RU2430191C2 - Технологический комплекс для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий и исследования их механических свойств - Google Patents
Технологический комплекс для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий и исследования их механических свойств Download PDFInfo
- Publication number
- RU2430191C2 RU2430191C2 RU2009145497/02A RU2009145497A RU2430191C2 RU 2430191 C2 RU2430191 C2 RU 2430191C2 RU 2009145497/02 A RU2009145497/02 A RU 2009145497/02A RU 2009145497 A RU2009145497 A RU 2009145497A RU 2430191 C2 RU2430191 C2 RU 2430191C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- cavity
- strength
- metal
- technological complex
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для формирования нанопокрытий на полых деталях с последующим исследованием их механических свойств и может быть использовано в машиностроении для создания защитных, упрочняющих и износостойких покрытий. Заявленный технологический комплекс содержит устройство для нанесения нанопокрытия, а также устройства для исследования прочности детали при линейном напряженном состоянии и при плоском напряженном состоянии. Устройство для нанесения покрытия содержит вакуумную камеру, имеющую составную охлаждаемую крышку, полость которой соединена с корпусом. Внутри корпуса установлена металлическая колба с ванной, заполненной расплавом. Над ванной установлена металлическая труба, закрепленная в верхней части крышки и выполненная с возможностью прикрепления к ее нижнему концу обрабатываемой полой детали с образованием замкнутой полости и вертикального перемещения трубы с погружением детали в ванну. Устройство для исследования прочности детали с покрытием при линейном напряженном состоянии содержит рычаг, соединенный со стержнем, размещенным в полости трубы с деталью, а также индикатор деформации детали. Устройство для исследования детали с покрытием при плоском напряженном состоянии содержит оборудование для создания давления и манометр. Технический результат - повышение точности исследований и сокращение времени их проведения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для формирования поверхностных наноструктур на полых металлических деталях с последующим исследованием их механических свойств и может быть использовано в машиностроении для создания защитных, упрочняющих и износостойких покрытий, работающих в условиях повышенной температуры.
Известно устройство для диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов (патент RU №2293791). Устройство содержит камеру, состоящую из верхней и нижней частей, ампулу с жидкометаллическим раствором, расположенную в нижней камере, нагревательные устройства, теплозащитные экраны, вакуумную систему и систему наполнения камеры инертным газом. Обе части камеры по внутренним полостям стенок охлаждаются жидкостью. Технологический процесс нанесения покрытия в данном устройстве происходит следующим образом: после герметизации камеры, достижения в ней заданного вакуума камера заполняется инертным газом. Нагрев камеры производится при помощи нагревателей. После достижения заданной температуры деталь погружается в металлический раствор, в результате чего происходит нанесение на изделие покрытия.
Недостатком данной установки является то, что она не обеспечивает возможность совмещения процессов нанесения покрытия на деталь и испытания их на прочность.
Известен стенд для испытания вращающейся детали на разрыв (патент RU №2029276). Стенд содержит вакуумную разгонную камеру, привод вращения испытуемого образца, датчики, регистрирующее устройство, индукционный нагреватель для разогрева всего образца и нагреватель для локального разогрева части образца. Испытания проводят в условиях, близких к условиям эксплуатации.
Известно устройство для испытания образцов материалов на растяжение (патент RU №2251676). Устройство состоит из элемента повышенной жесткости системы нагружения зоны локализации деформации, внутри которого расположены захваты с резьбой для крепления образцов и системы сбора и обработки информации.
Данные устройства предназначены только для испытания образцов, а обработку с целью упрочнения поверхности образцов приходится проводить в других устройствах. Кроме того, в этих устройствах невозможно производить испытания полых образцов.
Известна установка для пневматических испытаний котлов вагонов-цистерн при проведении капитального и деповского ремонта (полезная модель RU №87015). Установка включает устройство для создания давления, выполненное в виде передвижной установки, содержащей манометры, фильтры, усилитель потока воздуха, регулятор давления, блок управления. При помощи разъемных соединений установка подключается к напорной пневмомагистрали депо и объекту испытаний и создана для испытаний больших емкостей. Таким образом, она непригодна для испытаний малогабаритных деталей, кроме того, она очень сложна в исполнении.
Задачей изобретения является сокращение времени между нанесением упрочняющего покрытия и исследованием прочности образца с нанесенным покрытием за счет проведения этих операций в одной установке, и повышение точности испытаний за счет проведения их в условиях, близких к эксплуатационным.
Задача решается предложенным технологическим комплексом для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий с последующим исследованием их механических свойств, содержащим устройство для нанесения на поверхность полой детали нанопокрытия, устройство для исследования прочности детали с покрытием при линейном напряженном состоянии и устройство для исследования прочности детали с покрытием при плоском напряженном состоянии. Устройство для нанесения покрытия содержит вакуумную камеру с узлом подачи охлаждающей жидкости. Вакуумная камера состоит из полого охлаждаемого корпуса с патрубком для откачки воздуха и патрубком для подачи аргона и составной охлаждаемой крышки, полость которой соединена с корпусом. На корпусе закреплена панель для термопар и датчиков давления, а внутри установлена металлическая колба с ванной для заполнения жидкометаллическим расплавом. Верхний конец металлической колбы закреплен в верхней части крышки, а вокруг нее расположены нагревательные элементы. Над ванной установлена металлическая труба, закрепленная в верхней части крышкой и выполненная с возможностью прикрепления к ее нижнему концу обрабатываемой полой детали с образованием замкнутой полости, при этом труба установлена с возможностью вертикального перемещения с погружением детали в ванну. Верхний конец трубы, выступающий из камеры, соединен с рычагом для вертикального перемещения и содержит патрубок для отвода жидкости. Узел для подачи охлаждающей жидкости состоит из трубки, выполненной с возможностью размещения в полости трубы с деталью, и патрубка для подачи охлаждаемой жидкости. Устройство для исследования прочности детали с покрытием при линейном напряженном состоянии состоит из рычага, соединенного со стержнем, размещенным в полости трубы с деталью, на одном плече рычага установлен индикатор для определения деформации детали, другой конец соединен с тарелкой с грузом. Устройство для исследования детали с покрытием при плоском напряженном состоянии содержит оборудование для создания давления, включающее баллон со сжиженным газом, соединенный через редуктор давления с компрессором и манометром, и быстроразъемное соединение для подключения к трубе с деталью. Нагревательные элементы содержат устройство для ввода электроэнергии и вольфрамовых проволок. Труба соединена с обрабатываемой деталью сварным соединением. Внутри вакуумной камеры установлены теплозащитные экраны, расположенные между корпусом и вольфрамовыми проволоками.
На фиг.1 изображено устройство для формирования на поверхности полой детали нанопокрытия.
На фиг.2 изображено устройство для исследования прочности полой детали с покрытием при линейном напряженном состоянии.
На фиг.3 изображено устройство для исследования прочности полой детали с покрытие при плоском напряженном состоянии.
Технологический комплекс состоит из полого охлаждаемого корпуса 1 вакуумной камеры, составной крышки 2, полость крышки 2 соединена с корпусом 1 через отверстия 3. Патрубок 4 служит для откачки воздуха из корпуса 1 и соединен с диффузионным насосом (не показан). Патрубок 5 служит для подачи аргона. На стенке корпуса 1 установлена панель 6 для крепления датчиков давления и термопар. Внутри корпуса 1 установлена металлическая колба 7 с ванной 8, заполненной жидкометаллическим расплавом. Вокруг колбы 7 расположены нагревательные элементы 9. Для предохранения металла корпуса от перегрева внутри камеры размещаются теплозащитные экраны 10. Над ванной установлена металлическая труба 11, закрепленная через зажимной узел 12 в верхней части крышки 2 с возможностью вертикального перемещения. Нижний конец трубы 11 соединен (например, приварен) с обрабатываемой полой деталью 13 (например, втулкой) с образованием замкнутой полости. В верхней части труба 11 содержит патрубок 14 для вывода охлаждающей жидкости и соединена с рычагом 15, закрепленным на крышке 2, с помощью которого возможно осуществлять вертикальное перемещение трубы 11. Узел для подачи охлаждающей жидкости в трубу 11 состоит из металлической трубки 16, размещаемой в полости трубы 11, с патрубком 17 для подачи охлаждающей жидкости. Устройство для исследования прочности детали при линейном напряженном состоянии из рычага 18, соединенного со стержнем 19, размещенным в полости трубки 11 так, чтобы он упирался в дно детали 13. На одном плече рычага установлен индикатор 20 для контроля деформации детали, а другой соединен с тарелкой 21 с грузом 22. Устройство для исследования прочности полой детали при плоском напряженном состоянии состоит из баллона 23 со сжатым газом, соединенного с компрессором 24 для создания дополнительного давления. Регулятор давления 25 соединен с манометром 26. Трубопровод 27 для сжатого газа соединяется с трубой 11 быстроразьемным соединением 28.
Технологический комплекс работает следующим образом.
В корпус 1 вакуумной камеры вставляют металлическую трубу 11 с приваренной к ней полой обрабатываемой деталью 13 типа втулки, при этом труба 11 с деталью 13 образуют замкнутую полость. Труба 11 закрепляется в крышке 2 с помощью зажимного узла 12. В трубу 11 вставляют трубку 16 для подвода охлаждающей жидкости. Из корпуса 1 вакуумной камеры откачивают воздух диффузионным насосом (не показан) через патрубок 4 до давления 0,07 ГПа, и камера заполняется аргоном через патрубок 5. Затем включают нагревательные элементы 9, содержащие вольфрамовые проволоки, и доводят температуру жидкометаллического расплава в ванне 9 до 1000-1100°С. С помощью рычага 15 трубу 11 опускают вниз, и деталь 13 погружается в ванну 8. Температуру охлаждающей жидкости, подаваемой в замкнутую полость через трубку 16, подбирают таким образом, чтобы температура детали 13, на поверхности которой формируют нанопокрытие, составляла 500-600°С. Благодаря высокому градиенту температур избыток металла, растворенного в жидкометаллическом расплаве, выделяется и осаждается на поверхности детали, формируя нанопокрытие. После нанесения нанопокрытия трубу 11 с помощью рычага 15 поднимают, тем самым вынимая деталь 13 из ванны 8 с расплавом. Затем приступают к исследованию прочности детали с нанопокрытием при линейном напряженном состоянии. Нагревательные элементы 9 при этом не выключают, поддерживая условия испытания близкими к эксплуатационным. Из трубы 11 удаляют жидкость через патрубок 14 и вынимают трубку 16. Вместо нее внутрь трубы 11 вставляют металлический стержень 19, соединенный с рычагом 18, до упора с дном детали 13. С помощью груза 22 регулируют нагрузку на стержень до разрушения детали 13. Момент разрушения фиксируют индикатором 20.
Для проведения исследования прочности детали 13 с нанопокрытием при плоском напряженном состоянии после нанесения нанопокрытия деталь 13 вынимают из ванны 8 с жидкометаллическим расплавом. Из трубы 11 удаляют жидкость и вынимают трубку 16. Затем к трубе при помощи быстроразъемного соединения 28 подсоединяют трубопровод 27. Затем открывают баллон 23, сжатый газ поступает в трубу 11 и давит на стенки полой детали 13. Давление увеличивается до момента разрушения стенок детали 13. Момент разрушения фиксируют с помощью манометра 26.
Таким образом, при использовании технологического комплекса, возможно нанесение на поверхность полой детали нанопокрытия и испытание такой детали на прочность при линейном или плоском напряженном состоянии в условиях высоких температур.
Claims (4)
1. Технологический комплекс для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий с последующим исследованием их механических свойств, содержащий устройство для нанесения на поверхность полой детали нанопокрытия, устройство для исследования прочности детали с покрытием при линейном напряженном состоянии и устройство для исследования прочности детали с покрытием при плоском напряженном состоянии, причем устройство для нанесения покрытия содержит вакуумную камеру с узлом подачи охлаждающей жидкости, вакуумная камера состоит из полого охлаждаемого корпуса с патрубком для откачки воздуха и патрубком для подачи аргона и составной охлаждаемой крышки, полость которой соединена с корпусом, на корпусе закреплена панель для термопар и датчиков давления, а внутри установлена металлическая колба с ванной, заполненной жидкометаллическим расплавом, верхний конец металлической колбы закреплен в верхней части крышки, а вокруг нее расположены нагревательные элементы, над ванной установлена металлическая труба, закрепленная в верхней части крышки и выполненная с возможностью прикрепления к ее нижнему концу обрабатываемой полой детали с образованием замкнутой полости, при этом труба установлена с возможностью вертикального перемещения с погружением детали в ванну, верхний конец трубы, выступающий из камеры, соединен с рычагом для вертикального перемещения и содержит патрубок для отвода жидкости, а узел для подачи охлаждающей жидкости состоит из трубки, выполненной с возможностью размещения в полости трубы с деталью и патрубка для подачи охлаждающей жидкости, устройство для исследования прочности детали с покрытием при линейном напряженном состоянии состоит из рычага, соединенного со стержнем, размещенным в полости трубы с деталью, на одном плече рычага установлен индикатор для определения деформации детали, другой конец соединен с тарелкой с грузом, устройство для исследования детали с покрытием при плоском напряженном состоянии содержит оборудование для создания давления, включающее баллон со сжиженным газом, соединенный через редуктор давления с компрессором и манометром, и быстроразъемное соединение для подключения к трубе с деталью.
2. Технологический комплекс по п.1, отличающийся тем, что нагревательные элементы состоят из устройства для ввода электроэнергии и вольфрамовых проволок.
3. Технологический комплекс по п.1, отличающийся тем, что труба соединена с обрабатываемой деталью сварным соединением.
4. Технологический комплекс по п.1, отличающийся тем, что внутри вакуумной камеры установлены теплозащитные экраны, расположенные между корпусом и нагревательными элементами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009145497/02A RU2430191C2 (ru) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Технологический комплекс для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий и исследования их механических свойств |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009145497/02A RU2430191C2 (ru) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Технологический комплекс для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий и исследования их механических свойств |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009145497A RU2009145497A (ru) | 2011-06-20 |
RU2430191C2 true RU2430191C2 (ru) | 2011-09-27 |
Family
ID=44737412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009145497/02A RU2430191C2 (ru) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Технологический комплекс для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий и исследования их механических свойств |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2430191C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2569871C1 (ru) * | 2014-07-01 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Устройство для формирования на поверхности полых деталей наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы |
RU2767108C1 (ru) * | 2021-05-20 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Устройство для диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов |
-
2009
- 2009-12-08 RU RU2009145497/02A patent/RU2430191C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2569871C1 (ru) * | 2014-07-01 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Устройство для формирования на поверхности полых деталей наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы |
RU2767108C1 (ru) * | 2021-05-20 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Устройство для диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009145497A (ru) | 2011-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108519321B (zh) | 利用焊接接头力—腐蚀耦合测试装置进行测试的方法 | |
CN104897476B (zh) | 一种高温氢气环境材料性能试验装置 | |
JP4817253B2 (ja) | 材料試験装置と材料試験片 | |
CN104931349B (zh) | 用于氢气环境材料性能测试装置的密封摩擦力补偿方法 | |
CN102426150B (zh) | 一种用于高温高压水蒸汽氧化腐蚀试验的高压釜系统 | |
CN109470603A (zh) | 一种高温高压环境下测量表征接触角的可视化实验系统及其方法 | |
CN107687975A (zh) | 评价测井钢丝抗应力腐蚀开裂性能的模拟试验装置及方法 | |
CN103364296A (zh) | 一种高温摩擦磨损试验机 | |
RU2430191C2 (ru) | Технологический комплекс для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий и исследования их механических свойств | |
CN112964544B (zh) | 一种用于铅铋环境下的原位双轴力学试验装置 | |
CN112595575B (zh) | 高温熔盐腐蚀环境中多种力学性能测试的试验装置及方法 | |
CN210123389U (zh) | 一种可在线称量的铁矿石荷重还原软熔滴落性能测定装置 | |
JP2004340920A (ja) | 機械特性試験装置 | |
CN113865984B (zh) | 适用于放射性管状样品的真空/惰性气体保护试验装置 | |
RU2666161C1 (ru) | Способ испытания трубных сталей на коррозионное растрескивание под напряжением и устройство для его осуществления | |
RU92726U1 (ru) | Установка для формирования на поверхности детали нанопокрытий и исследования прочности полой детали при плоском напряженном состоянии | |
CN106542600B (zh) | 一种实验室简便精确除氧的装置及方法 | |
CN113514342A (zh) | 一种高温液态金属环境下金属材料的蠕变-疲劳测试装置 | |
RU93150U1 (ru) | Установка для формирования на поверхности детали нанопокрытий и исследования прочности детали при линейном напряженном состоянии | |
CN110308357A (zh) | 一种高低温交变试验装置 | |
CN202204757U (zh) | 一种用于高温高压水蒸汽氧化腐蚀试验的高压釜系统 | |
CN115032054A (zh) | 一种温控应力腐蚀电解槽及其使用方法 | |
CN110426291B (zh) | 评估非氧化物材料复杂应力作用下反应行为的系统及方法 | |
CN113092271B (zh) | 一种超临界流体发生装置及煤岩力学试验系统和试验方法 | |
CN112098261B (zh) | 一种用于高温高压下液体金属钠蒸发的装置及操作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131209 |