со елcoke
со со юso co
СП Изобретение относ тс к области лсфсшковой металлургии и может быт использовано дл получени пористы покрытий из металлических порошков Изввсте способ получени покры тий , включающий формование порошке вого сло на поверхности детали и его последующее спекание. Приложение при спекании внешнего активи pyioaero давлени позвол ет повысить физико-механические свойства покрыти и его прочность сцеплени с основой. Высоких физико- мехайичес ких свойств можно достичь, примен прием формовани сло покрыти с помощью высокоэнергетического импульсного воздействи , наприыёр взрывное,ударное прессование fl. Этот спос рб Г примен руг в основном дл нанесени покрытий на детали простой .формы.Кроме того, применение высоких давлений усложн ет процесс формировани слоев высокой пористости. Известен также способ магнитноимпульсного прессовани порошков, включающий размещение поро&ка в полость электропровод шей оболочки и его обжим за счет деформдиии оболочки в импульсном магнитном поле и дуктора 2.Указанный способ позвол Ъолучать порошковые покрыти на детал х. Однако ой не обеспечивает высокой прочности сцеплени слоев из-за слабого нагрева порошка в момент прессовани , .т.к. оболо ка экранирует импульсное магнитное поле. того, имеютс трудности , св занные с удгшением оболочки после прессовани . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению вл етс способ получени порибтых покрытий из металлического nop., .включаищий нанесение сло последнего на основу из компактного материала путем формовани и нагрев. Дл получени пористого покрыти слой из порсшка Формуют ишикерным литьем или прессованием смеси с порообразу « цими добавками 3.Существенным недостатком данного способа вл етс низка прочность сцеплени покрыти с основой вследствие малой истинной площади контак та частиц в пограничной зоне. Целью описываемого изобретени вл етс повышение прочности сцеплени покрыти за счет увеличени его плотности на границе с основой а следовательно, площади контакта в этой зоне. Эта цель достигаетс тем, что в способе получени пористых покрытий из металлического порошка, включающем нанесение сло последнего на основу из компактного материала путем формовани и нагрев, после наг-« рева оС5чаествл ют обработку импульсным магнитным полем с частотой, не превышающей , 1 .o.y.fr где р 4 -10 гн/м , у удельна электропроводность ПОРОШКОВОГО сло ; ti - высота .сло . Описываемый способ заключаетс в следующем. Деталь с порошковым слоем устанавливают в рабрчей зоне индуктора, подсоединенного к емкостному накопителю магнитно-импульснОй установки. Разр дный ток, проход через индуктор, генерирует первичное магнитное поле, которое обуславливает возникновение в порошковом слое пондеромоторных сил, направленных в сторону основани . Распределение электромагнитного давлени в слое при гармоническом процессе разр да приближенно оцениваетс формулой Р {н5-н2(2), (1, . где HQ, И) напр женность магнитного пол соответственно на поверхности сло и на рассто нии от поверхности. Функци В(2) с увеличением убывает по экспоненциальному законуt () где ,Q - глубина скин-сло покрыти ; u s2Jff - кругова частота разр дных колебаний - удельна электропроводность порошкового сло . При 2 «Г функци Р практически и. Н равна величине о о . Таким образом , воздействие на порошковый слой магнитного пол приводит к неравномерному уплотнению сло по высоте у поверхности уплотнени практически не произойдет, у границы же с основанием оно будет максимальным. Часть порошкового сло , расположенного за пределами .скин-сло будет уплотн тьс равномерно вследствиетого , что давление здесь практически посто нно. Следовательно, дл придани всему порошковому слою высотой 1i градиента пористости необходимо предусмотреть соблюдение услови tf 1i, из которого определ етс частотный диапазон разр дных колебаний f В случае, если f«1/J y-Ь, т.е; глубина проникновени тока f (скин-слой значительно превышает толщину Ь , затухание электромагни ного пол .в.слое мало, что приводи к уменьшению да влени на границе с с основой. Поэтому в данном случае порошковый слой следует подвергать многократному магнитно-импульсному воздействию. При поглощении электромагнитной волны металлом происходит его разо рев вихревыми токами. В пределах г бины проникновени тока f выдел етс основна дол джоулава тепла (86-88% ), что дает основание допус тить, что в слое сГ выдел етс вс теплова энерги . Активна удельна поверхностна мощность, поглощаема средой, равна где - удельное сопротивление, С доугой стороны, эта мощность входит в уравнение теплопроводност |I,JA,J.l), (Я dx d 3zV где С - удельна теплоемкость; V - плотность сло ; t - врем . Если учесть кратковременность процесса нагрева и высокую удельну мощность, то в выражении (5 ) вли н теплопроводности можно пренебречь , использу (4) и (5.), нахо дим: r c,v f dt откуда получаем нижеследующее выражение дл температуры нагрева сло в конце действи импульса электромагнитного пол длительност С Vi ifel-Te т,(т} где TQ - начальна температура; ЛТ - приращение температуры в результате воздействи импульса мг1гнитного пол длительностью о. Удельное электросопротивление пористого порошкового сло можно определить из выргшени у, Г(--П/2) Здесь if - удельное электросопротивление материала порошка; П - пористость порсх кового сло . Например,при напр женности пол И 2-10 А/М, частоте f « 20 кГц и длительности импульса f (1-5) дл пористого бронзового сло (П 30% ) находим ДТ - 350-850°К. Таким образом, осуществление одного разр да приводит к значительному росту температуры покрыти . Следовательно, если перед магнитноимпульсным воздействием порошковый Слой, нагрет до температуры в диапазоне от Т - дт до Трд, то магнитноимпульсна обработка приведет к плавлению порошка (т р,д - температура плавлени материала порсшка. В результате порошковый слой будет сформован наплавкой, при этом его пористость упадет практически до нул . Из вышесказанного следует, что дл получени пористых -покрытий температура предварительного нагрева порошка должна быть ниже значени ТПА -4Т. В случае многократного магнитноимпульсного воздействи (условие «1//Г Хду.Н предварительный нагрев порошка осуществл ют до температуры , не превыи/ающей ТплЦ Т-, ., где Tj - приращение температуры сло при«. i -ом воздействии ; .п - количество воздействий. . И р и А4 е р. Изготавливали биметаллическую втулку с внутренним бронзовым п фошковым слоем Вр ОФ-10 . Дл основы бреши стальную заготовку (Сталь 45 ) с внутренним и наружным диаметром соответственно 55 и 65 мм и высотой 42 мм. Слой ТОЛЩИНОЙ 2,2 мм и пористостью 23% формовали напрессовкой под дав- . лением 25 Ша. Нагрев порошка проводили в индукционной установке ЛПЗ-2-67М индуктором, установленным снаружи. .. . В полость заготовки устанавливали индуктсф магнитно-импульсной установки ИГ-70/5, РПИ, Индукционный нагрев сло произволкли до значени 700-710° К (температура плавлени порошка Бр ОФ-1д равна 1210° К). Далее слой обрабатывали импульсным магнитным полем напр женностью 2-10 А/м при длительности импульса 2 10 с.-Часг тота разр дных колебаний составл ла 12 кГц. В результате было получено покрытие с распределенной пористостью по толщине, равной 23% у свободной поверхности 12% в среднем сечении и 8% у основани . Прочность сцеплени : составл ла 120 МПа.The invention relates to the field of metallurgical metallurgy and can be used to obtain porous coatings from metal powders. There is a method of producing coatings that involves forming a powder layer on the surface of a part and then sintering it. The application of pyioaero pressure during sintering improves the physical and mechanical properties of the coating and its strength of adhesion to the substrate. High physicomechanical properties can be achieved by applying the method of forming a coating layer using a high-energy pulse effect, for example explosive, impact pressing fl. This method is mainly used for coating simple details on molds. In addition, the use of high pressures complicates the formation of high porosity layers. There is also known a method of magnetic pulse pressing of powders, which includes placing a porous & ka in the cavity of an electrically conductive neck sheath and crimping it due to deforming the sheath in a pulsed magnetic field and ductor 2. The above method allows obtaining powder coatings on parts. However, oh does not provide a high adhesion strength of the layers due to the weak heating of the powder at the time of pressing,. The shielding shields a pulsed magnetic field. Moreover, there are difficulties associated with the caking of the shell after pressing. The closest in technical essence and the achieved effect to the described invention is a method of obtaining filamentous coatings from metallic nop., Including the application of a layer of the latter onto a substrate of compact material by molding and heating. To obtain a porous coating, a layer of a powder is molded by an explosive casting or pressing of a mixture with porosity of additives. 3. A significant disadvantage of this method is the low adhesion strength of the coating to the substrate due to the small true contact area of particles in the boundary zone. The purpose of the described invention is to increase the adhesion strength of the coating by increasing its density at the boundary with the substrate and, therefore, the contact area in this zone. This goal is achieved by the fact that in the method of obtaining porous coatings from metal powder, which involves applying a layer of the latter to a substrate made of compact material by molding and heating, after heating, the treatment with a pulsed magnetic field with a frequency not exceeding 1.oyfr where p 4 -10 ng / m, y is the electrical conductivity of the powder layer; ti - height. The described method is as follows. The part with the powder layer is installed in the working zone of the inductor connected to the capacitive drive of the magnetic-pulse installation. The discharge current, the passage through the inductor, generates a primary magnetic field, which causes a ponderomotive force in the powder layer to be directed towards the base. The distribution of the electromagnetic pressure in the layer during the harmonic discharge process is approximately estimated by the formula P {n5-n2 (2), (1, where HQ, I) the magnetic field strength, respectively, on the surface of the layer and at a distance from the surface. Function B (2) decreases with an increase according to the exponential law () where, Q is the depth of the skin layer of the coating; u s2Jff — circular frequency of discharge oscillations — specific electrical conductivity of the powder layer. At 2 "Г functions Р practically and. H is equal to the value of o. Thus, the impact on the powder layer of the magnetic field leads to uneven compaction of the layer along the height at the surface of the compaction practically does not occur, at the border with the base it will be maximum. A part of the powder layer located outside the skin-layer will be compacted uniformly due to the fact that the pressure here is almost constant. Therefore, to make the whole powder layer with a height of 1i porosity gradient, it is necessary to provide for the condition tf 1i, from which the frequency range of discharge oscillations f is determined In case f 1 1 / J y-b, i.e. the current penetration depth f (the skin layer significantly exceeds the thickness b, the attenuation of the electromagnetic field in the layer is small, which leads to a decrease in the pressure at the boundary with the substrate. Therefore, in this case, the powder layer should be subjected to a multiple magnetic pulse effect. When an electromagnetic wave is absorbed by a metal, it is blown up by eddy currents. Within the current penetration bin f, the main portion of Joula's heat is released (86-88%), which allows us to assume that all thermal energy is released in the SG layer. and the specific surface power absorbed by the medium is equal to where is the specific resistance, On the other hand, this power is included in the equation of heat conductivity | I, JA, Jl), (I dx d 3zV where C is the specific heat capacity; V is the layer density; t is If we take into account the short duration of the heating process and the high specific power, then in the expression (5) the influence of heat conduction can be neglected, using (4) and (5.), we find: rc, vf dt from which we get the following expression for the layer heating temperature the end of the pulse of the electromagnetic field duration C Vi ifel-Te t, ( t} where TQ is the initial temperature; LT is the temperature increment as a result of the impact of a 1-minute magnetic field with a duration of about. The specific electrical resistance of the porous powder layer can be determined from the extrusion y, T (- P / 2) Here, if is the specific electrical resistance of the powder material; P - porosity of the porous layer. For example, with a field strength of 2–10 A / M, a frequency f ≈ 20 kHz and a pulse duration f (1–5) for a porous bronze layer (P 30%), we find DT - 350–850 ° K. Thus, the implementation of a single discharge leads to a significant increase in the temperature of the coating. Consequently, if the powder layer is heated to a temperature in the range from T - dt to Tp before the magnetic pulse, then the magnetic pulse treatment will lead to powder melting (tp, d - melting point of the powder material. As a result, the powder layer will be formed by welding, the porosity will drop to almost zero. From the above, it follows that in order to obtain porous coatings, the preheating temperature of the powder must be lower than the TPA-4T value. In the case of multiple magnetic impulse Actions (condition "1 // Г Хду.Н. Preheating of the powder is carried out to a temperature not exceeding Tplc T-,., where Tj is the increment of the temperature of the layer at the" i -th action; .n is the number of influences. Both p and A4 ers. Made a bimetallic bushing with an inner bronze powder layer Bp RP-10. For the base of the gap there was a steel billet (Steel 45) with an inner and outer diameter of 55 and 65 mm and a height of 42 mm, respectively. Layer 2.2 in thickness mm and a porosity of 23% molded by pressing under pressure. 25 Sha. The heating of the powder was carried out in an induction plant LPZ-2-67M with an inductor installed outside. .. The inductance of the magnetic-pulse installation IG-70/5, RPI was installed in the cavity of the workpiece. Induction heating of the layer was induced to a value of 700-710 ° K (the melting point of the powder Br ОФ-1d is equal to 1210 ° К). Then, the layer was treated with a pulsed magnetic field of 2–10 A / m intensity with a pulse duration of 2–10 s. The frequency of discharge oscillations was 12 kHz. As a result, a coating was obtained with a distributed porosity in thickness equal to 23% at the free surface of 12% at an average cross section and 8% at the base. Bonding strength: 120 MPa.
Дл сравнени была изготовлена втулка с порошковым слоем однороднойFor comparison, a sleeve with a uniform powder layer was manufactured.
пористости 23%. Прочность сцеплени в этом случае составл ла 75-78 МПа.porosity of 23%. The adhesion strength in this case was 75-78 MPa.
Таким образом, использование описываемого способа позвол ет повысить прочность сце1шени в 1,6 - 1,7 раза.Thus, the use of the described method makes it possible to increase the strength of the chain by 1.6 - 1.7 times.