RU2759278C1 - Способ наплавки с упрочнением волной деформации - Google Patents
Способ наплавки с упрочнением волной деформации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759278C1 RU2759278C1 RU2020129875A RU2020129875A RU2759278C1 RU 2759278 C1 RU2759278 C1 RU 2759278C1 RU 2020129875 A RU2020129875 A RU 2020129875A RU 2020129875 A RU2020129875 A RU 2020129875A RU 2759278 C1 RU2759278 C1 RU 2759278C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hardening
- metal material
- deposited
- hardness
- surfacing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
- C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу наплавки металлического материала. Осуществляют наплавку стального металлического материала на стальную металлическую подложку и упрочнение наплавленного материала статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации в несколько этапов. На первом этапе упрочнению подвергают наплавленный металлический материал, находящийся при температуре выше 200°С, но ниже температуры рекристаллизации, что способствует повышению его прочности и твердости однородно по всему наплавленному слою. На втором этапе упрочнению подвергают наплавленный металлический материал, находящийся при температуре 100-200°С, что способствует повышению его твердости только на поверхности, т.е. повышение твердости имеет градиентный характер. Кроме того, на третьем этапе упрочнению подвергают остывший наплавленный металлический материал, находящийся при температуре до 100°С, что позволяет дополнительно повысить значение твердости на поверхности наплавленного слоя. Технический результат состоит в уменьшении характерного размера зерен и фазовых элементов и соответственно повышении твердости и прочности наплавленного металлического материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упрочняющей обработке наплавленного металла на поверхности заготовки, применяемой для изготовления и восстановления наплавкой деталей и инструментов.
Наплавка металлического материала - это эффективный способ получения на поверхности изделий слоя с необходимыми свойствами, а также получения первоначальных размеров изношенных или поврежденных деталей.
Известен способ наплавки плавящимся электродом в среде защитных газов, при котором дуга возникает между основным металлом и электродом. Наплавка протекает в условиях автоматической подачи электрода [Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. - М.: Машиностроение, 1985, с. 49-51].
Недостатком такого способа является возникновение остаточных напряжений, как в основном, так и в наплавленном металле, вызывающих образование трещин, а также недостаточная твердость наплавленного слоя, не способная обеспечивать требуемое повышение ресурса наплавленных поверхностей деталей.
Известен способ упрочнения наплавленной быстрорежущей стали, при котором после дуговой наплавки, во время охлаждения наплавленного металла (в температурном интервале от (Мн+80)°С до 200°С, где Мн - температура начала мартенситного превращения наплавленной быстрорежущей стали), проводят упрочняющую чеканку фасонным бойком наплавленного металла с энергией удара от 6 до 7 Дж и последующий локальный высокотемпературный отпуск [Патент №2627837 РФ. Способ изготовления наплавленного биметаллического режущего инструмента.
Бюлл. №23, 2017]. Способ позволяет увеличить твердость и прочность металла, повысить износостойкость режущей части биметаллического инструмента, а также уменьшить энергозатраты на его изготовление.
Недостатком способа является то, что способ используется только для упрочнения тонкого наплавленного слоя толщиной 1-2 мм и не позволяет эффективно упрочнять более глубокий наплавленный слой, полученный, в том числе, многослойной наплавкой.
Известен способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) металлических материалов, при котором происходит формирование упрочненной структуры материала под действием ударных волн деформации, в результате чего на упрочняемой поверхности образуется совокупность пластических отпечатков с определенным размером, перекрытием и кратностью приложения [Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Лазуткин А.Г. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2004. 288 с; Патент №2098259 РФ, МКИ В24В 39/00. Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев. Бюлл. №34, 1997]. При использовании статико-импульсной обработки может быть получен упрочненный поверхностный слой, глубиной от 0,1-0,3 мм до 8-10 мм и твердостью 35-45 HRC.
Известно применение способа статико-импульсной обработки для поверхностно-пластического деформирования заготовок, восстановленных наплавкой [Ли Р.И. Технологии восстановления и упрочнения деталей автотракторной техники: учеб. пособие. // Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2014. - 379 с]. Однако при упрочнении не учитывалась температура упрочняемого материала, что снижает эффективность упрочняющего воздействия ППД.
Целью предложенного изобретения является уменьшение характерного размера зерен и фазовых элементов, повышение твердости и прочности наплавленного металлического материала.
Для достижения поставленной цели предложен способ наплавки металлического материала, при котором реализуется несколько этапов упрочнения статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации при различной температуре наплавленного материала: на первом этапе упрочнению подвергается наплавленный металлический материал, находящийся при температуре выше 200°С, но ниже температуры рекристаллизации, что способствует повышению его прочности и твердости однородно по всему наплавленному слою, а на втором этапе упрочнению подвергается ранее упрочненный наплавленный металлический материал, находящийся при температуре 100-200°С, что способствует повышению его твердости только на поверхности, т.е. повышение твердости имеет градиентный характер, а также возможен вариант, когда на третьем этапе упрочнению подвергается остывший наплавленный металлический материал, ранее упрочненный на первом и втором этапе, находящийся при температуре до 100°С, что позволяет дополнительно повысить значение твердости на поверхности наплавленного слоя, при этом для многослойной наплавки многоэтапное упрочнение статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации с различными температурами может осуществляться послойно или через нескольких слоев.
На фиг. 1 приведена схема осуществления заявленного способа наплавки с упрочнением волной деформации, где:
1 - боек;
2 - волновод;
3 - инструмент - стержневой ролик;
4 - металлическая подложка;
5 - наплавленный металлический материал;
6 - наплавленный металлический материал после упрочнения статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации;
7 - узел для наплавки;
8 - наплавляемая проволока.
Кроме того, на фиг. 1 условно показаны:
Pu - энергия ударных волн деформации,
f - частота ударов,
Pst - статическая сила предварительного поджатая волновода,
S - направление подачи инструмента - стержневого ролика и узла для наплавки.
Механизм волнового деформационного упрочнения статико-импульсной обработкой заключается в следующем. Для упрочнения используется генератор импульсов, обеспечивающий энергию и частоту ударов, основными элементами которого является боек 1 и волновод 2. При упрочнении боек 1 ударяет по волноводу 2 статически поджатому к наплавленному металлическому материалу 5, полученному узлом наплавки 7 на металлической подложке 4 (фиг. 1), в результате в ударной системе боек-волновод генерируются плоские акустические волны, которые характеризуются законом изменения сил (амплитудой волны деформации) во времени, максимальным значением сил, временем действия сил (длительностью волны деформации) и энергией волны деформации. Эти характеристики зависят от геометрии соударяющихся бойка 1 и волновода 2, свойств их материалов и скорости соударения. Период такой волны называют ударным импульсом. Форма ударного импульса, поступающего в очаг деформации, т.е. область контакта инструмента - стержневого ролика 3 с наплавленным металлическим материалом 5, будет определять эффективность динамического нагружения. Предварительное статическое поджатие волновода способствует наиболее полному использованию импульсной нагрузки для пластического деформирования упрочняемого материала. При упрочнении форма ударных импульсов максимально адаптируется к свойствам материала и условиям нагружения, что увеличивает КПД процесса, расширяет технологические возможности обработки, позволяя создавать глубокий упрочненный слой. Технология статико-импульсной обработки ударными волнами деформации позволяет достаточно точно регулировать равномерность упрочнения, создавая как равномерно, так и гетерогенно упрочненную структуру. Создание гетерогенного упрочнения, когда в поверхностном слое чередуются твердые и пластичные участки, позволяет значительно повысить эксплуатационные характеристики упрочненной поверхности.
Упрочнение статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации осуществляется при подаче инструмента - стержневого ролика 3 вдоль наплавленного металлического материала 5.
Для многослойной наплавки упрочнение статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации осуществляется послойно для одного или нескольких слоев.
Для уменьшение характерного размера зерен и фазовых элементов, повышение твердости и прочности наплавленного металлического материала реализуется несколько этапов упрочнения статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации при различной температуре наплавленного материала: на первом этапе упрочнению подвергается наплавленный металлический материал 5, находящийся при температуре выше 200°С, но ниже температуры рекристаллизации, что способствует повышению его прочности и твердости однородно по всему наплавленному слою, а на втором этапе упрочнению подвергается упрочненный на первом этапе наплавленный металлический материал 6, находящийся при температуре 100-200°С, что способствует повышению его твердости только на поверхности, т.е. повышение твердости имеет градиентный характер, а также возможен вариант, когда на третьем этапе упрочнению подвергается остывший наплавленный металлический материал, находящийся при температуре до 100°С, что позволяет дополнительно повысить значение твердости на поверхности наплавленного слоя.
Пример.
Упрочнению статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации подвергались плоские образцы из стали 40, на которые наплавлялся поверхностный слой из материала Stoody 111-G (Mn = 15,5%, С = 2,0%, Cr = 12,5%, остальное Fe, примеси не более 1,0%) в виде проволоки толщиной 1,6 мм, в два слоя. После наплавки наплавленный материал подвергался упрочнению статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации. Для упрочнения использовались стержневые ролики диаметром 10 мм и шириной 40 мм. Нагружение волной деформации осуществлялось с энергией 70 Дж, частотой ударов 10 Гц, при предварительном статическом поджатии волновода 20 кН.
В результате после упрочнения статико-импульсной обработкой на первом этапе в диапазоне температур 200…800°С градиент упрочнения отсутствовал, формировалась одинаковая структура и твердость наплавленного металлического материала по всей толщине наплавленного слоя составила 35…45 HRC (равномерное упрочнение). После упрочнения статико-импульсной обработкой на втором этапе (при 100…200°С) твердость на поверхности наплавленного слоя достигала 50…52 HRC и снижалась по глубине наплавленного слоя до 35…45 HRC (градиентное упрочнение).
Таким образом, с помощью осуществления заявленного способа наплавки с упрочнением металла волной деформации достигается технический результат по уменьшению характерного размера зерен и фазовых элементов, о чем и свидетельствует повышение твердости наплавленного металлического материала.
Источники информации, принятые во внимание
1. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. - М.:, Машиностроение, 1985, с. 49-51
2. Патент №2627837 РФ. Способ изготовления наплавленного биметаллического режущего инструмента. Бюлл. №23, 2017.
3. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Лазуткин А.Г. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2004. 288 с.
4. Патент №2098259 РФ, МКИ В24В 39/00. Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев. Бюлл. №34, 1997.
5. Ли Р.И. Технологии восстановления и упрочнения деталей автотракторной техники: учеб. пособие. // Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2014. - 379 с.
Claims (4)
1. Способ наплавки, включающий наплавку стального металлического материала на стальную металлическую подложку и упрочнение наплавленного материала статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации, отличающийся тем, что упрочнение статико-импульсной обработкой ударными волнами деформации выполняют поэтапно:
- на первом этапе упрочнению подвергают наплавленный материал при температуре выше 200°С, но ниже температуры рекристаллизации,
- на втором этапе – наплавленный материал, упрочненный на первом этапе, при температуре 100-200°С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют третий этап упрочнения наплавленного материала при температуре не выше 100°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129875A RU2759278C1 (ru) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Способ наплавки с упрочнением волной деформации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129875A RU2759278C1 (ru) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Способ наплавки с упрочнением волной деформации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2759278C1 true RU2759278C1 (ru) | 2021-11-11 |
Family
ID=78607198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020129875A RU2759278C1 (ru) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Способ наплавки с упрочнением волной деформации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2759278C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794078C1 (ru) * | 2022-05-06 | 2023-04-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Способ восстановления рабочей гравюры штампового инструмента |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU387005A1 (ru) * | 1972-02-14 | 1973-06-21 | Способ термомеханической обработки металлопокрытий | |
SU1825682A1 (en) * | 1991-03-12 | 1993-07-07 | Kurgansk Mashino Str | Process of arc welding and surfacing |
RU2483120C1 (ru) * | 2012-05-22 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Способ упрочнения наплавленной быстрорежущей стали |
RU2627837C1 (ru) * | 2016-02-24 | 2017-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Способ изготовления наплавленного биметаллического режущего инструмента |
-
2020
- 2020-09-10 RU RU2020129875A patent/RU2759278C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU387005A1 (ru) * | 1972-02-14 | 1973-06-21 | Способ термомеханической обработки металлопокрытий | |
SU1825682A1 (en) * | 1991-03-12 | 1993-07-07 | Kurgansk Mashino Str | Process of arc welding and surfacing |
RU2483120C1 (ru) * | 2012-05-22 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Способ упрочнения наплавленной быстрорежущей стали |
RU2627837C1 (ru) * | 2016-02-24 | 2017-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Способ изготовления наплавленного биметаллического режущего инструмента |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.В.КИРИЧЕК и др. "Возможности аддитивно-субтрактивно-упрочняющей технологии", Вестник Брянского государственного технического университета, N4 (52), 2016, с.151-158. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794078C1 (ru) * | 2022-05-06 | 2023-04-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Способ восстановления рабочей гравюры штампового инструмента |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dragobetskii et al. | Excavator bucket teeth strengthening using a plastic explosive deformation | |
Lesyk et al. | Combining laser transformation hardening and ultrasonic impact strain hardening for enhanced wear resistance of AISI 1045 steel | |
CN100560748C (zh) | 一种延长链篦机关键零部件寿命的复合处理方法 | |
RU2354715C1 (ru) | Способ упрочнения деталей из конструкционных материалов | |
KR101170248B1 (ko) | 쇼트 피닝용 투사재의 재료, 마무리선, 제조 방법 및 쇼트 피닝용 투사재 | |
Qutaba et al. | A review on peening processes and its effect on surfaces | |
KR20190041729A (ko) | 프레스 금형의 표면 강화 방법 | |
Ushakov et al. | Formation of surface properties of VT18u titanium alloy by laser pulse treatment | |
RU2759278C1 (ru) | Способ наплавки с упрочнением волной деформации | |
CN1086632C (zh) | 制造和重新调整浇铸辊的方法 | |
US5759641A (en) | Method of applying strengthening coatings to metallic or metal-containing surfaces | |
RU2627837C1 (ru) | Способ изготовления наплавленного биметаллического режущего инструмента | |
Kashani et al. | Improvement of wear resistance of hot working tool steel by hardfacing Part 2–Case study | |
RU2688792C1 (ru) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях титановой пластины | |
RU2755081C1 (ru) | Устройство для наплавки с упрочнением волной деформации | |
RU2613266C1 (ru) | Способ изготовления молотка для шредерной установки | |
RU2792101C1 (ru) | Способ упрочнения деревообрабатывающего инструмента, изготовленного из хромистых и хромо-кремнистых сталей | |
RU2752056C1 (ru) | Способ упрочнения сварных швов | |
Koch et al. | A metallurgical analysis of laser-clad H13 | |
SU1475975A1 (ru) | Способ лазерной химико-термической обработки стальных изделий | |
RU2795954C1 (ru) | Способ упрочнения режущих частей культиваторных лап | |
RU2796029C1 (ru) | Способ упрочнения режущих частей культиваторных лап | |
RU2304185C1 (ru) | Способ нанесения упрочняющего покрытия с армирующим эффектом | |
Dombrovskii | Effect of plasma heat treatment of the surface on the strength of steel structures | |
EP3635150B1 (de) | Verfahren zum behandeln der oberflaechen von aus einem stahlwerkstoff bestehenden formteilen für giessformen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |