Способ нанесения покрытия и его варианты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П В 23 Р 1 ПИСАНИ АВТОРСКОМУ ИЗОБРЕ ТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ Михаилов,кий из покрытия ем после ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ(57) 1. Способ нанесенияна поверхность детали пут довательного возбуждения разрядовв многокаскадной электродной системес использованием стержневого электрода, подключенного к источнику питания, отличающийся тем,что, с целью повышения прочностисцепления покрытия с основой в замкнутом объеме, который ограничиваютповерхностью детали, включенной вцепь источника питания, возбуждаютискровые разряды с задержкой началаразряда следующего каскада по отношению к началу разряда предыдущегокаскада в интервале (1,5-2) с , гдеГ; - длительность разряда предыдущего каскада, при этом плотностьэнергии в разрядном объеме каждогокаскада выбирают в пределах 1-3 Дж/мм1092029 2. Способ нанесения покрытия на поверхность детали путем последовательного возбуждения разрядов в многокаскадной электродной системе через среду дисперсного материала с использованием стержневого электрода, под" ключенного к источнику питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия с основой в замкнутом Изобретение относится к электро- физическим и электрохимическим мето" дам обработки и, в частности, может быть использовано при электроискровом нанесении покрытий на поверхности деталей.Известен способ нанесения покрытия на поверхность детали путем последовательного возбуждения разрядов в многоканальной электродной системе с включением детали в цепь источника питания, что позволяет увеличить зону контакта газового потока с положительным столбом дуги, за счет чего возможен нагрев газа до более высокой температуры 1 13.Недостатком известного способа является низкий коэффициент переноса эродированного материала эа счет его распыления по причине незамкнутости разрядных объемов, что приводит к интенсивному теплообмену гаэоразрядной плазмы с окружающей средой и тем самым резко понижает ее температуру и кинетическую энергию переносимых частиц. В этих условиях в эродированном материале в большом количестве присутствует капельно-жидкая фаза. Все это ухудшает равномерность, плотность покрытия и его сцепляемость с покрываемой поверхностью.Кроме того, незамкнутость разрядных объектов является причиной химического взаимодействия эродированного материала с элементами межэлектродной среды, что приводит к образованию окислов и нитридов. Это ослаб-, ляет взаимодействие вновь поступающих на поверхность порций материала с уже нанесенными и способствует объеме, который ограничивают поверхностью детали, включенной в цепьисточника питания, возбуждают искровые разряды с задержкой начала разряда следующего каскада по отношениюк началу разряда предыдущего каскадав интервале (0,8-1,1)Г , где Фдлительность разряда предыдущегокаскада, при плотности энергии вразрядном объеме 3-5 Дж/мм. охрупчиванию и разрушению сформированного слоя.Известен также способ нанесенияпокрытий из тугоплавких порошков, 5 которые подают в плазменную струюдугового плаэмотрона, при этом деталь располагают на расстоянии10-30 мм от торца плазмотрона Г 2 3.Покрытия, получаемые этим способом также обладают малой прочностьюсцепления (2-8 кг/мм), причем в ,результате интенсивного теплообменас окружающей средой невозможно локальное превышение температуры вышетемпературы плавления материалаподложки и дисперсного материала.Цель изобретения - повышениепрочности сцепления покрытия сосновой детали.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу нанесенияпокрытия на поверхность детали путемпоследовательного возбуждения разрядов Ь многокаскадной электроднойсистеме с включением детали в цепьисточника питания, искровые разрядывозбуждают в замкнутом объеме сзадержкой начала разряда следующегокаскада в интервале (1,5-2) Г 30 где ; - длительность разряда предыдущего каскада, при этом плотностьэнергии в разрядном объеме каждогокаскада выбирают в пределах 1-3 Дж/мм,Кроме того, при нанесении порошЗ ковых направляющих материалов возбуждают искровые разряды ограниченного сечения в замкнутом объеме с задержкой начала разряда следующегокаскада по отношению к началу разряда предыдущего каскада в интервале(0,8-1,1)T при плотности энергиив разрядном объеме 3-5 Дж/мм .Возбуждение разрядов ограниченногосечения в замкнутом объеме приводитк многократному отражению возникших .при разряде ударных волн, что способствует увеличению эрозии за счет,дополнительного выброса размягченного и жидкого материала электродов10после прекращения действия разряда,и диспергированию капельно-жидкойфазы в потоке наносимого материала.С другой стороны, замкнутый объемисключает теплообмен с окружающейсредой, Это приводит к резкому повышению температуры внутри объема( ) 10000 С), что в сочетании с концентрацией энергии в канале разрядовкаждого каскада системы и с.указанной плотностью энергии в первом разрядном объеме 1-3 Дж/мм приводит кувеличению в потоке газоразряднойплазмы количества паров и ионов,а также к увеличению его скорости.Исследования показывают, что ве 25дение процесса при плотности энергии,выходящей за указанный предел, водном случае приводит к недостаточному переводу капельно-жидкой фазыв паровую ( (1 Дж/мм), что отрицательно сказывается, как на качествепокрытия, так и на его сцепляемостьс подложкой, в другом ( ) 3 Дж/мм)к сокращению ресурса работы электродов за счет интенсивного воздействия 35ударных волн, больших температур ивысокоскоростных потоков плазмы.В связи с тем, что процессэрозии электродов (поступление материала с электродов в разрядный 40объем происходит в течение (1,5-2,0)т с, разряд во втором каскадевозбуждают с задержкой, равной указанному времени, что обеспечиваетего воздействие на весь эродированный материал первого каскада: дополнительный подогрев, увеличение скорости частиц, - что, как былоуказано, интенсифицирует процесси способствует получению качественных покрытий с высокой адгезионнойсвязью с подложкой.При формировании покрытия изнепроводящих материалов (второй вари 55 ант) процесс ведут путем подачидисперсного материала в разрядный объем первого каскада, который увеличивают в 2,0-2,5 раза. В качестве материала покрытия используют, например, окиси алюминия или циркония, дибориды титана или циркония, Для этих материалов характерны высокие температура плавления и теплота испарения.Как показали исследования, в этом случае плотность энергии в объеме первого каскада выбирают в интервале 3-5 Дж/мм, чем обеспечивают перевод необходимого количества материала покрытия в паровую фазу, при выходе эа указанный предел в одном случае ( ( 3 Дж/мм) интенсивность процессе резко снижается, а качество покрытия ухудшается, ибо в материале покрытия, транспортируемом газоразрядной плазмой, присутствует в основном капельно-жидкая фаза, кинетическая энергия частиц мала; во втором ( ) 5 Дж/мм) как и при осуществлении процесса компактными электродами, резко .снижается ресурс работы электродов.Задержка возбуждения и разряда во втором каскаде системы равна (0,8-1,1)с. Это обеспечивает полное использование тепловых и электродинамических возможностей разряда первого каскада и воздействие разряда второго каскада на весь транспортируемый материал покрытия.На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа.На поверхность обрабатываемой детали 1 из стали 45 направляют эрозионную плазму, которую возбуждают в первом разрядном объеме, образованном стержневым электродом 2 и электродом-шайбой 3. Последние изготовлены иэ материала, предназначенного для формирования покрытия- никеля. Далее плазма поступает с транспортируемым материалом в разрядный объем второго каскада, образованного электродами - шайбами 3 и диэлектрической втулкой 4, разряд в котором возбуждают с задержкой, выбираемой из интервала (1,5-2,0) Гс. Аналогично направляют плазму в разрядный объем третьего каскада, образованного электродом-шайбой 3, электродом-деталью 1 и диэлектрической втулкой 4. Указанная электродная системаразмещена в металлическом корпусе,от которого стержневой электрод 2Тираж 1037 Заказ 3177/9 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5. Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 изолирован с помощью прижимной диэлектрической втулки.При формировании неметаллических покрытий в разрядный промежуток первого каскада вводится порошок, 5 АХ 0 . Задержка разряда во втором каскаде равняется 80 мкс, а разрядный объем первого каскада - 24 мм,В лабораторных условиях предлагаемый способ осуществляют с использованием генератора КС.В проведенных экспериментах по получению покрытия на образцах иэ стали 45 иэ никеля по известному способу привес образца за один цикл 0,8 мг, равномерность покрытия 42/18 мкм, пористость 67, сцепляе-мость 8,2 кгс/ммф.Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с известным повысить производительность процесса в 5-7 раз и качество покрытия за счет увеличения равномерности в 2-2,5 раза, а также снизить пористость в 2-3 раза и увеличить сцепляемость с подложкой в 1,5-1,7 раза.