Способ изготовления формообразующего инструмента с плакирующими покрытиями

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91 19) (11) 51)5 В 23 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИ У МУ СВИДЕТЕЛЬ АВТО Н БСС МО- ЛАгению ий наи ше.т .повы- устрарешин мости выше- равне- нструк нанесен и покрытий на ности на форОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФООБРАЗУЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА СКИРУЮ 1 ЦИМИ ПОКРЫТИЯМИ(57) Изобретение относится к нанеплакируюших бездефектных покрытдетали сложной формы в частностформообразующий инструмент, преимувенно матрицы. Цель изобретения -шение качества инструмента за счетнения в его плакируюшем слое ти разрывов путем повышения сцепляеплакируюшего слоя с подложкой и пония деформируемости покрытия по снию с подложкой при штамповке и Изобретение относится ю плакируюших, бездефектныхдетали сложной формы, в частмообразуюший инструмент.Цель изобретения - повышение качества инструмента за счет устранения в его плакируюшем слое трещин и разрывов.Суть способа состоит в том, что на поверхность формообразующего инструмента с предварительно отформованным в нем гнездом, соответствующим по форме рабочей поверхности инструмента, вначале наносят тонкий слой плакируюшего покрытия и проплавляют его участками совместно с граничным слоем подложки потоком концентрированной энергии, образуя при этом со сто 2мента. На поверхность формообразующего инструмента с имеющимся в нем предварительно отформованным гнездом, соответствуюшим по форме рабочей поверхности инструмента, в два этапа наносят плакируюшее покрытие. На первом этапе наносят первый тонкий слой и проплавляют его участками совместно с граничным слоем подложки потоком концентрированной энергии, образуя при этом со стороны рабочей поверхности инструмента сетку из проплавленных зон, которые способствуют прочному соединению слоя с подложкой и, увеличивая шероховатость поверхности обеспечивают качественную адгезию с последующим напыленным слое.,: На втором этапс нана.сят покрытие до требуемой толщины. Затем заготовку нагревают до состояния при котором предел текучести материала основы превышает предел текучести покрытия, и пр- изводят штамповку.Неравномерный нагрев заготовки позволяет пластически деформировать практически лишь слой покрытия. При этом в плакирующем слое и подложке отсутствуют трещины и разрывы. 2 ил. роны рабочей поверхности сетку из проплавленных зон, затем наносят покрытие до требуемой толшины, после этого заготовку нагревают до состояния, при котором предел текучести материала основы превышает предел текучести материала покрытия, и производят штамповку.На фиг. 1 схематично показан фрагмент инструмента с нанесенным на него первым тонким слоем плакируюшего покрытия и проплавленными участками, образую- шими на поверхности сетку; на фиг, 2 фрагмент сечения поверхности с покрытием,На фиг. 1 и 2 введены следующие: обозначения: 1 - подложка; 2 - частично проплавляемый наносимый в первю очередьс,ой лакирующего покрытия; 3 - проплавленный участок покрытия и подложки; 4 - верхний слои ллакирующего покрытия.Ьлагодаря совместному проплавлению потоком концентрированной энергии граничного слоя подложки и прилегающего к нему слоя плакирующего покрытия обеспечивается их сваривание. Сбразование на поверхности покрытия лишь сетки из проплавленных зон обеспечивает качественную адгезию с последующим напылением слоем заданной толщины, поскольку адгезия повышается с увеличением шероховатости подложки. Такая подготовка заготовки под штамповку обеспечивает при дальнейшей обработке получение качественного инструмента со сплошной упрочненной поверхностью, сваренной с подложкой.После получения покрытия заданной толщины штамповка заготовки, нагретой до состояния, когда предел текучести материала основы превышает предел текучести материала покрытия, позволяет пластически формоизменять в первую очередь практически лишь слой покрытия, благодаря чему, несмотря на неравномерность деформации, обусловленной формой изделия и разно- великостью толщины нанесенного покрытия, на упроченном слое поковки и ее подложке отсутствуют трещины и разрывы.Пример. Матрицу (внешний диаметр 110 мм) для штамповки сателлита (внешний окружной модуль 7,0; число зубьев 11, тип зуба - прямой, угол профиля 2230; угол делительного конуса 3431; угол конуса впадин 2730; внешний дел ительный диаметр 77 мм; внешняя высота зуба 14,33 мм) из стали 20 ХНЗА изготавливают из стали 5 ХНМ с плакируюшим покрытием из интерметаллида никеля и титана (%Т,). Для нанесения упрочняющего покрытия используют порошковый материал ПН 55 Т 45 (температураа пл а влепи я 1240 С, твердость 55 - 60 НКС ). Для изготовления такой матрицы горячей штамповкой в заготовке из стали 5 ХНМ отформовали гнездо, соответствующее по форме рабочей поверхности инструмента и обеспечивающие возможность получения в готовом изделии покрытия толщиной от 1,5 до 5 мм (наименьшая толщина покрытия во впадине рабочей поверхности матрицы), и паз на боковой поверхности, обеспечивающий фиксацию положения заготовки в полости штампа при последующем ее формообразовании после нанесения покрытия и нагрева. Полученную поковку очищают от окалины. На поверхность отформованного гнезда плазменным напылением порошка ПН 55 Т 45 на установке УПУ - ЗД наносят покрытие, толщиной 0,10,2 мм и проплавляют его потоком концентрированной энергии, используя установку для газолазерной резки Катунь, с граничным слоем подложки до образова ния сетки шагом -4 мм во взаимноперпендикулярных направлениях из оплавленных зон, шириной -2 мм. Затем повторно напыляют тот же порошок, получая слой толщиной от 2,5 мм до 6 мм на рабочей поверхности заготовки матрицы. Газоплазменным нагревом примерно до 1100 С разогревают напыленные слои покрытия. При этом внешняя поверхность матрицы, не прилегающая к рабочей зоне, разогревалась примерно до 700 С. Заготовку помешают в полость штам па и деформируют пуансоном, Отштампованную поковку термообрабатывали по режиму стали 5 ХНМ на твердость 50 - 52 НКСГ.Такой нагрев заготовки матрицы перед штамповкой позволяет получать состояние, когда предел текучести материала основы превышает предел текучести материала покрытия и обеспечивает пластическую деформацию практически лишь поверхностного упрочняющего слоя.Полученная предлагаемым способом мат рица на имеет дефектов. Технологическиевозможности предложенного способа не ограничиваются сложностью и развитостью поверхности формообразуемого канала и позволяют получать качественный инструмент без разрывов и трещин в плакирующемФормула изобретенияСпособ изготовления формообразующегоинструмента с ллакирующими покрытиями, 35 преимущественно матриц, включающийнанесение плакируюшего покрытия на предварительно выполненное в заготовке инструмента отформованное гнездо, соответствующее по форме рабочей поверхности ин струмента, нагрев заготовки и штамповкурабочей поверхности подогретым мастер-пуансоном, отличающийся тем, что, с целью повышения качества инструмента за счет устранения в его плакирующем слое трещин и разрывов, покрытие наносят в два этапа, 45 вначале наносят тонк й слой покрытия ипроплавляют его совместно с граничным слоем подложки потоком концентрированной энергии, образуя при этом со стороны рабочей поверхности сетку из проплавленных 50зон, затем наносят покрытие до требуемой толщины его, после чего заготовку перед штамповкой нагревают до состояния, при котором предел текучести материала основы превышает предел текучести материала покрытия.1563913РУю РРн2 Фиг. 2Составитель Т. Арест Редактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор Л. Бескид Заказ 1125 Тираж 657 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101