RU2679814C1 - Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава - Google Patents
Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679814C1 RU2679814C1 RU2018134437A RU2018134437A RU2679814C1 RU 2679814 C1 RU2679814 C1 RU 2679814C1 RU 2018134437 A RU2018134437 A RU 2018134437A RU 2018134437 A RU2018134437 A RU 2018134437A RU 2679814 C1 RU2679814 C1 RU 2679814C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- magnesium alloy
- layer
- plates
- intermetallic
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 27
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 24
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 30
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 20
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 72
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/06—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
- B23K20/08—Explosive welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при изготовлении, в частности, пар трения, тормозных устройств с использованием технологии получения износостойких покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ). Составляют двухслойный пакет, в котором плакирующая пластина выполнена из меди, а плакируемая - из магниевого сплава с заданным соотношением толщин. Проводят термическую обработку сваренной заготовки при температуре 450-480°С в течение 6-10 часов для получения между слоями из меди и магниевого сплава сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки, состоящей из меди и компонентов магниевого сплава. Полученную заготовку охлаждают в водном растворе поваренной соли, что приводит к самопроизвольному отделению медного слоя от слоя из магниевого сплава по диффузионной интерметаллидной прослойке с формированием при этом на пластинах из меди и из магниевого сплава высокотвердых износостойких покрытий. Способ обеспечивает одновременное получение высокотвердых износостойких покрытий на пластинах из меди и из магниевого сплава с малой амплитудой волн на их наружных поверхностях. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к технологии получения износостойких покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении пар трения, тормозных устройств и т.п.
Известен способ получения плоских теплозащитных элементов с одно- и двусторонними интерметаллидными покрытиями на металлических поверхностях, в том числе на меди и магнии. Технология предусматривает одно- и двустороннее плакирование сваркой взрывом основного слоя металла другим металлом, высокотемпературную диффузионную термическую обработку сваренных взрывом двух- и трехслойных заготовок для формирования на границах раздела интерметаллидных слоев заданной толщины, а также удаление, например, травлением или иным способом оставшихся после термической обработки поверхностных слоев металла. Полученные по этому способу покрытия помимо высоких теплозащитных свойств обладают высокой твердостью и износостойкостью (Трыков Ю.П., Писарев С.П. Изготовление теплообменных композиционных элементов с помощью взрывных технологий / Сварочное производство. - 1998, №6, с. 34-35). Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено его малой производительностью - за один технологический цикл покрытие наносят лишь на одну пластину, а также наличием в технологическом процессе весьма трудоемкой операции удаления металла с поверхности интерметаллидного слоя. При удалении наружного металлического слоя методом травления или механической обработкой значительный объем металла идет в отходы. Кроме того, при удалении поверхностного металлического слоя механической обработкой, например шлифованием, на поверхности наблюдаются остатки металлического слоя с пониженной твердостью, а это весьма ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении тормозных устройств, пар трения и т.п.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения износостойких покрытий, при котором составляют пакет из пластин из алюминия и магния с соотношением толщин 1:(0,67-3) при толщине пластины из алюминия, равной 2-3 мм. Сварку взрывом осуществляют при скорости детонации взрывчатого вещества (ВВ) 2250-3000 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества и сварочный зазор между свариваемыми пластинами выбирают из условия получения скорости соударения пластин, равной 540-650 м/с. Затем сваренную заготовку подвергают горячей прокатке при температуре 390-430°С с суммарным обжатием 40-70% при разовых обжатиях за каждый проход 8-10%. Полученную заготовку нагревают до температуры 410-430°С и выдерживают при этой температуре в течение 4-9 часов для образования в зоне соединения металлических слоев сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки. Затем заготовку охлаждают на воздухе и подвергают холодной прокатке с обжатием 2-4% для отделения алюминиевого слоя от магниевого по диффузионной интерметаллидной прослойке с формированием при этом на пластинах из алюминия и магния высокотвердых износостойких покрытий. За один технологический цикл на алюминиевой и магниевой пластинах одновременно получают износостойкие интерметаллидные покрытия со стабильной толщиной и твердостью. (Патент РФ №2391191, МПК В23К 20/08, опубл. 10.06.2010, бюл. №16).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено наличием в его технологическом процессе весьма трудоемкой операции горячей прокатки сваренной заготовки, а также дополнительной операции холодной прокатки, предназначенной для отделения алюминиевого слоя от магниевого по диффузионной интерметаллидной прослойке, которая может приводить к образованию трещин в интерметаллидных покрытиях, снижающих качество получаемой продукции. Кроме того, амплитуда волн на поверхностях получаемых покрытий весьма значительна и составляет 0,19-0,33 мм (190-330 мкм), а это весьма ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении ряда тормозных устройств, пар трения и т.п.
В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа одновременного получения за один технологический цикл износостойких покрытий на пластинах из меди и из магниевого сплава по новой технологической схеме формирования состава и свойств интерметаллидной диффузионной прослойки между металлическими слоями, с исключением из технологического процесса трудоемкой операции прокатки, с существенным упрощением процесса отделения металлических слоев друг от друга по упомянутой прослойке за счет ускоренного охлаждения термически обработанной заготовки в водном растворе поваренной соли, с формированием при этом на пластинах из меди и из магниевого сплава высокотвердых износостойких покрытий с малой амплитудой волн на их наружных поверхностях.
Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью сварки взрывом на оптимальных режимах и последующих термических воздействий на сваренную заготовку путем создания в сваренной и термически обработанной заготовке благоприятной системы внутренних напряжений в процессе ее охлаждения в водном растворе поваренной соли, без применения трудоемких технологических операций прокатки, одновременное получение на пластинах из меди и из магниевого сплава высокотвердых износостойких покрытий с значительно меньшей, чем у изделий по прототипу амплитудой волн на их наружных поверхностях.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава, включающем составление двухслойного пакета из металлических пластин, размещение над ним заряда взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, термическую обработку двухслойной заготовки для получения между металлическими слоями интерметаллидной диффузионной прослойки, отделение металлических слоев друг от друга по диффузионной интерметаллидной прослойке, составляют двухслойный пакет, в котором плакирующая пластина выполнена из меди, а плакируемая - из магниевого сплава, соотношение толщин плакирующей и плакируемой пластин в пакете выбирают равным 1:(2-10) при толщине плакирующего слоя равном 1-2 мм, термическую обработку сваренной заготовки проводят при температуре 450-480°С в течение 6-10 часов для получения между слоями из меди и магниевого сплава сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки, состоящей из меди и компонентов магниевого сплава, затем полученную заготовку охлаждают в водном растворе поваренной соли с концентрацией последней от 5 до 10%, что приводит к самопроизвольному отделению медного слоя от слоя из магниевого сплава по интерметаллидной диффузионной прослойке с формированием при этом на пластинах из меди и из магниевого сплава высокотвердых износостойких покрытий с малой амплитудой волн на их наружных поверхностях. При реализации способа сварку взрывом пакета из металлических пластин осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2070-2580 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между пластинами в пакете выбирают из условия получения скорости соударения плакирующей пластины с плакируемой в пределах 520-600 м/с, а для изготовления плакируемой пластины используют магниевый сплав МА20.
Новый способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по используемым материалам, составу получаемых покрытий, а также по совокупности технологических приемов и режимов получения покрытий. Так предложено составлять двухслойный пакет, в котором плакирующая пластина выполнена из меди, а плакируемая - из магниевого сплава, при этом соотношение толщин плакирующей и плакируемой пластин в пакете предложено выбирать равным 1:(2-10) при толщине плакирующего слоя равном 1-2 мм, что создает необходимые условия для получения качественных сварных соединений разнородных металлических слоев и получения при последующей термической обработке на межслойной границе сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки, состоящей из меди и компонентов магниевого сплава. При толщине плакирующего слоя менее 1 мм возможны его неконтролируемые деформации при сварке взрывом, а также в процессе разделения металлических слоев. При толщине плакирующего слоя более 2 мм возможно появление оплавов в зоне соединения слоев при сварке взрывом, что снижает качество получаемых покрытий. При соотношении толщин плакирующей и плакируемой пластин в пакете, выходящем за рекомендованные пределы, возможно снижение качества получаемой продукции, либо увеличение доли металла, идущего в отходы после сварки взрывом.
Предложено сварку взрывом осуществлять при скорости детонации взрывчатого вещества 2070-2580 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества и сварочный зазор между слоями пакета выбирать из условия получения скорости соударения плакирующей пластины с плакируемой в пределах 520-600 м/с. При скорости детонации ВВ и скорости соударения пластин в пакете ниже нижних предлагаемых пределов в зоне соединения пластин возможно появление непроваров, что приводит к невозможности дальнейшего использования полученных заготовок. При скорости детонации ВВ и скорости соударения пластин выше верхних предлагаемых пределов в зоне соединения пластин возможно появление обширных оплавленных зон, что исключает возможность получения качественных износостойких покрытий на металлических поверхностях со стабильной толщиной. Кроме того, это приводит к неоправданно высокому расходу взрывчатых материалов в расчете на единицу продукции.
Предложено термическую обработку сваренной заготовки проводить при температуре 450-480°С в течение 6-10 часов для получения между слоями из меди и магниевого сплава сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки, состоящей из меди и компонентов магниевого сплава. При температуре и времени выдержки ниже нижних предлагаемых пределов толщина получаемой диффузионной интерметаллидной прослойки оказывается недостаточной, что снижает служебные свойства получаемых изделий. Температура и время выдержки выше верхних предлагаемых пределов являются избыточными, поскольку при этом может происходить заметное ухудшение механических свойств металлических слоев из-за происходящих в них процессов рекристаллизации.
Предложено плакирующую пластину выполнять из меди, что способствует существенному снижению интенсивности волнообразования в зоне контакта металлических слоев в процессе сварки взрывом, а это, в свою очередь, способствует получению покрытий с малой амплитудой волн на их наружных поверхностях.
Использование высокопластичного магниевого сплава МА20 для изготовления плакируемой пластины позволяет устранить вероятность появления в ней трещин в процессе сварки взрывом. Кроме того, содержащиеся в нем легирующие элементы снижают хрупкость получаемых покрытий и тем самым повышают их служебные свойства.
Охлаждение заготовки после термообработки в водном растворе поваренной соли с концентрацией последней от 5 до 10% обеспечивает самопроизвольное, без каких либо дополнительных силовых воздействий, отделение медного слоя от слоя из магниевого сплава по интерметаллидной диффузионной прослойке с формированием при этом на пластинах из меди и из магниевого сплава высокотвердых износостойких покрытий с малой амплитудой волн на их наружных поверхностях. Концентрация поваренной соли в водном растворе поваренной менее 5% является недостаточной, поскольку при этом может происходить лишь частичное разделение металлических слоев. Ее концентрация более 10% является избыточной, поскольку это приводит к лишнему расходу поваренной соли в расчете на единицу продукции.
Предлагаемый способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава осуществляется в следующей последовательности. Составляют двухслойный пакет из предварительно очищенных от окислов и загрязнений металлических пластин, в котором плакирующую пластину выполняют из меди, плакируемую - из магниевого сплава, в качестве которого предложено использовать сплав МА20. Соотношение толщин плакирующей и плакируемой пластин в пакете выбирают равным 1:(2-10) при толщине плакирующего медного слоя равном 1-2 мм. Слои в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии технологического сварочного зазора. Укладывают полученный пакет на основание, размещенное на грунте. На поверхности плакирующей пластины пакета располагают защитную прослойку, например из резины, и контейнер с зарядом ВВ, после чего осуществляют сварку взрывом с инициированием процесса детонации в заряде ВВ с помощью электродетонатора. При сварке взрывом используют ВВ со скоростью детонации 2070-2580 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества и сварочный зазор между пластинами пакета выбирают такими, чтобы скорость соударения плакирующей пластины с плакируемой была в пределах 520-600 м/с. Затем сваренную заготовку подвергают термической обработке, для чего ее нагревают до температуры 450-480°С, например, в электропечи и выдерживают при этой температуре в течение 6-10 часов для образования в зоне соединения металлических слоев сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки. Затем полученную заготовку охлаждают в водном растворе поваренной соли с концентрацией последней от 5 до 10%, что приводит к самопроизвольному отделению медного слоя от слоя из магниевого сплава по интерметаллидной диффузионной прослойке с формированием при этом на пластинах из меди и из магниевого сплава высокотвердых износостойких покрытий состоящих из меди и компонентов магниевого сплава.
В результате, без применения трудоемких технологических операций прокатки, получают сразу две пластины одна из которых - из меди, другая - из магниевого сплава МА20 со сплошными высокотвердыми износостойкими интерметаллидными покрытиями на их поверхностях: толщина покрытия на медной пластине составляет около 40% средней толщины диффузионной интерметаллидной прослойки, составляющей 0,13-0,22 мм, а на пластине из магниевого сплава - около 60%. Амплитуда волн на поверхности покрытий не превышает 0,007-0,01 мм, что примерно в 19-47 раз меньше, чем при получении покрытий по прототипу.
Пример 1 (см. таблицу, пример 1).
Для составления двухслойного пакета под сварку взрывом берут пластины из меди M1 и магниевого сплава МА20 и очищают их соединяемые поверхности от окислов и загрязнений. Размеры плакирующей (метаемой) пластины из меди M1: длина 300 мм, ширина 200 мм, толщина δ1=l мм. У плакируемой пластины из магниевого сплава МА20 длина и ширина такие же, но толщина δ2=10 мм, при этом соотношение толщин δ1:δ2=1:10. Для сварки взрывом выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации Dвв=2580 м/с, представляющее собой смесь порошкообразного аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 3:1. Взрывчатое вещество помещают в контейнер высотой Нвв=20 мм, длиной 340 мм, шириной 240 мм. Из предлагаемого диапазона выбираем необходимую для надежной сварки скорость соударения Vc=600 м/с. Для обеспечения такой скорости с помощью компьютерной технологии, с учетом указанных выше параметров ВВ и свариваемых пластин, определяем величину необходимого сварочного зазора. Его величина в данном случае равна: h=2,5 мм. После составления пакета из металлических пластин его укладывают на основание из древесностружечной плиты, размещенное на песчаном грунте. Основание имеет длину 300 мм, ширину 200 мм, толщину 20 мм. На поверхность плакирующей пластины укладывают защитную прослойку толщиной 1 мм из высокоэластичного материала - резины, защищающую поверхность метаемой медной пластины от повреждений продуктами детонации взрывчатого вещества, а на ее поверхности располагают контейнер с зарядом взрывчатого вещества. Инициирование взрыва осуществляют с помощью электродетонатора. Направление детонации - вдоль свариваемого пакета. У сваренного пакета, например на фрезерном станке, обрезают боковые кромки с краевыми эффектами. Ширина удаленных кромок - по 10 мм каждой стороны сваренной заготовки.
Термическую обработку сваренной заготовки проводят, например, в муфельной электропечи при температуре 450°С в течение 6 часов, что приводит к образованию в зоне соединения металлических слоев сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки толщиной 0,13 мм. Затем полученную заготовку охлаждают в водном растворе поваренной соли с концентрацией 10%, что приводит к самопроизвольному отделению медного слоя от слоя из магниевого сплава по интерметаллидной диффузионной прослойке с формированием при этом на пластинах из меди и из магниевого сплава высокотвердых износостойких покрытий состоящих из меди и компонентов магниевого сплава.
В результате, без применения трудоемких технологических операций прокатки, получают сразу две металлические пластины, имеющие длину 280 мм, ширину 180 мм, толщину близкую к исходной, со сплошными высокотвердыми износостойкими интерметаллидными покрытиями на их поверхностях. Толщина покрытия на медной пластине - около 0,05 мм, а на пластине из магниевого сплава - около 0,08 мм. Амплитуда волн на поверхности покрытий не превышает 0,01 мм, что примерно в 19-33 раза меньше, чем при получении покрытий по прототипу. Твердость поверхности покрытий на обеих пластинах одинаковая и равна HV=2,7-2,8 ГПа, что обеспечивает их высокую износостойкость в парах трения, тормозных устройствах и т.п, при этом, благодаря более низкой (в 1,9-2 раза) твердости покрытий, чем у покрытий, получаемых по прототипу, они не склонны к хрупкому разрушению в процессе эксплуатации.
Пример 2 (см. таблицу, пример 2).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина плакирующей пластины из меди M1 δ1=1,5 мм. У плакируемой пластины из магниевого сплава МА20 толщина δ2=6 мм, при этом соотношение их толщин δ1:δ2=1:4. Для сварки взрывом выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации Dвв=2280 м/с, представляющее собой смесь порошкообразного аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:2. Нвв=40 мм, скорость соударения Vc=560 м/с, сварочный зазор h=2,5 мм.
Термическую обработку сваренной заготовки проводят, при температуре 465°С в течение 8 часов, что приводит к образованию в зоне соединения металлических слоев сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки толщиной около 0,19 мм.
Для самопроизвольного отделения медного слоя от слоя из магниевого сплава по интерметаллидной диффузионной прослойке полученную заготовку охлаждают в водном растворе поваренной соли с концентрацией 7%. Результаты получения покрытий на металлических пластинах те же, что в примере 1, но толщина покрытия на медной пластине - около 0,075 мм, а на пластине из магниевого сплава - около 0,115 мм. Амплитуда волн на поверхностях покрытий не превышает 0,008 мм, что примерно в 24-40 раз меньше, чем при получении покрытий по прототипу.
Пример 3 (см. таблицу, пример 3).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина плакирующей пластины из меди M1 δ1=2 мм. У плакируемой пластины из магниевого сплава МА20 толщина δ2=4 мм, при этом соотношение их толщин δ1:δ2=1:2. Для сварки взрывом выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации Dвв=2070 м/с, представляющее собой смесь порошкообразного аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:3. Нвв=50 мм, скорость соударения Vc=520 м/с, сварочный зазор h=3,6 мм.
Термическую обработку сваренной заготовки проводят, при температуре 480°С в течение 10 часов, что приводит к образованию в зоне соединения металлических слоев сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки толщиной 0,22 мм.
Для самопроизвольного отделения медного слоя от слоя из магниевого сплава по интерметаллидной диффузионной прослойке полученную заготовку охлаждают в водном растворе поваренной соли с концентрацией 5%. Результаты получения покрытий на металлических пластинах те же, что в примере 1, но толщина покрытия на медной пластине - около 0,09 мм, а на пластине из магниевого сплава - около 0,13 мм. Амплитуда волн на поверхностях покрытий не превышает 0,007 мм, что примерно в 27-47 раз меньше, чем при получении покрытий по прототипу.
При получении покрытий на металлических пластинах по прототипу (см. таблицу, пример 4) за один технологический цикл формируют износостойкие покрытия на пластинах из алюминиевого сплава АМг6 и из магниевого сплава МА2-1, при этом толщина покрытия на пластине из АМг6 равна 0,057-0,092 мм, а на пластине из сплава МА2-1 равна 0,038-0,062 мм. Твердость поверхности покрытий на обеих пластинах одинаковая и равна HV=5,2-5,5 ГПа, что в 1,9-2 раза больше, чем у покрытий, получаемых по предлагаемому способу, из-за чего такие покрытия склонны к хрупкому разрушению в процессе эксплуатации. Для разделения металлических пластин по интерметаллидной диффузионной прослойке применяют трудоемкую операцию холодной прокатки, что может приводить к образованию трещин в интерметаллидных покрытиях, снижающих качество получаемой продукции. Кроме того, амплитуда волн на поверхностях получаемых покрытий весьма значительна и составляет 0,19-0,33 мм, что примерно в 19-47 раз больше, чем при получении покрытий по предлагаемому способу, а это весьма ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении ряда тормозных устройств, пар трения и т.п.
Claims (3)
1. Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава, включающий составление двухслойного пакета из металлических пластин, размещение над ним заряда взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, термическую обработку двухслойной заготовки для получения между металлическими слоями интерметаллидной диффузионной прослойки, отделение металлических слоев друг от друга по диффузионной интерметаллидной прослойке, отличающийся тем, что составляют двухслойный пакет, в котором плакирующая пластина выполнена из меди, а плакируемая - из магниевого сплава, соотношение толщин плакирующей и плакируемой пластин в пакете выбирают равным 1:(2-10) при толщине плакирующего слоя, равной 1-2 мм, термическую обработку сваренной заготовки проводят при температуре 450-480°С в течение 6-10 часов для получения между слоями из меди и магниевого сплава сплошной высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки, состоящей из меди и компонентов магниевого сплава, а затем осуществляют охлаждение полученной заготовки в водном растворе поваренной соли с концентрацией последней от 5 до 10%, обеспечивающее самопроизвольное отделение медного слоя от слоя из магниевого сплава по диффузионной интерметаллидной прослойке с формированием при этом на пластинах из меди и из магниевого сплава высокотвердых износостойких покрытий с малой амплитудой волн на их наружных поверхностях.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для изготовления плакируемой пластины используют магниевый сплав МА20.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сварку взрывом пакета из металлических пластин осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2070-2580 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между пластинами в пакете выбирают из условия получения скорости соударения плакирующей пластины с плакируемой в пределах 520-600 м/с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018134437A RU2679814C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018134437A RU2679814C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2679814C1 true RU2679814C1 (ru) | 2019-02-13 |
Family
ID=65442634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018134437A RU2679814C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2679814C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701699C1 (ru) * | 2019-07-03 | 2019-09-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из алюминиевого сплава и меди |
RU2711284C1 (ru) * | 2019-07-03 | 2020-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и алюминиевого сплава |
RU2712156C1 (ru) * | 2019-07-03 | 2020-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из алюминиевого сплава и меди |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4867369A (en) * | 1986-11-07 | 1989-09-19 | Exploweld Ab | Method pertaining to the explosion welding of very thin metal layers |
RU2202456C1 (ru) * | 2001-08-27 | 2003-04-20 | Волгоградский государственный технический университет | Способ получения износостойкого покрытия на поверхности стальных деталей |
RU2350442C2 (ru) * | 2007-04-17 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий |
RU2391191C1 (ru) * | 2009-03-10 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий |
-
2018
- 2018-09-28 RU RU2018134437A patent/RU2679814C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4867369A (en) * | 1986-11-07 | 1989-09-19 | Exploweld Ab | Method pertaining to the explosion welding of very thin metal layers |
RU2202456C1 (ru) * | 2001-08-27 | 2003-04-20 | Волгоградский государственный технический университет | Способ получения износостойкого покрытия на поверхности стальных деталей |
RU2350442C2 (ru) * | 2007-04-17 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий |
RU2391191C1 (ru) * | 2009-03-10 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701699C1 (ru) * | 2019-07-03 | 2019-09-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из алюминиевого сплава и меди |
RU2711284C1 (ru) * | 2019-07-03 | 2020-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и алюминиевого сплава |
RU2712156C1 (ru) * | 2019-07-03 | 2020-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из алюминиевого сплава и меди |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2486999C1 (ru) | Способ получения покрытия | |
RU2679814C1 (ru) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава | |
RU2350442C2 (ru) | Способ получения износостойких покрытий | |
RU2649929C1 (ru) | Способ получения жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности пластины из низкоуглеродистой стали | |
RU2373036C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия | |
Bataev et al. | Nucleation and growth of titanium aluminide in an explosion-welded laminate composite | |
EP0309087B1 (en) | Bonding metal components | |
RU2701699C1 (ru) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из алюминиевого сплава и меди | |
RU2711284C1 (ru) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и алюминиевого сплава | |
RU2399471C1 (ru) | Способ получения композиционных алюминиево-никелевых изделий с внутренними полостями сваркой взрывом | |
RU2391191C1 (ru) | Способ получения износостойких покрытий | |
RU2712156C1 (ru) | Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из алюминиевого сплава и меди | |
RU2700441C1 (ru) | Способ получения медно-никелевого покрытия на поверхностях титановой пластины | |
RU2243871C1 (ru) | Способ сварки взрывом | |
CN104759749A (zh) | 三明治结构铝镁合金层状复合板的制备方法 | |
RU2463139C1 (ru) | Способ получения композиционного материала титан-сталь | |
RU2370350C1 (ru) | Способ получения композиционного материала титан-алюминий | |
RU2463141C1 (ru) | Способ получения композиционного материала титан-сталь | |
RU2649920C1 (ru) | Способ получения жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности пластины из низкоуглеродистой стали | |
RU2649922C1 (ru) | Способ получения жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности пластины | |
RU2533508C1 (ru) | Способ получения композиционного материала медь-титан | |
RU2486043C1 (ru) | Способ получения изделий с внутренними полостями сваркой взрывом | |
RU2685314C1 (ru) | Способ получения композиционного материала из меди, титана и стали | |
US20040149806A1 (en) | Explosively bonded composite structures and method of production thereof | |
RU2685321C1 (ru) | Способ получения композиционного материала из меди, титана и стали |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200929 |