UA19967U

UA19967U - Method for obtaining composite electroarc coatings

Info

Publication number: UA19967U
Application number: UAU200605358U
Authority: UA
Inventors: Serhii Ivanovych Markovych; Vasyl Ivanovych Pokhmurskyi; Oleksandr Yosypovych Mazheiko; Mykhailo Mykhailovych Student
Original assignee: H V Karpenko Physical And Mech; Univ Kirovohrad Nat Technical
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2007-01-15

Abstract

A method for obtaining composite electroarc coatings comprises electroarc scattering of two heterogeneous electrode materials. As one of electrode conductors low carbon steel is selected, which hardness does not exceed 1500 MPa, and as second one powdered wire of system of alloying Fe-Cr-B-C is selected.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до одержання композиційних газотермічних покриттів одержаних шляхом 2 електродугового напилення двома різнорідними електродними дротами і може бути використана для підвищення зносостійкості деталей машин.The useful model refers to the production of composite gas-thermal coatings obtained by 2 electric arc spraying with two dissimilar electrode wires and can be used to increase the wear resistance of machine parts.

Відомий спосіб одержання композиційних покриттів шляхом плазмового напилення композиційних порошків |11.A known method of obtaining composite coatings by plasma spraying of composite powders |11.

Таким чином можна формувати плазмові покриття із композиційних та конгломерованих порошків. Однак такі порошкові суміші дуже дорогі і використовуються лише для відповідальних деталей в окремих випадках.In this way, it is possible to form plasma coatings from composite and conglomerated powders. However, such powder mixtures are very expensive and are used only for critical parts in individual cases.

Відомий також спосіб одержання композиційних електродугових покриттів шляхом нанесення покрить розпиленням двох різнорідних дротів. Таким чином одержують покриття алюміній-цинк, алюміній-олово, алюміній-бронза так звані псевдосплави |2). Найбільш близьким до запропонованого по технічній суті є спосіб одержання композиційного покриття, який передбачає нанесення покриття електродуговим розпиленням суцільного дроту 65 та композиційного дроту Алюнік 7/2, який складається із алюмінієвої оболонки та серцевини 72 Із нікелевих дротинок |З). В процесі плавлення композиційного дроту між оболонкою алюмінію та дротинками із нікелю проходить екзотермічна реакція ЗМіїАЇ-Мі зА! з виділенням додаткового тепла. Це підвищує міцність зчеплення покрить із металевою основою. Однак зносостійкість такого покриття є невисокою і тому такі покриття використовуються лише як підшар для наступного нанесення зносостійких покрить, які без підшару легко відшаровуються від металевої основи внаслідок високого рівня залишкових напружень розтягу у твердому, зносостійкому покритті.A method of obtaining composite electric arc coatings by spraying two dissimilar wires is also known. In this way, aluminum-zinc, aluminum-tin, aluminum-bronze, so-called pseudoalloys |2) are coated. The closest to the proposed one in terms of technical essence is the method of obtaining a composite coating, which involves applying a coating by electric arc spraying of solid wire 65 and composite wire Alyunik 7/2, which consists of an aluminum shell and a core 72 of nickel wires |Z). In the process of melting the composite wire, an exothermic reaction takes place between the aluminum sheath and the nickel wires! with the release of additional heat. This increases the adhesion strength of coatings to the metal base. However, the wear resistance of such a coating is not high, and therefore such coatings are used only as an underlayer for the subsequent application of wear-resistant coatings, which without an underlayer easily peel off from the metal base due to the high level of residual tensile stresses in the hard, wear-resistant coating.

Жоден із відомих способів не забезпечує достатньої адгезії електродугових покрить та їх високої зносостійкості в умовах граничного тертя та абразивного зношування.None of the known methods provides sufficient adhesion of electric arc coatings and their high wear resistance in conditions of extreme friction and abrasive wear.

Мета корисної моделі - підвищення зносостійкості деталей машин.The purpose of the useful model is to increase the wear resistance of machine parts.

Вказана мета досягається тим, що згідно способу, який включає нанесення покриття електродуговим способом двома різнорідними електродними дротами, один електродний дріт вибирають із суцільного дроту м'якої сталі, шо твердість якої не перевищує 1500МПа, а другий порошковий дріт (ПД) системи легування Ре-Ст-В-С.The specified goal is achieved by the fact that according to the method, which includes applying the coating by the electric arc method with two dissimilar electrode wires, one electrode wire is selected from a solid wire of mild steel, the hardness of which does not exceed 1500 MPa, and the second powder wire (PD) of the Re alloying system St-V-S.

При напиленні композиційних покрить із двох різнорідних дротів - суцільного м'якого дроту та порошкового системи легування Ре-Ст-В-С на стальній основі формується покриття, яке має типову ламелеподібну основу; розплавлені краплини, які формуються із розплаву суцільного і порошкового дротів, вдаряючись об поверхню в стальної основи, сильно сплющуються, кристалізуючись на ній. Краплини, що сформовані із розплаву Ге) електродного дроту м'якої сталі та порошкового дроту, летять окремо до підложки не взаємодіючи між собою в розплавленому стані. Тому структура покриття являє собою два різні каркаси із м'якої матриці, краплин м'якої о сталі СвО8 та твердої матриці із краплин порошкового дроту. При нанесенні газотермічних покрить в них дФ) виникають великі напруження розтягу, які при товщині 2 0,5мм можуть викликати появу мікротріщин і, якWhen sputtering composite coatings from two dissimilar wires - a solid soft wire and a Re-St-V-C alloying powder system on a steel base, a coating is formed that has a typical lamellar base; molten droplets formed from the melt of solid and powder wires, hitting the surface of the steel base, flatten strongly, crystallizing on it. The droplets formed from the molten Ge) of the mild steel electrode wire and the powdered wire fly separately to the substrate without interacting with each other in the molten state. Therefore, the structure of the coating is two different frameworks made of a soft matrix, drops of soft steel SvO8, and a hard matrix of powder-coated wire drops. When gas-thermal coatings are applied, large tensile stresses occur in them, which at a thickness of 2 0.5 mm can cause the appearance of microcracks and, as

Зо наслідок, відшарування покриття, особливо це стосується твердих зносостійких покрить. Наявність у покритті -- двох каркасів м'якої та твердої матриці приводить до різкої релаксації напружень розтягу у м'які складові покриття. Тому рівень напружень розтягу у таких композиційних покрить є низьким, який нездатний викликати появу мікротріщин у покритті та його відшаровування від основи. В той же час тверда матриця із порошкового « дроту забезпечує високу зносостійкість покриття в умовах граничного тертя та абразивного зношування. 50 Приклад: наносили електродугове композиційне покриття із двох різнорідних електродних дротів діаметром З с 2мм - один електрод: м'який суцільно тягнутий дріт СвО8, другий електрод - порошковий дріт із стальною )» оболонкою системи Ре-Ст-В-С (Ге-75,595, Ст-20905, В-495, С-0,590). Процес електродугового напилення проводили при наступних режимах: напруга на дузі Ш-32В, струм дуги І-150А, дистанція напилення І -150мм, тиск розпилюючого повітря Р-О,6МПа. Композиційне покриття товщиною 1мм наносили на основу із сталі 45 (НКС-30).As a result, peeling of the coating, especially this applies to hard wear-resistant coatings. The presence of two frames of a soft and hard matrix in the coating leads to a sharp relaxation of tensile stresses in the soft components of the coating. Therefore, the level of tensile stresses in such composite coatings is low, which is unable to cause the appearance of microcracks in the coating and its delamination from the base. At the same time, the hard matrix made of powdered wire ensures high wear resistance of the coating in conditions of extreme friction and abrasive wear. 50 Example: an electric arc composite coating was applied from two dissimilar electrode wires with a diameter of 2 mm - one electrode: a soft, continuously drawn SvO8 wire, the second electrode - a powder wire with a steel shell of the Re-St-V-S system (Ge-75,595 , St-20905, B-495, C-0.590). The process of electric arc spraying was carried out under the following conditions: arc voltage Sh-32V, arc current I-150A, spraying distance I-150mm, spraying air pressure R-O, 6MPa. A composite coating with a thickness of 1 mm was applied to a base made of steel 45 (NKS-30).

Напилене покриття має типову ламелеподібну будову. М'яка матриця складається із витягнутих - блюдцеподібних здеформованих закристалізованих краплин розплаву дроту Сво8 та твердої матриці краплин (се) розплаву порошкового дроту. Фазовий аналіз покриття свідчить, що в ньому є 5-1095 оксидів заліза та незначна кількість оксиду бору В2Оз. Високу мікротвердість твердої матриці забезпечує велика кількість легованих о хромом боридів заліза Ре2В.The sprayed coating has a typical lamellar structure. The soft matrix consists of elongated - saucer-shaped, deformed, crystallized droplets of the Svo8 wire melt and a hard matrix of droplets (se) of the powder wire melt. Phase analysis of the coating shows that it contains 5-1095 iron oxides and a small amount of boron oxide B2Oz. The high microhardness of the solid matrix is ensured by a large number of chromium-doped iron borides Re2B.

Ге»! 20 Міцність зчеплення покриття з основою «40МпПа, мікротвердість м'якої матриці 1500-2000МПа, мікротвердість твердої матриці - 7000-12000МПа, середня мікротвердість -4ОНКС. т Випробування на зносотривкість проводили закріпленими абразивом (абразивним кругом). Використовували абразивний круг із електрокорунду середньом'якої твердості СМ-2 на керамічній зв'язці 7К15. Діаметр кругу 150 мм, ширина бмм. Зернистість електрокорунду 250-315мкм. Режими випробовування: лінійна швидкість 29 абразивного круга 0,9 м/сек., навантаження Р-5,4 Н. Час випробовувань ЗОхв. с Встановлено, що зносотривкість композиційного покриття із двох різнорідних дротів (СвОо8-ПД Ре-Ст-В-С) є в 2,8 рази вищою, ніж у покритті із однойменних дротів (ПД Ре-Ст-В-С ї- ПД Ре-Ст-В-С), та в 3,2 рази вищою, ніж у сталі ШХ 15, загартованої на твердість НКС -60.Gee! 20 The adhesion strength of the coating to the base is 40MPa, the microhardness of the soft matrix is 1500-2000MPa, the microhardness of the hard matrix is 7000-12000MPa, the average microhardness is 4ОНКС. t Tests for wear resistance were carried out with fixed abrasive (abrasive wheel). An abrasive wheel made of electrocorundum of medium hardness SM-2 on a ceramic bond 7K15 was used. The diameter of the circle is 150 mm, the width is mm. The grain size of electrocorundum is 250-315 microns. Test modes: linear speed of 29 abrasive wheels 0.9 m/sec., load P-5.4 N. Test time ЗОхв. c It was established that the wear resistance of the composite coating from two dissimilar wires (СвОо8-PD Re-St-В-С) is 2.8 times higher than that of the coating from the same wires (PD Re-St-В-С and- PD Re -St-V-C), and 3.2 times higher than that of ShKH 15 steel, hardened to the hardness of NKS -60.

Випробування проводили на машині тертя СМЦ-2 по схемі диск (покриття) -колодка (БРО-30) в умовах 60 граничного тертя при питомому навантаженні Р-10 МПа в середовищі масла МГ-10 показали, що композиційне покриття із двох різнойменних дротів мають найкращі трибологічні характеристики в порівнянні із покриттями із однойменних дротів (ПД Ре-Ст-В-СяРе-Ст-В-С) та сталі ШХ15, загартованої на бОНКС.The tests were carried out on the SMC-2 friction machine according to the disk (coating) - pad (BRO-30) scheme in conditions of 60 limit friction at a specific load of P-10 MPa in the medium of MG-10 oil. They showed that the composite coating of two interchangeable wires has the best tribological characteristics in comparison with coatings of wires of the same name (PD Re-St-V-SyaRe-St-V-S) and ShKh15 steel hardened on BONKS.

Так, коефіцієнт тертя в парі із БРО-30 становить 0,03; 0,04 та 0,08 для композиційного покриття (Свов-ПДSo, the coefficient of friction in a pair with BRO-30 is 0.03; 0.04 and 0.08 for composite coating (Svov-PD

Ее-Сті-В-С), сталі ШХ15 та покриття (ПД Ре-Ст-В-С ї- ПД Ре-Ст-В-С) відповідно. бо Джерела інформації:Ee-Sti-V-S), steel SHX15 and coating (PD Re-St-V-S and PD Re-St-V-S), respectively. because Sources of information:

1. Газотермические покрьїтия из порошковьїх материалов. Ю.С.Борисов, Ю.А.Харламов, С.П.Сидоренко,1. Gas-thermal coatings made of powder materials. Yu.S. Borisov, Yu.A. Kharlamov, S.P. Sydorenko,

Е.Н.Ардатовская. Киев "Наукова думка", 1987. -С.543. 2. Техника напиьления. А.Хасуй. Москва "Машиностроение", 1975. 3. Газотермическое напьіление покрьітий. Е.В. Антошин. Москва "Машиностроение", 1974 -- с.96.E. N. Ardatovskaya. Kyiv "Scientific opinion", 1987. - P.543. 2. Spraying technique. A. Khasuy. Moscow "Mashinostroenie", 1975. 3. Gas thermal coating is covered. E.V. Antoshin Moscow "Mashinostroenie", 1974 -- p.96.

Claims

The formula of the invention

70 The method of obtaining composite electric arc coatings, which includes electric arc spraying of two dissimilar electrode materials, which differs in that one of the electrode wires is selected low-carbon mild steel, the hardness of which does not exceed 1500 MPa, and the second is selected a powder wire of the Re-St alloying system V-S.

Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2007, M 1, 15.01.2007. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine.

- cha

(Se) (22) (22) h- Z c i"

- se) se) b 50 that c 60 b5