Создание износостойкого покрытия деталей из титановых сплавов методом альфирования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

ННВ-6.6 для нанесения ионно-плазменным методом защитных, износостойких и декоративных покрытий, состоящих из различных материалов, на детали и инструмент, в том числе режущий. Особенности конструкции рабочей камеры установки позволяют получать высококачественные однородные и многослойные покрытия при пониженных температурах.

Для получения плазмы металлов в данной установке используются электродуговые испарители с холодным катодом с последующей переработкой плазменной струи в скрещенных электрическом и магнитном полях или электродуговые ускорители (совмещающие эти два процесса).

Катодно-дуговое осаждение активно используется для синтеза на поверхности режущего инструмента очёнь твёрдых износостойких и защитных покрытий, значительно продлевающих срок его службы. Помимо прочего, например, нитрид титана популярен ещё в качестве стойкого декоративного покрытия «под золото». При помощи данной технологии может быть синтезирован широкий спектр сверхтвёрдых и нано-композитных покрытий, включая ТШ, Т1ЛЖ, СгМ, гг]\Г, Л1СЛШ и ТШБ1М [3].

Альфирование заключается в насыщении поверхности деталей кислородом воздуха при температурах 700-850 °С с образованием на их поверхности твердого износостойкого диффузионного слоя, представляющего собой твердый раствор кислорода в титане.

Альфирование проводится по одному из следующих режимов:

1) детали, помещенные в сухой песок, нагревают при температуре 700 °С в течение 10 ч, при этом использовать кипящий слой в течение 5 ч. Кипящий слой создается перемешиванием песка сжатым возду-

Библиографические ссылки

1. Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. М. : Высш. шк., 1988.

2. Mahan J. E. Physical vapor deposition of thin films. N. Y. : John Wiley & Sons, 2000.

3. Пашенцев В. Н. Характеристика плазмы магнетрона на больших расстояниях от катода // Прикладная физика. 2009. № 4. С. 91-95.

4. Современная трибология: Итоги и перспективы / под ред. К. В. Фролова. М. : Изд-во ЛКИ, 2008.

5. Bunshah R. F. Handbook of hard coatings N. Y. : William Andrew Publishing, 2001.

6. Семенов А. П. Новая вакуумная ионно-плазменная технология изготовления подшипников скольжения // Методы упрочнения поверхностей деталей машин :сб. науч. тр. М. : Красанд, 2008. С. 39-47.

7. Семенов А. П. Перспективы повышения трибо-логических свойств вакуумных ионно-плазменных покрытий легированием // Методы упрочнения поверхностей деталей машин :сб. науч. тр. М. : Красанд, 2008. С. 49-65.

2012

хом. При альфировании в кипящем слое поводок и окисного слоя нет;

2) детали, помещенные в сухой графит, нагревают при 800 °С не более 8 ч, а при 850 °С - 2-6 ч.

В процессе нагрева образуется диффузионный слой, состоящий из альфированного слоя и слоя окислов титана (в песке) и карбоокислов титана (в графите). Слой окислов и карбоокислов имеет плотное строение и прочно связан с альфированным слоем. Глубина и твердость диффузионных слоев зависит от состава сплава, температуры и времени нагрева.

E. O. Ponomaryova JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant», Russia, Krasnoyarsk

REVIEW OF EXISTING INDUSTRIAL FACILITIES FOR THE PROTECTIVE COATINGS ON CUTTING TOOLS AND FOR DECORATIVE COATINGS. OPERATION METHODS AND MODE

The principles of operation and the device settings for the application ofprotective coatings.

© Пономарева Е. О

УДК 621.384

И. В. Прокопьев

ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск

СОЗДАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ МЕТОДОМ АЛЬФИРОВАНИЯ

Рассмотрен один из способов формирования износостойкого слоя на поверхности титановых сплавов.

Решетневскце чтения

Выбор режимов альфирования зависит от состава сплава, температуры и времени нагрева.

Альфирование повышает износостойкость поверхности титановых сплавов в 8-10 раз, но снижает пластичность и особенно усталостную прочность на 15-40 %. Удаление с альфированной поверхности полированием окисного слоя в 1-2 мкм (после альфирования при 700 °С), 5-40 мкм (при 800 °С) и 10-12 мкм (850 °С) существенно уменьшает снижение усталостной прочности деталей.

Поскольку при нагреве все поверхности деталей подвергаются альфированию, то для поверхностей, не требующих упрочнения, необходимо предусматривать припуски порядка 0,1-0,2 мм, которые после альфирования снимаются механической обработкой.

Альфирование является наиболее эффективным способом повысить износостойкость трущихся титановых ДСЕ механизмов (поршни, цилиндры и др.).

Для изготовления деталей 9Б288.002, -01, на базе ОАО «Красмаш» была разработана технология аль-фирования в графите при температуре 800 °С.

Согласно металлографического исследования, полученный альфированный слой имеет глубину 0,040,045 мм, из них глубина карбоокислов составила менее 0,02 мм, что соответствует требованиям, предъявляемым к детали согласно КД.

Данная технология имеет широкий спектр применяемости в машиностроении и является наиболее доступным и эффективным способом повысить износостойкость деталей из титановых сплавов.

I. V. Prokopiv

JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant», Russia, Krasnoyarsk

CREATION OF THE WEARPROOF COVERING OF DETAILS FROM TITANIC ALLOYS

ALFIROVANY ' S METHOD

One of ways offormation of a wearproof layer on a surface of titanic alloys is considered.

© npoKorneB H. B., 2012

УДК 621.798.1-034

В. Ш. Резяпов, В. Г. Бабкин, А. И. Черепанов ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск

НОВЫЕ РЕШЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ АВТОМАТНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Исследованы образцы, полученные методом полунепрерывного литья.

Известно, что прессованные полуфабрикаты из алюминиевых деформируемых сплавов часто подвергаются механической обработке на автоматических линиях, где каждая операция является окончательной. Для улучшения обрабатываемости резанием прессованных полуфабрикатов из алюминиевых деформируемых сплавов и одновременного повышения качества обрабатываемой поверхности традиционные сплавы системы Al-Cu-Mg-Mn; Al-Mg-Si и другие. дополнительно легируют свинцом или свинцом совместно с висмутом. Получение отливок из А1-сплавов с добавками больше 1 % РЬ сопряжено с определенными трудностями, связанными с тем, что в широком интервале температур А1 и РЬ не смешиваются (не растворяются) в жидком состоянии. Поэтому при кристаллизации сплава из-за различия в плотности указанных элементов они быстро расслаиваются.

Опытным путем установлено, что на продольных темплетах отливок, изготовленных в условиях атмосферного давления, вблизи нижнего торца выявлены компактные включения РЬ - результат его ликвации

по плотности. Форма и объем этих выделений (зон) зависят от количества введенного в расплав РЬ.

Исследование макроструктуры опытных образцов, изготовленных в неохлаждаемой металлической форме, показало неоднородное распределение свинца по высоте. В верхней части отливки содержание включений свинца составило около 7-8 %, в средней части -10-15 % и в нижней части отливки наблюдается сегрегация основной массы свинца. При скорости охлаждения 10 °С/с свинец первоначально распределяется в виде мельчайших включений, которые в дальнейшем группируются в постепенно укрупняющиеся капли. Укрупняющиеся свинцовые включения образуют зоны ликвации свинца в отливках.

Структуру гранул исследовали с применением световой и электронной микроскопии на образцах, средняя скорость охлаждения которых в температурном интервале кристаллизации составляла 1102 и 6102 °С/с, соответственно, для гранул размером 5-6 и 3-4 мм. Несмотря на достаточно высокие скорости кристаллизации и неравновесный характер процесса на фотогра-