RU2765559C1 - Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием - Google Patents

Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием Download PDF

Info

Publication number
RU2765559C1
RU2765559C1 RU2021119497A RU2021119497A RU2765559C1 RU 2765559 C1 RU2765559 C1 RU 2765559C1 RU 2021119497 A RU2021119497 A RU 2021119497A RU 2021119497 A RU2021119497 A RU 2021119497A RU 2765559 C1 RU2765559 C1 RU 2765559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
plastic deformation
hardening
deforming
movement
Prior art date
Application number
RU2021119497A
Other languages
English (en)
Inventor
Василий Иванович Калита
Дмитрий Игоревич Комлев
Алексей Александрович Радюк
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН)
Priority to RU2021119497A priority Critical patent/RU2765559C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2765559C1 publication Critical patent/RU2765559C1/ru

Links

Images

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
    • B23H9/04—Treating surfaces of rolls
    • 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
    • B24B39/04—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к формированию коррозионно- и износостойких покрытий с высокой плотностью и твердостью. Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием включает равномерное перемещение покрытия относительно деформирующего элемента, при этом два деформирующих элемента располагают напротив друг друга и воздействуют на покрытие через поверхности, повторяющие кривизну поверхности покрытия, с давлением прессования 1-10 кг/мм2 при относительной скорости перемещения между деформирующими элементами и покрытием 1-3 м/с и подачей защитного газа в зону деформации. Технический результат – получение покрытия со 100% плотностью и микротвердостью, равной микротвердости исходного монолитного материала, используемого для напыления покрытия. 2 ил., 5 пр.

Description

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к формированию коррозионно- и износостойких покрытий с высокой плотностью и твердостью.
Известен «СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ПАР ТРЕНИЯ». RU 2210626 С1 МПК С23С 28/00 (2006.01). Авторы: Холопов Ю.В., Лазарев С.Ю. Данное изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для упрочнения поверхностей деталей, в частности в способах формирования антифрикционных покрытий на металлических поверхностях пар трения. Способ заключается в том, что на поверхность пары трения после ее пластического деформирования ультразвуком наносят слой из высокопрочных композиционных материалов электроискровым методом или плазменным напылением, подвергают нанесенный слой пластическому деформированию ультразвуком, после чего наносят слой из высокодисперсных природных минералов, который также подвергают пластическому деформированию ультразвуком. Использование изобретения обеспечивает повышение износостойкости поверхности и увеличение долговечности пар трения. Однако процесс протекает при температурах не выше 100°С, что не позволяет повысить когезию покрытия.
Известен способ обработки плазменного вольфрамового покрытия на плоской подложке цилиндрическим инструментом диаметром 12 мм, вращающимся со скоростью 400-600 об/мин и перемещающимся с линейной скоростью вдоль поверхности покрытия 50 мм/минуту, Давление инструмента на покрытие до 20 кГ/мм2. Плоский торец инструмента пластически деформирует покрытие, повышая его плотность. Таким способом не удается обрабатывать цилиндрические детали с покрытиями. Hiroyasu Tanigawa, Kazumi Ozawa, Yoshiaki Morisada, Sanghoon Noh, Hidetoshi Fujii. Modification of vacuum plasma sprayed tungsten coating on reduced activation ferritic/martensitic steels by friction stir processing. Fusion Engineering and Design 98-99 (2015) 2080-2084.
Известен способ повышения прочности детали с покрытием, RU 2625619 С1 МПК В24В 39/00 (2006.01) Заявка: 2016139914, 2016.10.10 Авторы: Бледнова Жесфина Михайловна (RU), Бадаев Эътибар Юсиф Оглы (RU), Дмитренко Дмитрий Валерьевич (RU). Способ обработки цилиндрической детали (Рис. 1, поз.1) с покрытием (поз.2) поверхностно-пластическим деформированием реализуется путем обкатки деформирующим элементом (поз.3), отличающийся тем, что поверхностно-пластическое деформирование совмещают с последующим упрочнением покрытия ультразвуковой обработкой упрочняющим элементом (поз.4) с частотой колебаний 18-22 кГц, при этом расстояние между деформирующим и упрочняющим элементами составляет 10-30 мм, линейная скорость перемещения пятна деформации деформирующих и упрочняющих элементов 50-100-10-3 м/с при продольной подаче 0,08-0,12 мм/об., сила прижима деформирующего элемента составляет 50-3000 Н (Р1), а упрочняющего элемента составляет 100-1000 Н (Р2).
Этот источник является наиболее близким к способу упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием, его взяли в качестве прототипа.
Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием, реализуемый в прототипе имеет недостатки. Деформирование осуществляется при температурах не выше 100°С, что определяет механические свойства покрытия не более 20% от свойств исходного монолитного материала. При таких температурах деформации напыленные частицы, из которых состоит покрытие, не формируют между собой прочной связи.
Задачей изобретения является: создание способа упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно - пластическим деформированием с более высокими механическими свойствами покрытия.
Техническим результатом изобретения является: покрытие со 100% плотностью и микротвердостью равной микротвердости исходного монолитного материала, используемого для напыления покрытия.
Технический результат достигается тем, что цилиндрические изделия с покрытиями подвергаются поверхностно-пластическому деформированию с равномерным перемещением покрытия относительно деформирующего элемента, когда два деформирующих элемента располагаются друг против друга и воздействуют на покрытие через поверхности, повторяющие кривизну поверхности покрытия, при скорости деформирующих элементов относительно покрытия 1-3 м/с, при давлении прессования 1-10 кГ/мм2 и с подачей защитного газа в зону деформации.
Сущность получаемого технического результата заключается в том, что при давлении 1-10 кГ/мм2 двух деформирующих элементов (рис. 2, поз.1 и 2) на покрытие (поз.3), расположенное на цилиндрической поверхности, и перемещающееся с скоростью 1-3 м/с относительно этих деформирующих элементов, разогревается вплоть до температуры 1300°С. При таких температурах происходит интенсивная пластическая деформация. Высокая температура и пластические деформации разрушают оксидные пленки на напыленных частицах и приводят к формированию прочного соединения между ними. Прочность покрытия в этом случае превышает прочность исходного монолитного материала, используемого для напыления покрытия. Подача защитного газа в зону деформации снижает окисление покрытия кислородом окружающей атмосферы.
Пример 1. Плазменное никелевое покрытие толщиной 300 мкм, напыленное на стальной пруток подвергли обработке двумя инструментами из быстрорежущей стали при следующих параметрах:
Давление прессования покрытия: 1 кГ/мм2.
Линейная скорость перемещения покрытия относительно инструментов: 1 м/с. Подача газа аргона 4 л/мин.
Получено покрытие со 100% плотностью, микротвердость покрытия 350 кГ/мм2
Пример 2. Плазменное никелевое покрытие толщиной 300 мкм, напыленное на стальной пруток подвергли обработке двумя инструментами из быстрорежущей стали при следующих параметрах:
Давление прессования покрытия: 3 кГ/мм2.
Линейная скорость перемещения покрытия относительно инструментов: 1,5 м/с. Подача газа аргона 6 л/мин.
Получено покрытие со 100% плотностью, микротвердость покрытия 310 кГ/мм2
Пример 3. Плазменное никелевое покрытие толщиной 300 мкм, напыленное на стальной пруток подвергли обработке двумя инструментами из быстрорежущей стали при следующих параметрах:
Давление прессования покрытия: 5 кГ/мм2.
Линейная скорость перемещения покрытия относительно инструментов: 2 м/с. Подача газа аргона 8 л/мин.
Получено покрытие со 100% плотностью, микротвердость покрытия 290 кГ/мм2
Пример 4. Плазменное никелевое покрытие толщиной 300 мкм, напыленное на стальной пруток подвергли обработке двумя инструментами из быстрорежущей стали при следующих параметрах:
Давление прессования покрытия: 7 кГ/мм2.
Линейная скорость перемещения покрытия относительно инструментов: 2,5 м/с. Подача газа аргона 8 л/мин.
Получено покрытие со 100% плотностью, микротвердость покрытия 275 кГ/мм2
Пример 5. Плазменное никелевое покрытие толщиной 300 мкм, напыленное на стальной пруток подвергли обработке двумя инструментами из быстрорежущей стали при следующих параметрах:
Давление прессования покрытия: 10 кГ/мм2.
Линейная скорость перемещения покрытия относительно инструментов: 3 м/с. Подача газа аргона 8 л/мин.
Получено покрытие со 100% плотностью, микротвердость покрытия 260 кГ/мм2.

Claims (1)

  1. Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием, включающий равномерное перемещение покрытия относительно деформирующего элемента, отличающийся тем, что два деформирующих элемента располагают напротив друг друга и воздействуют на покрытие через поверхности, повторяющие кривизну поверхности покрытия, с давлением прессования 1-10 кг/мм2 при относительной скорости перемещения между деформирующими элементами и покрытием 1-3 м/с и подачей защитного газа в зону деформации.
RU2021119497A 2021-07-02 2021-07-02 Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием RU2765559C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119497A RU2765559C1 (ru) 2021-07-02 2021-07-02 Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119497A RU2765559C1 (ru) 2021-07-02 2021-07-02 Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765559C1 true RU2765559C1 (ru) 2022-02-01

Family

ID=80214554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021119497A RU2765559C1 (ru) 2021-07-02 2021-07-02 Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765559C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1797221A1 (ru) * 1991-01-09 1996-07-27 Белгородский технологический институт строительных материалов Способ упрочняющей обработки деталей и устройство для его осуществления
RU2174903C2 (ru) * 1999-06-07 2001-10-20 Хабаровский государственный технический университет Устройство для упрочняюще-чистовой обработки отверстий
RU2348504C1 (ru) * 2008-01-21 2009-03-10 Николай Михайлович Бобровский Устройство для обработки поверхностным пластическим деформированием
RU2625619C1 (ru) * 2016-10-10 2017-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ повышения прочности детали с покрытием

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1797221A1 (ru) * 1991-01-09 1996-07-27 Белгородский технологический институт строительных материалов Способ упрочняющей обработки деталей и устройство для его осуществления
RU2174903C2 (ru) * 1999-06-07 2001-10-20 Хабаровский государственный технический университет Устройство для упрочняюще-чистовой обработки отверстий
RU2348504C1 (ru) * 2008-01-21 2009-03-10 Николай Михайлович Бобровский Устройство для обработки поверхностным пластическим деформированием
RU2625619C1 (ru) * 2016-10-10 2017-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ повышения прочности детали с покрытием

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Varis et al. Optimization of HVOF Cr3C2NiCr coating for increased fatigue performance
Courbon et al. Near surface transformations of stainless steel cold spray and laser cladding deposits after turning and ball-burnishing
CN110091129B (zh) 大面积平面涂层复合强化方法
RU2765559C1 (ru) Способ упрочнения цилиндрического изделия с покрытием поверхностно-пластическим деформированием
CN112756707A (zh) 一种超高强度不锈钢齿轮表面复合强化方法
Yilbas et al. Laser treatment and PVD TiN coating of Ti–6Al–4V alloy
JP5202024B2 (ja) 硬質皮膜の形成方法
US5759641A (en) Method of applying strengthening coatings to metallic or metal-containing surfaces
Abdalla et al. Changing in fatigue life of 300 M bainitic steel after laser carburizing and plasma nitriding
JPH01266309A (ja) 高力ボルト摩擦接合法
Kuhlenkötter et al. Investigation of compaction by ring rolling on thermal sprayed coatings
RU2709550C1 (ru) Способ получения упрочненного никельхромборкремниевого покрытия на металлических деталях
Schnick et al. Laser shock processing of Al-SiC composite coatings
GB2295400A (en) Blade and manufacture thereof using high velocity flame spraying
Soboleva et al. The effect of load during frictional treatment with a DBN indenter on the surface finish of the NiCrBSi–Cr3C2 laser clad coating
Blumenstein et al. The metal surface layer mechanical condition transformation in machining processes
RU2677906C1 (ru) Способ комбинированного упрочнения поверхностей деталей
RU2667571C1 (ru) Способ повышения износостойкости деталей центробежного насоса
CN206527171U (zh) 一种拉丝装置
SU1475975A1 (ru) Способ лазерной химико-термической обработки стальных изделий
Sahoo et al. Influence of process parameters during the friction surfaced deposition of inconel 718 over AISI 1045 carbon steel substrate
RU2440223C1 (ru) Способ восстановления детали электроконтактной приваркой
Ageev et al. Of combined electric arc coatings
Azarmi et al. Mechanical and microstructural properties of post-treated ZnAl4 sprayed coatings using twin wire arc spraying
SU1504070A1 (ru) Способ нанесени металлических покрытий