Способ дробеструйной обработки изделий

 

Изобретение может быть использовано для подготовки поверхности стальных изделий к плазменному напылению, очистки от окалины, упрочнения металлических изделий и создания коррозионной защиты. Изобретение направлено на повышение прочности сцепления газотермических покрытий с подложкой. Это достигается тем, что на поверхность изделия подают стальную дробь, содержащую 45-50 мас.% дроби из хромистой стали. 3 табл.

Изобретение относится к обработке изделий дробью и может быть использовано преимущественно для подготовки поверхности стальных деталей к плазменному наполнению, очистки от окалины, упрочнения металлических изделий и создания коррозионной защиты.

Известен способ дробеструйной обработки, при котором на поверхности изделия подают смесь стальной и алюминиевой дроби различного диаметра, причем алюминиевая дробь составляет 25 30% от общего весового количества смеси, при этом диаметр алюминиевой дроби в 2 3 раза меньше диаметра стальной.

Недостаток известного способа заключается в том, что он способствует снижению адгезионной прочности газотермических покрытий. При подготовке поверхности детали к газотермическому напылению с использованием данного способа на ней образуется налипший тонкий слой алюминия, покрытый окислами. Окислы алюминия обладают высокой энергией активации и выступают активационным барьером для протекания процессов химического взаимодействия напыляемой частицы с подложкой, образования диффузионной связи и, как следствие, прочной адгезионной связи между ними.

Изобретение направлено на повышение прочности сцепления газотермических покрытий с подложкой (адгезии).

Это достигается тем, что дробь подают на поверхность изделия в виде смеси с 45 50%-ным весовым содержанием дроби хромистой стали.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный способ отличается от известного тем, что при его реализации дробь подают на поверхность изделия в виде смеси с 45 50%-ным весовым содержанием хромистой стали. Это обеспечивает образование на поверхности обрабатываемой детали слоя хрома, обладающего высокой диффузионной подвижностью и способствующего увеличению адгезии плазменного покрытия.

Заявленный способ дробеструйной обработки изделий соответствует категории "новизна" и позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенное отличие".

В результате силового воздействия стальных дробинок на изделие его поверхностный слой подвергается пластической деформации. При этом происходит развитие рельефа поверхности, насыщение ее структурными дефектами. Это способствует увеличению энергии поверхностных атомов и скорости их диффузии в процессе химического взаимодействия с расплавленной частицей.

Дробь хромистой стали при ударе о поверхность изделия деформируется. При этом материал дроби переносится на поверхность, вследствие чего последняя покрывается слоем хрома толщиной (~300). Хром на поверхности обрабатываемого изделия удерживается за счет сил механического зацепления и невалентных сил взаимодействия (типа сил Ван-дер-Ваальса).

При газотермическом напылении прочность сцепления покрытия с подложкой во многом зависит от глубины взаимного диффузионного проникновения атомов расплавленной частицы и напыляемой поверхности. Хром, чей коэффициент диффузии в металлах больше чем у алюминия (табл.1, 2), при контакте с расплавленной частицей продиффундирует в покрытие и подложку на большую глину, обеспечивая более прочную адгезионную связь.

По мере уменьшения весового содержания дроби хромистой стали в смеси ниже 45% интенсивность и качество обработки поверхности снижается, что приводит к уменьшению адгезионной прочности газотермического покрытия. Увеличение содержания дроби хромистой стали выше 50% также приведет к дальнейшему увеличению адгезии газотермического покрытия и экономически не целесообразно.

Пример. Исследования проводились на стальных образцах, вырезанных из коренных шеек коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130. Дробеструйная обработка образцов проводилась на пневмодробеструйной установке с эжекционными сопловыми форсунками при давлении сжатого воздуха 0,4 0,6 МПа.

В качестве абразива применялась смесь стальной дроби ДСК (ГОСТ 11964 - 81) и дроби, изготовленной из тонкого листа хромистой стали 15Х28 (ГОСТ 5582-75) в соотношении приблизительно 1 1.

Оценку качества обработки образцов проводили по величине адгезионной прочности плазменного покрытия (порошок ПН85Ю15) при отрыве по нормали. Причем толщина напыленного слоя составляла 0,8 мм, время между обработкой и напылением 1 мин. Технологические варианты обработки образцов и соответствующие им значения адгезии покрытия представлены в таблице 3.

Анализ таблицы показывает, что наилучшие значения показателей адгезионной прочности получены по вариантам 6, 7, 8, но меньшее процентное содержание дроби из хромистой стали при максимальной адгезии соответствует шестому варианту. Это позволяет считать этот вариант наиболее рациональным для реализации предназначенного способа дробеструйной обработки.

Использование предлагаемого способа дробеструйной обработки поверхности изделий смесью стальной дроби и дроби хромистой стали обеспечивает по сравнению с известным способом основное преимущество создание на поверхности изделия слоя хрома, обладающего высокой диффузионной подвижностью, что увеличивает адгезию плазменного покрытия в 1,9 раз.

Формула изобретения

Способ дробеструйной обработки изделий, включающий подачу на обрабатываемую поверхность смеси стальной дроби, отличающийся тем, что на поверхность изделия подают смесь, содержащую 45 50 мас. дроби хромистой стали.

РИСУНКИ

Рисунок 1