 мм, а неподвижной из МА2-1 - δ2=6 мм, соотношение толщин слоев δ1:δ2=1:3. DВВ=3000 м/с, НВВ=30 мм, сварочный зазор h=0,5 мм, скорость соударения пластин Vc=650 м/с, амплитуда волн в зоне соединения А=0,63 мм. Температура горячей прокатки tпр=420-430°С, суммарное обжатие 70% при разовых обжатиях за каждый проход 10%, амплитуда волн после обжатия Аоб=0,19 мм. Температура отжига tот=420-430°С, время выдержки τВ=9 часов, толщина образовавшейся интерметаллидной прослойки между сваренными пластинами 150-154 мкм. Холодную прокатку осуществляют с обжатием 4%.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of the missile plate of AMg6 is δ 1 = 2 mm, and that of the fixed plate of MA2-1 is δ 2 = 6 mm, the ratio of layer thicknesses is δ 1 : δ 2 = 1: 3. D BB = 3000 m / s, N BB = 30 mm, welding gap h = 0.5 mm, plate impact speed V c = 650 m / s, wave amplitude in the joint zone A = 0.63 mm. The temperature of hot rolling t pr = 420-430 ° C, the total compression of 70% with a single compression for each pass 10%, the amplitude of the waves after compression And about = 0.19 mm Annealing temperature t from = 420-430 ° C, holding time τ B = 9 hours, the thickness of the formed intermetallic layer between the welded plates is 150-154 microns. Cold rolling is carried out with a compression of 4%.
Результаты получения износостойких покрытий на металлических пластинах те же, что в примере 1, но толщина покрытия на пластине из АМг6 - 90-92 мкм, а на МА2-1 - 61-62 мкм. Амплитуда волн на поверхности покрытий не превышает 0,19 мм.The results of obtaining wear-resistant coatings on metal plates are the same as in example 1, but the coating thickness on the AMg6 plate is 90-92 μm, and on MA2-1 it is 61-62 μm. The amplitude of the waves on the surface of the coatings does not exceed 0.19 mm.
При получении покрытия на металлической пластине по прототипу (см. таблицу, пример 4) почти весь алюминиевый слой идет в отходы при его удалении с поверхности интерметаллидной прослойки. Толщина интерметаллидной прослойки оказывается большей, чем по предлагаемому способу, но на ее поверхности обнаруживаются участки из алюминия с пониженной твердостью, которые локализованы в углублениях интерметаллидного покрытия, что весьма ограничивает применение материала с полученным таким способом покрытием в парах трения, тормозных устройствах и т.п., поскольку остатки алюминиевого слоя снижают его служебные свойства приUpon receipt of the coating on a metal plate according to the prototype (see table, example 4), almost the entire aluminum layer goes to waste when it is removed from the surface of the intermetallic layer. The thickness of the intermetallic layer is greater than by the proposed method, but on its surface there are areas of aluminum with reduced hardness, which are localized in the recesses of the intermetallic coating, which greatly limits the use of the material with the coating obtained in this way in friction pairs, brake devices, etc. ., since the remnants of the aluminum layer reduce its service properties when
повышенных контактных нагрузках. Кроме того, данный способ обладает малой производительностью, поскольку позволяет получать за один технологический цикл покрытие лишь на одной металлической пластине.increased contact loads. In addition, this method has low productivity, since it allows you to get a coating on only one metal plate in one technological cycle.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009108774/02A RU2391191C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Method of producing wear-resistant coatings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009108774/02A RU2391191C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Method of producing wear-resistant coatings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2391191C1 true RU2391191C1 (en) | 2010-06-10 |
Family
ID=42681452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009108774/02A RU2391191C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Method of producing wear-resistant coatings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2391191C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2619550C1 (en) * | 2016-08-29 | 2017-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of applying coating of antifriction hard alloy |
| RU2679814C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for obtaining wear-resistant coatings on surfaces of copper and magnesium alloy plates |
-
2009
- 2009-03-10 RU RU2009108774/02A patent/RU2391191C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТРЫКОВ Ю.П. и др. Изготовление теплообменных композиционных элементов с помощью взрывных технологий. Сварочное производство, №6, с.34-35. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2619550C1 (en) * | 2016-08-29 | 2017-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of applying coating of antifriction hard alloy |
| RU2679814C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for obtaining wear-resistant coatings on surfaces of copper and magnesium alloy plates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2486999C1 (en) | Method of producing coating | |
| CN105478475B (en) | A kind of method of rolling high-strength degree composite metal plate | |
| RU2373036C1 (en) | Method of fabrication of wear resistant coating | |
| RU2679814C1 (en) | Method for obtaining wear-resistant coatings on surfaces of copper and magnesium alloy plates | |
| RU2350442C2 (en) | Method of wear-resistant coating receiving | |
| RU2649929C1 (en) | Method of heat-resistant intermetallide coating producing on the surface of the low-carbon steel plate | |
| Zhang et al. | Response mechanism of matrix microstructure evolution and mechanical behavior to Mg/Al composite plate by hard-plate accumulative roll bonding | |
| RU2391191C1 (en) | Method of producing wear-resistant coatings | |
| RU2463140C1 (en) | Method of producing titanium-aluminium composite material | |
| RU2399471C1 (en) | Method for production of composite aluminium-nickel articles with inner cavity by means of explosion welding | |
| RU2293004C1 (en) | Titanium-steel composition material producing method | |
| JP4941969B2 (en) | Friction build-up, method for forming friction build-up, metal laminate and method for producing metal laminate. | |
| RU2701699C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coatings on surfaces of plates from aluminum alloy and copper | |
| RU2711284C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coatings on surfaces of plates from copper and aluminum alloy | |
| RU2243871C1 (en) | Explosion welding method | |
| RU2700441C1 (en) | Method of producing copper-nickel coating on surfaces of titanium plate | |
| RU2370350C1 (en) | Method of producing composite titanium-aluminium material | |
| RU2688792C1 (en) | Method of producing wear-resistant coatings on surfaces of titanium plate | |
| RU2486043C1 (en) | Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding | |
| RU2463139C1 (en) | Method of producing titanium-steel composite material | |
| RU2463141C1 (en) | Method of producing titanium-steel composite material | |
| RU2533508C1 (en) | Method of making composite copper-titanium material | |
| RU2688791C1 (en) | Method of producing wear-resistant coating on surface of titanium plate | |
| RU2712156C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coatings on surfaces of plates from aluminum alloy and copper | |
| RU2649922C1 (en) | Method of producing heat-resistant intermetallide coating on the surface of the plate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110311 |