RU2621750C2 - Method of forming a wear-resistant layer on the surface of a detail of titane or titanium alloy - Google Patents
Method of forming a wear-resistant layer on the surface of a detail of titane or titanium alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621750C2 RU2621750C2 RU2015137278A RU2015137278A RU2621750C2 RU 2621750 C2 RU2621750 C2 RU 2621750C2 RU 2015137278 A RU2015137278 A RU 2015137278A RU 2015137278 A RU2015137278 A RU 2015137278A RU 2621750 C2 RU2621750 C2 RU 2621750C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- titanium
- wear
- forming
- resistant layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
- B23H1/06—Electrode material
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам формирования покрытий методами электроискрового легирования.The invention relates to the field of engineering, and in particular to methods of forming coatings by methods of electrospark alloying.
Из уровня техники известны способы проведения процесса электроискрового легирования на различных режимах (SU 1609564 А, 30.11.1990; RU 95102608 А1, 10.12.1996). Недостатком данных способов является получение покрытий незначительной толщины (до 0,12 мм) и недостаточно высокого качества.The prior art methods for carrying out the process of electrospark alloying in various modes (SU 1609564 A, 11/30/1990; RU 95102608 A1, 12/10/1996). The disadvantage of these methods is to obtain coatings of small thickness (up to 0.12 mm) and not high enough quality.
Из уровня техники известен способ электроискрового легирования деталей на основе железоуглеродистых сплавов, в котором в качестве электрода-анода применяют графитовые электроды ЭГ-2 (Иванов Г.П. Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин. 2-е изд., исправленное и дополненное. М.: МАШГИЗ, 1963. - 304 с.). Недостатком данного способа является формирование в упрочняемой поверхности карбидов железа, обладающих относительно невысокой твердостью, по сравнению с карбидами таких элементов, как титан, ванадий и хром.The prior art method for electrospark alloying of parts based on iron-carbon alloys, in which graphite electrodes EG-2 are used as an anode electrode (G. Ivanov, Technology of electrospark hardening of tools and machine parts. 2nd ed., Revised and supplemented. M .: MASHGIZ, 1963 .-- 304 p.). The disadvantage of this method is the formation in the hardened surface of iron carbides with relatively low hardness, compared with carbides of elements such as titanium, vanadium and chromium.
Из уровня техники известен способ электроискрового легирования, в котором в качестве упрочняющего электрода (электрода-анода) используют наноструктурный сплав состава карбид вольфрама - кобальт в соотношении 3÷25% мас. кобальта с размером зерен карбида вольфрама 2÷120 нм (Патент РФ №2371520, 27.10.2009). Недостатком данного способа является незначительная толщина упрочненного слоя.The prior art method for electrospark alloying, in which a nanostructured alloy of the composition of tungsten carbide-cobalt in the ratio of 3 ÷ 25 wt.% Is used as a hardening electrode (electrode-anode). cobalt with a grain size of tungsten carbide of 2 ÷ 120 nm (RF Patent No. 2371520, 10.27.2009). The disadvantage of this method is the insignificant thickness of the hardened layer.
Из уровня техники известен способ формирования износостойкого покрытия на деталях из титана или титанового сплава, включающий формирование покрытия электроискровым методом с использованием в качестве анода графитового электрода, охлаждаемого газообразным азотом (Патент РФ №2349432, 20.03.2009). Недостатком данного способа является применение в качестве углеродсодержащего материала только графитового электрода и использование в качестве охлаждающей среды газообразного азота.The prior art method of forming a wear-resistant coating on parts made of titanium or a titanium alloy, including the formation of a coating by the spark method using a graphite electrode cooled by gaseous nitrogen as an anode (RF Patent No. 2349432, 03.20.2009). The disadvantage of this method is the use as a carbon-containing material of only a graphite electrode and the use of nitrogen gas as a cooling medium.
Наиболее близким по технической сущности является способ нанесения износостойких покрытий на поверхность деталей из титана или титанового сплава, включающий нанесение на поверхность обрабатываемой детали слоя порошкообразного графита фрикционным намазыванием и последующее проведение электроискрового легирования на различных режимах обработки (Бойцов А.Г. и др. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами. М.: Машиностроение, 1991). Недостатком данного способа является применение в качестве углеродсодержащего материала только порошкообразного графита, использование фрикционного намазывания для фиксирования порошкообразного графита к поверхности детали.The closest in technical essence is the method of applying wear-resistant coatings to the surface of parts made of titanium or titanium alloy, including applying a layer of powdered graphite to the surface of the workpiece by friction coating and subsequent conduct of electrospark alloying at various processing modes (Boytsov A.G. et al. Surface hardening parts by combined methods. M.: Mechanical Engineering, 1991). The disadvantage of this method is the use as a carbon-containing material of only powdered graphite, the use of friction spreading to fix the powdered graphite to the surface of the part.
Все это снижает универсальность способа.All this reduces the versatility of the method.
Предлагаемый способ является более универсальным по отношению к прототипу.The proposed method is more versatile in relation to the prototype.
Повышение универсальности выражается в возможности формирования износостойкого слоя на поверхности деталей из титана или сплавов на его основе с использованием материалов на основе углерода, которые предварительно наносят в виде красок или паст на поверхность обрабатываемой детали.The increase in versatility is expressed in the possibility of forming a wear-resistant layer on the surface of parts made of titanium or alloys based on it using materials based on carbon, which are previously applied in the form of paints or pastes on the surface of the workpiece.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Слой покрытия материалов на основе углерода предварительно наносят в виде краски или пасты слоем не менее 0,01 мм на требуемую для формирования износостойкого покрытия поверхность детали из титана или сплава на его основе. Слой менее 0,01 мм технически сложно нанести равномерно. Электроискровое легирование происходит за счет взаимодействия углерода из покрытия с титаном (материалом детали) по механизму СВС, который инициирует искровой разряд, результатом которого является образование в поверхностном слое детали карбида и нитрида титана, что увеличивает твердость упрочненного слоя. Для предотвращения перегрева детали вследствие значительного тепловыделения, образующегося в ходе протекания процесса, способ предусматривает организацию охлаждения путем подачи в зону контакта электрода-анода и детали негорючего газа (или смеси газов) или невоспламеняющейся (негорючей) жидкости. Способ подачи выбирается из условий доступности - продувка, распыление, смачивание и др. Для формирования упрочненного слоя, содержащего наряду с карбидом и нитридом титана другие фазы, способ предусматривает использование в качестве электрода-анода любого электропроводящего материала. Применение в качестве электрода-анода меди и сплавов на ее основе позволяет дополнительно легировать поверхностный слой медью, что повышает его пластичность. Использование в качестве электрода-анода ферросплавов позволяет формировать поверхностный слой, содержащий наряду с карбидом и нитридом титана, другие фазы: применение феррохрома способствует появлению в упрочненном слое дополнительно карбидов и нитридов хрома, ферробор формирует дополнительно бориды железа в упрочненном поверхностном слое.The coating layer of carbon-based materials is preliminarily applied in the form of paint or paste with a layer of at least 0.01 mm onto the surface of the part made of titanium or an alloy based on it required for forming a wear-resistant coating. A layer of less than 0.01 mm is technically difficult to apply evenly. Spark alloying occurs due to the interaction of carbon from the coating with titanium (the material of the part) by the SHS mechanism, which initiates a spark discharge, which results in the formation of titanium carbide and titanium nitride in the surface layer of the part, which increases the hardness of the hardened layer. To prevent overheating of the part due to significant heat generated during the process, the method provides for the organization of cooling by feeding into the contact zone of the anode electrode and the part of a non-combustible gas (or gas mixture) or non-flammable (non-combustible) liquid. The method of supply is selected from the conditions of availability — blowing, spraying, wetting, etc. To form a hardened layer containing other phases along with titanium carbide and nitride, the method involves the use of any electrically conductive material as an anode. The use of copper and alloys based on it as an anode electrode makes it possible to additionally alloy the surface layer with copper, which increases its ductility. The use of ferroalloys as an anode electrode allows the formation of a surface layer containing, along with titanium carbide and nitride, other phases: the use of ferrochrome contributes to the appearance of additional chromium carbides and nitrides in the hardened layer, and ferroboron additionally forms iron borides in the hardened surface layer.
Поскольку процесс электроискрового легирования осуществляется по механизму СВС, который инициирует искровой разряд, то проведение процесса допускается проводить на различных режимах и установках электроискрового легирования.Since the process of electrospark alloying is carried out by the SHS mechanism, which initiates a spark discharge, the process can be carried out in various modes and installations of electrospark alloying.
Пример. В качестве упрочняемой детали использовали трубку из титанового сплава марки ВТ5 диаметром 22 мм с толщиной стенки 2 мм. На наружную поверхность нанесли пасту, содержащую сажу (элементарный углерод), слоем 0,5-0,8 мм. В качестве электрода-анода применяли медный электрод. Упрочнение проводили на установке ЭФИ- 46А на различных режимах (напряжение холостого хода 15-190 В, ток короткого замыкания 3,5-4,5 А). Упрочненный поверхностный слой содержал, наряду с карбидом, нитридом и карбонитридом титана, медь. Твердость слоя составила 71-72 HRC, глубина слоя находилась в пределах 1,0-1,5 мм.Example. As a hardened part, a VT5 titanium alloy tube with a diameter of 22 mm and a wall thickness of 2 mm was used. A paste containing soot (elemental carbon) was applied to the outer surface with a layer of 0.5-0.8 mm. A copper electrode was used as the anode electrode. Hardening was performed on an EFI-46A installation in various modes (open circuit voltage 15–190 V, short circuit current 3.5–4.5 A). The hardened surface layer contained, along with carbide, nitride and titanium carbonitride, copper. The hardness of the layer was 71-72 HRC, the depth of the layer was in the range of 1.0-1.5 mm.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015137278A RU2621750C2 (en) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | Method of forming a wear-resistant layer on the surface of a detail of titane or titanium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015137278A RU2621750C2 (en) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | Method of forming a wear-resistant layer on the surface of a detail of titane or titanium alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015137278A RU2015137278A (en) | 2017-03-10 |
RU2621750C2 true RU2621750C2 (en) | 2017-06-07 |
Family
ID=58454195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015137278A RU2621750C2 (en) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | Method of forming a wear-resistant layer on the surface of a detail of titane or titanium alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2621750C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2732843C1 (en) * | 2019-05-24 | 2020-09-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Method of electrospark alloying of metal products surface |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU58059U1 (en) * | 2006-06-13 | 2006-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" (ГОУ УГТУ-УПИ) | PROTECTED COATED METAL PIPE |
RU2349432C2 (en) * | 2007-03-15 | 2009-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Cyanidation method of steel or titanic products |
RU2367724C1 (en) * | 2008-07-25 | 2009-09-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный технологический университет "Московский институт стали и сплавов" | Method of making dispersion-nanoparticle strengthened coatings |
US20110135845A1 (en) * | 2008-08-06 | 2011-06-09 | Akihiro Goto | Electrical discharge surface treatment method |
RU2454311C2 (en) * | 2009-04-21 | 2012-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") | Method of producing titanium disk with titanium carbine coating |
-
2015
- 2015-09-01 RU RU2015137278A patent/RU2621750C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU58059U1 (en) * | 2006-06-13 | 2006-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" (ГОУ УГТУ-УПИ) | PROTECTED COATED METAL PIPE |
RU2349432C2 (en) * | 2007-03-15 | 2009-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Cyanidation method of steel or titanic products |
RU2367724C1 (en) * | 2008-07-25 | 2009-09-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный технологический университет "Московский институт стали и сплавов" | Method of making dispersion-nanoparticle strengthened coatings |
US20110135845A1 (en) * | 2008-08-06 | 2011-06-09 | Akihiro Goto | Electrical discharge surface treatment method |
RU2454311C2 (en) * | 2009-04-21 | 2012-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") | Method of producing titanium disk with titanium carbine coating |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бойцов А.Г. и др. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами. - М.: Машиностроение, 1991, с. 72-75, 140. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2732843C1 (en) * | 2019-05-24 | 2020-09-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Method of electrospark alloying of metal products surface |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015137278A (en) | 2017-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8203095B2 (en) | Method of using a thermal plasma to produce a functionally graded composite surface layer on metals | |
JPH0633451B2 (en) | Surface treatment method of work piece | |
RU2650222C2 (en) | Plasma spraying method | |
US3503787A (en) | Method of making refractory aluminum nitride coatings | |
WO2016042079A1 (en) | Device for forming coatings on surfaces of a component, band-shaped material or tool | |
Deen et al. | Improved corrosion resistance of air plasma sprayed WC-12% Co cermet coating by laser re-melting process | |
Cheng et al. | Improvement in corrosion resistance of a nodular cast iron surface modified by plasma beam treatment | |
RU2621750C2 (en) | Method of forming a wear-resistant layer on the surface of a detail of titane or titanium alloy | |
Paustovskii et al. | Optimization of the composition, structure, and properties of electrode materials and electrospark coatings for strengthening and reconditioningof metal surfaces | |
RU2686505C1 (en) | Method of plasma processing of metal products | |
RU2409700C1 (en) | Procedure of nitriding in plasma of glow discharge | |
Chen et al. | Heat treatment induced intermetallic phase transition of arc-sprayed coating prepared by the wires combination of aluminum-cathode and steel-anode | |
Alexander et al. | Influence of carbon content of WC-Co electrode materials on the wear resistance of electrospark coatings | |
Baek et al. | A Study on Micro-Structure and Wear Behavior of AISI M4 and CPM15V Deposited by Laser Melting | |
JP6324508B2 (en) | Method for forming a sprayed cylinder sliding surface of a crankcase of an internal combustion engine and such a crankcase | |
US6833165B2 (en) | Thermally sprayed coatings | |
Plyatsuk et al. | Ecologically safe process for sulfo-aluminizing steel parts | |
Fauchais et al. | Plasma-transferred arc | |
RU2538227C1 (en) | Nanostructured surfacing wire | |
RU2427666C1 (en) | Procedure for strengthening surface of items of titanium alloys | |
RU2585152C1 (en) | Method of applying iron-tungsten coating on powder of technical ceramics | |
RU2386720C1 (en) | Electric arc spraying method | |
RU2732843C1 (en) | Method of electrospark alloying of metal products surface | |
FI98740C (en) | Method and apparatus for plasma detonation treatment of articles | |
RU2725941C1 (en) | Method of vacuum carbidisation of metal surfaces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180902 |