способ нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрические детали

Классы МПК:C23C26/02 нанесение расплавленного материала на подложку
C23C24/10 с промежуточным образованием жидкой фазы в слое
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-12-01
публикация патента:

Изобретение относится к способам получения рабочих слоев на поверхностях полых цилиндрических деталей и может быть использовано для изготовления биметаллических втулок с покрытием одновременно на внутренней и наружной поверхностях или только на наружной поверхности, а также для восстановления таких деталей. В стенке детали выполняют радиальные каналы, затем помещают в ее полость порошковую шихту. Деталь выполняют по длине меньше длины матрицы и устанавливают ее с заданным радиальным зазором в матрицу посредством торцевых крышек с образованием торцевых воздушных зазоров. Вращают сборку вокруг оси с одновременным нагревом до температуры плавления шихты. В крышках выполняют, по крайней мере, одно отверстие, соединяющее полость матрицы с атмосферой, на радиусе, равном разности радиусов наружной поверхности детали и отверстия. Нагрев прекращают, как только из отверстия начинается выплеск расплавленного металла. Повышают качество покрытия за счет устранения возможного образования воздушных пузырей в наплавленном рабочем слое и исключают брак. 1 ил. способ нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрические   детали, патент № 2338007

способ нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрические   детали, патент № 2338007

Формула изобретения

Способ нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрические детали, включающий выполнение в стенке детали радиальных каналов, помещение в ее полость порошковой шихты, установку детали в матрицу с заданным радиальным зазором, вращение сборки вокруг оси с одновременным нагревом до температуры плавления шихты, отличающийся тем, что деталь выполняют по длине меньше длины матрицы и устанавливают ее в матрицу посредством торцевых крышек с образованием торцевых воздушных зазоров, причем в крышках выполняют, по крайней мере, одно отверстие, соединяющее полость матрицы с атмосферой, на радиусе, равном разности радиусов наружной поверхности детали и отверстия, а нагрев прекращают как только из отверстия начинается выплеск расплавленного металла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения рабочих слоев на поверхностях полых цилиндрических деталей и может быть использовано для изготовления биметаллических втулок с покрытием одновременно на внутренней и наружной поверхностях или только наружной поверхности, а также для восстановления таких деталей.

Известен способ нанесения металлических покрытий на наружную поверхность деталей, включающий загрузку шихты в форму, ее вращение и нагрев, причем вращение формы задают из условия равномерного распределения расплавленного металла по ее поверхности, после чего вводят внутрь формы деталь, а частоту вращения формы замедляют до величины, достаточной для заполнения расплавом зазора между формой и деталью (патент РФ №2193077, опубл. 20.11.2002, Бюл. №23).

Недостатком данного метода является невозможность получения рабочих слоев одновременно на внутренней и наружной поверхностях детали.

В качестве ближайшего аналога выбран способ нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрические детали, включающий помещение материала покрытия в плоскость детали, ее вращение вокруг оси с одновременным нагревом до температуры плавления материала покрытия, причем в стенке детали выполняют радиальные каналы, а деталь устанавливают в матрицу с определенным зазором к детали (а.с. №1260119, опубл. 30.09.86, Бюл. №36).

Недостатком способа является большая вероятность появления брака из-за образования в наружном рабочем слое покрытия воздушных пузырей. Это связано с тем, что для предотвращения выплеска расплавленного металла, сборка (деталь-матрица) должна собираться герметично, что приводит к тому, что воздух, находящийся в зазоре между деталью и матрицей, прижимается и запирается расплавом металла у наружной поверхности детали, не имея возможности выхода в атмосферу.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является повышение качества покрытия за счет устранения возможного образования воздушных пузырей в наплавленном рабочем слое и исключение брака по этой причине.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрической детали, включающем выполнение в стенке детали радиальных каналов, помещение в полость порошковой шихты, установку детали в матрицу с заданным радиальным зазором, вращение сборки вокруг оси с одновременным нагревом до температуры плавления шихты, в отличие от прототипа деталь выполняют по длине меньше длины матрицы и устанавливают ее в матрицу посредством торцевых крышек с образованием торцевых воздушных зазоров, причем в крышках выполняют, по крайней мере, одно отверстие, соединяющее полость матрицы с атмосферой, на радиусе, равном разности радиусов наружной поверхности детали и отверстия, а нагрев прекращают, как только из отверстия начинается выплеск расплавленного металла.

Предлагаемый способ обеспечивает получение высокого качества покрытия за счет исключения возможности образования воздушных пузырей в наплавляемом слое наружной поверхности детали. Поскольку под действием силы тяжести расплава воздух вытесняется им и прижимается к наружной поверхности детали, то наличие торцевого зазора обеспечивает беспрепятственный выход туда этого воздуха. Однако под действием центробежных сил вслед за воздухом в торцевой зазор может вытесняться и сам расплав. Поэтому отверстие, выполненное в торцевой центрирующей крышке матрицы, при выплеске из него расплавленного металла дает информацию о завершении процесса наплавки и необходимости прекращения процесса нагрева.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана общая схема реализации способа.

Способ осуществляется следующим образом. Цилиндрическую деталь 1 с радиальными каналами 2 выполняют по длине меньше, чем матрица 3. В полость детали 1 загружают порошковую шихту и устанавливают во вращатель посредством торцевых крышек 4. Включают вращатель и одновременно генератор ТВЧ и с помощью индуктора 5 осуществляют нагрев и расплавление порошковой шихты. Расплав металла 6 под действием центробежных сил проникает через радиальные каналы 2 в радиальный зазор, образованный наружной поверхностью детали 1 и внутренней поверхностью матрицы 3, вытесняя воздух в торцевой воздушный зазор способ нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрические   детали, патент № 2338007 . После заполнения всего радиального зазора расплавом 6 он начнет вытесняться в торцевой воздушный зазор способ нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрические   детали, патент № 2338007 , что приведет к его выплеску в атмосферу через отверстие 7 в центрирующей крышке 4. При этом нагрев сразу прекращают и после охлаждения сборку разбирают. На наружной и внутренней поверхностях детали образуются компактные рабочие слои высокого качества. Отверстие 7 в торцевой крышке 4 матрицы выполняют на радиусе, равном разности радиусов наружной поверхности детали и отверстия, т.е.

R=Rд-Rотв ,

где Rд - радиус наружной поверхности детали;

Rотв - радиус отверстия.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом гарантирует наплавку наружного рабочего слоя детали без образования в нем воздушных полостей, приводящих к браку покрытия.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2338007

patent-2338007.pdf

Класс C23C26/02 нанесение расплавленного материала на подложку

способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений -  патент 2516189 (20.05.2014)
способ получения биметаллических подшипников скольжения -  патент 2468265 (27.11.2012)
способ обработки инструмента из стали или твердосплавного инструмента -  патент 2451108 (20.05.2012)
способ обработки контактных поверхностей разборного электрического контактного соединения -  патент 2411305 (10.02.2011)
способ нанесения покрытия на стальную полосу и стальная полоса (варианты) -  патент 2382833 (27.02.2010)
способ электронно-лучевой наплавки покрытий с мультимодальной структурой -  патент 2309827 (10.11.2007)
способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений -  патент 2301847 (27.06.2007)
способ изготовления цилиндрических изделий с внутренним износостойким покрытием -  патент 2283368 (10.09.2006)
способ оплавления и полимеризации в печи порошковых покрытий -  патент 2278907 (27.06.2006)

Класс C23C24/10 с промежуточным образованием жидкой фазы в слое

способ термоциклической диффузии металлических порошков для восстановления изношенных поверхностей бронзовых втулок скольжения -  патент 2514249 (27.04.2014)
способ формирования антикоррозионного покрытия на титановых изделиях -  патент 2443800 (27.02.2012)
покрытие для защиты от износа металлических конструктивных элементов машин и способ его получения -  патент 2421546 (20.06.2011)
сплав на основе кобальта для покрытия объектов, подвергающихся эрозии жидкостями -  патент 2311472 (27.11.2007)
способ получения износостойкого слоя на рабочей поверхности стальной детали -  патент 2310017 (10.11.2007)
способ нанесения покрытий из металлических порошков -  патент 2293798 (20.02.2007)
способ упрочнения твердосплавного алмазного инструмента -  патент 2245391 (27.01.2005)
способ нанесения металлического адгезионного слоя (варианты) и металлический адгезионный слой (варианты) -  патент 2209256 (27.07.2003)
способ нанесения износостойких композиционных материалов на цилиндрические поверхности стальных деталей -  патент 2197561 (27.01.2003)
способ нанесения металлических покрытий на наружную поверхность деталей -  патент 2193077 (20.11.2002)
Наверх