RU2688792C1 - Method of producing wear-resistant coatings on surfaces of titanium plate - Google Patents
Method of producing wear-resistant coatings on surfaces of titanium plate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688792C1 RU2688792C1 RU2018143624A RU2018143624A RU2688792C1 RU 2688792 C1 RU2688792 C1 RU 2688792C1 RU 2018143624 A RU2018143624 A RU 2018143624A RU 2018143624 A RU2018143624 A RU 2018143624A RU 2688792 C1 RU2688792 C1 RU 2688792C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- copper
- layer
- nickel alloy
- layers
- Prior art date
Links
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)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения износостойких покрытий на титане с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ), а также лазерного излучения и может быть использовано при изготовлении материалов для пар трения, тормозных устройств и т.п.The invention relates to the technology of obtaining wear-resistant coatings on titanium using the energy of explosives (EXPLOSIVES), as well as laser radiation and can be used in the manufacture of materials for friction pairs, braking devices, etc.
Известен способ получения износостойких покрытий, при котором осуществляют сварку взрывом пластины из титана со стальной пластиной на режимах, обеспечивающих амплитуду волн в зоне соединения металлов, равную 0,18-0,37 мм. Сваренную заготовку нагревают до температуры 900-950°С и выдерживают при этой температуре в вакуумной печи 10-14 часов до образования в волнообразной зоне соединения титана и стали высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки толщиной 160-300 мкм. После охлаждения заготовки вместе с печью ее дополнительно нагревают до температуры 930-950°С, выдерживают при этой температуре, после чего ее охлаждают в воде для отделения титана от стали по диффузионной прослойке с формированием при этом на титане и стали высокотвердых износостойких покрытий с регулярной волнообразной поверхностью. Указанный способ обеспечивает одновременное получение на титановой и стальной пластинах износостойких интерметаллидных покрытий с регулярной волнообразной поверхностью с заданной амплитудой шероховатостей поверхности. (Патент РФ №2350442, МПК В23К 20/08, опубл. 27.10. 2008, бюл. №30).A method of obtaining wear-resistant coatings, in which the explosion welding of a plate made of titanium with a steel plate in modes that provide the amplitude of the waves in the zone of the connection of metals, equal to 0.18-0.37 mm. The welded billet is heated to a temperature of 900-950 ° C and maintained at this temperature in a vacuum furnace for 10-14 hours until a compound of titanium and steel has formed in the undulating zone and a high-hard intermetallic diffusion layer 160-300 microns thick. After cooling, the billet together with the furnace is additionally heated to a temperature of 930–950 ° C, kept at this temperature, after which it is cooled in water to separate titanium from steel through a diffusion layer, thereby forming highly hard-wearing wear-resistant coatings with titanium and regular wavy by the surface. This method provides simultaneous production of wear-resistant intermetallic coatings with a regular wavy surface with a given amplitude of surface roughness on titanium and steel plates. (RF Patent No. 2350442, IPC W23K 20/08, published on October 27, 2008, Bull. No. 30).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено наличием в его технологической схеме длительного высокотемпературного нагрева (10-14 часов), до температуры, достигающей 950°С, что приводит к значительному удорожанию получаемой продукции и к снижению пластических и других механических свойств металлических слоев из-за процессов рекристаллизации. Кроме того, покрытие по этому способу наносят лишь с одной стороны титановой пластины, его толщина не превышает 0,2 мм, все это весьма ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении материалов для тормозных устройств, пар трения и т.п.This method has a low technical level, due to the presence in its technological scheme of long-term high-temperature heating (10-14 hours) to a temperature reaching 950 ° C, which leads to a significant increase in the cost of the resulting product and to a decrease in plastic and other mechanical properties of metallic layers - due to recrystallization processes. In addition, the coating on this method is applied only on one side of the titanium plate, its thickness does not exceed 0.2 mm, all this greatly limits the applicability of this method in the manufacture of materials for brake devices, friction pairs, etc.
Известен способ получения композиционного материала медь-титан, при котором составляют трехслойный пакет из чередующихся слоев меди и титана с симметричным расположением титановой пластины относительно медных, располагают на поверхностях медных пластин защитные металлические прослойки с зарядами взрывчатого вещества и осуществляют сварку взрывом полученной сборки путем одновременного взрыва зарядов взрывчатого вещества. После горячей прокатки сваренного трехслойного пакета производят разделку прокатанного пакета на мерные трехслойные заготовки, из которых составляют многослойный пакет под сварку взрывом из расположенных параллельно друг другу 3-8 трехслойных заготовок и медной пластины, располагают на поверхности верхней трехслойной заготовки защитную металлическую прослойку с зарядом взрывчатого вещества и осуществляют сварку взрывом многослойного пакета. Отжиг сваренной многослойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных слоев из меди и титана проводят при температуре 850-860°С в течение 20-30 ч с последующим охлаждением на воздухе. В результате на медной пластине получают толстое многослойное износостойкое покрытие, содержащее от 4 до 9 сплошных интерметаллидных слоев из титана и меди, а также от 3 до 8 слоев из титана. Такое покрытие обладает большой величиной допускаемого износа и малой скоростью изнашивания в контакте с потоками газов, содержащих абразивные вещества. (Патент РФ №2533508, МПК В23К 20/08, В32В 7/04, опубл. 20.11.2014, бюл. №30). В изделиях, полученных указанным способом имеются титановые слои, соединенные с двух сторон с износостойкими интерметаллидными покрытиями.A method of producing a composite material copper-titanium, in which a three-layer packet of alternating layers of copper and titanium with a symmetrical arrangement of the titanium plate is relatively copper, is formed; protective metal layers with explosive charges are placed on the surfaces of copper plates and the explosion is performed by welding the resulting assembly by simultaneously exploding charges explosives. After hot rolling of the welded three-layer package, the rolled package is divided into three-dimensional measured billets, of which a multilayer package for explosion welding consists of 3-8 three-layer billets and a copper plate arranged parallel to each other, a protective metal layer with an explosive charge is placed on the surface of the upper three-layer billet and carry out explosion welding of the multilayer package. Annealing of the welded multilayer billet for the formation of continuous intermetallic layers of copper and titanium is carried out at a temperature of 850-860 ° C for 20-30 h, followed by cooling in air. As a result, a thick multi-layer wear-resistant coating containing from 4 to 9 continuous intermetallic layers of titanium and copper, as well as from 3 to 8 layers of titanium, is obtained on the copper plate. This coating has a large amount of permissible wear and low wear rate in contact with gas streams containing abrasives. (Patent of the Russian Federation No. 2533508, IPC В23К 20/08, В32В 7/04, published on November 20, 2014, Bull. No. 30). In the products obtained by this method there are titanium layers connected on both sides with wear-resistant intermetallic coatings.
Недостатком данного способа является наличие в его технологической схеме весьма длительного высокотемпературного нагрева (20-30 ч), при температуре, 850-860°С, что приводит, как и в предыдущем способе, к значительному удорожанию получаемой продукции и к снижению пластических и других механических свойств всех металлических слоев из-за процессов рекристаллизации.The disadvantage of this method is the presence in its technological scheme of a very long high-temperature heating (20-30 h), at a temperature of 850-860 ° C, which leads, as in the previous method, to a significant increase in the cost of the products obtained and to a decrease in plastic and other mechanical properties of all metal layers due to recrystallization processes.
Известен способ восстановления изделий из титановых сплавов с помощью лазерной наплавки, при котором осуществляют подачу порошкового присадочного материала на основе титана и дальнейшее его оплавление лазерным лучом, подачу порошкового присадочного материала осуществляют непосредственно в зону воздействия коаксиально лазерному лучу, при этом устанавливают мощность лазерного излучения 4800-5000 Вт, скорость наплавки 800-1000 мм/мин и расход присадочного материала 45-51 г/мин. (Патент РФ №2509640, МПК В23К 26/34, В23Р 6/04, опубл. 20.03.2014, бюл. №8). Наплавку ремонтных покрытий этим способом возможно осуществлять с двух сторон ремонтируемого изделия, при этом свойства титана вне зон расположения наплавленного металла остаются неизменными.A known method for the recovery of products from titanium alloys using laser surfacing, in which the supply of powdered titanium based filler material and its further melting by a laser beam, the filler powder is supplied directly to the impact zone coaxially to the laser beam, while setting the laser power 4800- 5000 W, deposition rate 800-1000 mm / min and the consumption of filler material 45-51 g / min. (Patent of the Russian Federation No. 2509640, IPC W23K 26/34, V23P 6/04, published on March 20, 2014, Bull. No. 8). Surfacing of repair coatings with this method is possible on both sides of the product being repaired, while the properties of titanium outside the areas of the deposited metal remain unchanged.
Недостатком данного способа является невысокая твердость, а, следовательно, и низкая износостойкость наплавленного этим способом металла. Кроме того, наплавленный таким способом металл содержит значительное количество пор, поэтому герметичность у него невысокая, а это ограничивает применение этого способа для нанесения металлических слоев (покрытий) на изделия ответственного назначения.The disadvantage of this method is the low hardness, and, consequently, low wear resistance of the metal deposited by this method. In addition, the metal deposited in this way contains a significant amount of pores, therefore its tightness is low, and this limits the use of this method for the deposition of metal layers (coatings) on critical products.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения износостойкого покрытия на поверхности титановой пластины, при котором составляют пакет из слоев алюминия и титана, размещают на нем заряд взрывчатого вещества (ВВ), осуществляют сварку взрывом. Соотношение толщин слоев алюминия и титана в пакете выбирают 1:(2-8) при толщине слоя алюминия 1-1,5 мм, сварку осуществляют при скорости детонации заряда ВВ 1760-2700 м/с, при этом высоту заряда ВВ и сварочный зазор между пластинами пакета выбирают из условия получения скорости их соударения при сварке взрывом в пределах 550-650 м/с, после сварки пакет подвергают отжигу путем нагрева до температуры, превышающей температуру плавления алюминия на 90-100°С в течение 1,5-3 ч с формированием между слоями алюминия и титана сплошной интерметаллидной прослойки, затем производят обжатие пакета стальными пуансонами до полного удаления с поверхности интерметаллидной прослойки остатков алюминиевого слоя, после этого полученную заготовку нагревают до температуры 730-740°С, выдерживают в течение 0,2-0,3 ч, а затем ускоренно охлаждают между металлическими пластинами с высокой теплопроводностью с получением на поверхности титановой пластины высокотвердого износостойкого интерметаллидного покрытия. (Патент РФ №2373036, МПК В23К 20/08, С23С 26/00, опубл. 20.11. 2009, бюл. №32 - прототип). При реализации этого способа пластические и другие механические свойства титановой пластины снижаются незначительно.The closest in technical level and the achieved result is a method of obtaining a wear-resistant coating on the surface of a titanium plate, in which a package is made of aluminum and titanium layers, an explosive charge is placed on it, and explosion welding is carried out. The ratio of the thickness of the layers of aluminum and titanium in the package is chosen 1: (2-8) with a thickness of aluminum layer of 1-1.5 mm, welding is carried out at a detonation rate of explosive charge 1760-2700 m / s, while the height of the explosive charge and the welding gap between the plates of the package are chosen from the condition of obtaining the speed of their collision when welding by an explosion within 550-650 m / s, after welding the package is subjected to annealing by heating to a temperature exceeding the melting point of aluminum by 90-100 ° C for 1.5-3 hours the formation between the layers of aluminum and titanium solid intermetallic layer, s so that the package is compressed with steel punches until the remnants of the aluminum layer are completely removed from the intermetallic layer, then the resulting billet is heated to a temperature of 730-740 ° C, held for 0.2-0.3 h, and then rapidly cooled between metal plates high thermal conductivity with obtaining on the titanium plate surface a highly hard wear-resistant intermetallic coating. (Patent of the Russian Federation No. 2373036, IPC W23K 20/08, С23С 26/00, publ. 20.11. 2009, bull. No. 32 - prototype). When implementing this method, the plastic and other mechanical properties of the titanium plate are reduced slightly.
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено возможностью нанесения покрытия лишь с одной стороны титановой пластины, наличием в его технологической схеме операции длительного отжига сваренного пакета в течение 1,5-3 ч при температуре, превышающей температуру плавления алюминия, а также операции обжатия пакета стальными пуансонами до полного удаления с поверхности интерметаллидной прослойки остатков алюминиевого слоя, что требует применения специального прессового оборудования и дорогостоящей оснастки, при этом длина и ширина получаемых изделий с покрытиями обычно не превышает 120-150 мм, что исключает возможность применения данного способа для получения износостойких покрытий на титановых пластинах больших размеров и удорожает получаемую продукцию. Кроме того, твердость покрытия, полученного данным способом чрезмерно высока (7-7,5 ГПа), из-за чего оно обладает повышенной склонностью к хрупкому разрушению при эксплуатации в условиях динамических нагрузок. Все это ограничивает применение данного способа для получения материалов для пар трения, тормозных устройств и т.п.This method has a low technical level, due to the possibility of applying a coating on one side only of the titanium plate, the presence in its technological scheme of the operation of a prolonged annealing of the welded package for 1.5-3 hours at a temperature exceeding the melting point of aluminum, as well as the reduction operation of the package steel punches to completely remove from the surface of the intermetallic layer residues of the aluminum layer, which requires the use of special pressing equipment and expensive equipment, while length and width of the resulting articles with coatings usually do not exceed 120-150 mm, which excludes the possibility of applying this method to obtain abrasion-resistant coatings on titanium plates of large size and expensive product obtained. In addition, the hardness of the coating obtained by this method is excessively high (7-7.5 GPa), because of which it has an increased tendency to brittle fracture when operating under dynamic loads. All this limits the application of this method to obtain materials for friction pairs, braking devices, etc.
В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа получения износостойких покрытий на поверхностях титановой пластины по новой, в сравнении с прототипом, технологической схеме формирования размеров получаемой продукции, а также, состава и свойств покрытий за счет сварки взрывом на оптимальных режимах трехслойного пакета из медно-никелевого сплава и титана с заданным соотношением толщин плакирующих и плакируемой пластин, операции горячей прокатки сваренного взрывом трехслойного пакета, способствующей увеличению его длины и ширины, а также получению необходимой оптимальной толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава равной 0,1-0,3 мм, с термическим воздействием на прокатанную заготовку лазерным лучом с оплавлением металлических слоев с двух сторон прокатанной заготовки на заданную глубину, с формированием при этом на поверхностях титановой пластины (с двух ее сторон) высокотвердых износостойких покрытий с пониженной склонностью к хрупкому разрушению при эксплуатации в условиях динамических нагрузок, без снижения механических свойств титановой пластины при термическом воздействии на прокатанную заготовку лазерным лучом, с большей, в сравнении с прототипом, длиной и шириной титановой пластины с нанесенными на нее покрытиями.In this regard, the most important task is to create a new method of obtaining wear-resistant coatings on the surfaces of the titanium plate according to a new, in comparison with the prototype, technological scheme for forming the dimensions of the resulting product, as well as the composition and properties of coatings due to explosion welding at the optimum modes of a three-layer copper package - nickel alloy and titanium with a given ratio of the thickness of cladding and cladding plates, hot rolling operation of an explosion-welded three-layer package, contributing to an increase in its d lines and widths, as well as obtaining the required optimum thickness of each layer of copper-nickel alloy equal to 0.1-0.3 mm, with a thermal effect on the rolled billet by a laser beam with melting metal layers on both sides of the rolled billet to a predetermined depth, with the formation at the same time, on the surfaces of the titanium plate (from its two sides) high-hard wear-resistant coatings with a reduced tendency to brittle fracture when operating under dynamic loads, without reducing the mechanical properties of titanium n ASTINA at thermal effect on the rolled workpiece with a laser beam, with greater in comparison with the prior art, the length and width of a titanium plate coated with a coating.
Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью сварки взрывом трехслойного пакета из двух медно-никелевых пластин и титановой пластины на оптимальных режимах, горячей прокатки сваренного пакета с последующим термическим воздействием на прокатанную заготовку лазерным лучом заданной интенсивности с оплавлением металлических слоев как из медно-никелевого сплава, так и титанового слоя, с обеспечением проплавления с каждой стороны титанового слоя на глубину, равную 1-1,2 толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава, получение высокотвердых износостойких покрытий на поверхностях титановой пластины (с двух ее сторон) без пор, трещин и других дефектов, имеющей значительно большую, чем у изделий по прототипу длину и ширину, с снижением склонности получаемых покрытий к хрупкому разрушению при динамических нагрузках без снижения механических свойств титановой пластины при термическом воздействии на прокатанную заготовку лазерным лучом.The technical result of the claimed method is the creation of a new technology that provides, by means of explosion welding, a three-layer package of two copper-nickel plates and a titanium plate at optimum conditions, hot rolling the welded package with a subsequent thermal effect on the rolled billet with a laser beam of a predetermined intensity, melting metal layers as of copper-nickel alloy, and titanium layer, ensuring penetration on each side of the titanium layer to a depth equal to 1-1.2 thickness to each layer of copper-nickel alloy, obtaining high-hard wear-resistant coatings on the surfaces of the titanium plate (on both sides) without pores, cracks and other defects, having a much longer than the prototype products length and width, with a decrease in the tendency of the resulting coatings to brittle destruction under dynamic loads without reducing the mechanical properties of the titanium plate during thermal effects on the rolled billet laser beam.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения износостойких покрытий на поверхностях титановой пластины, включающем составление пакета из металлических пластин с использованием плакируемой пластины из титана, размещение на его поверхности заряда взрывчатого вещества (ВВ), осуществление сварки взрывом, термическое воздействие на сваренную заготовку, составляют трехслойный пакет из чередующихся слоев из медно-никелевого сплава (плакирующие слои) и титана с симметричным расположением титановой пластины относительно плакирующих слоев, в котором соотношение толщин слоев медно-никелевый сплав-титан-медно-никелевый сплав составляет 1:(10-20):1 при толщине каждого слоя из медно-никелевого сплава равной 0,8-1,2 мм, располагают на поверхностях плакирующих пластин защитные прослойки из высокоэластичного материала, например, из резины с зарядами ВВ и осуществляют сварку взрывом трехслойного пакета из металлических пластин путем одновременного взрыва зарядов ВВ, имеющих скорость детонации 2000-2580 м/с, при этом высоту зарядов ВВ, а также сварочные зазоры между пластинами в пакете выбирают из условия получения скорости соударения каждой плакирующей пластины с плакируемой в пределах 520-600 м/с, горячую прокатку сваренного трехслойного пакета проводят при температуре 600-650°С с обжатием, обеспечивающим толщину каждого слоя из медно-никелевого сплава равную 0,1-0,3 мм, термическое воздействие на прокатанную заготовку осуществляют сканирующим лазерным лучом последовательно со стороны каждого слоя из медно-никелевого сплава с мощностью излучения 1,3-1,4 кВт, с оплавлением металлических слоев, при этом скорость его перемещения относительно обрабатываемой поверхности, а также его диаметр выбирают из условия получения проплавления титанового слоя на глубину, равную 1-1,2 толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава с формированием при этом на поверхностях титановой пластины высокотвердых износостойких покрытий. В качестве медно-никелевого сплава для изготовления плакирующих пластин используют сплав МН19.This technical result is achieved by the fact that in the proposed method of obtaining wear-resistant coatings on the surfaces of the titanium plate, including making a package of metal plates using a clad plate made of titanium, placing an explosive charge on its surface, performing explosion welding, thermal effects on the welded billet, make up a three-layer package of alternating layers of copper-nickel alloy (cladding layers) and titanium with a symmetrical arrangement of titanium plates relative to cladding layers, in which the thickness ratio of layers of copper-nickel alloy-titanium-copper-nickel alloy is 1: (10-20): 1 with a thickness of each layer of copper-nickel alloy equal to 0.8-1.2 mm, protective layers of highly elastic material, for example, rubber with explosive charges, are placed on the surfaces of the cladding plates; and explosion welding of a three-layer stack of metal plates by simultaneous explosion of explosive charges having a detonation velocity of 2000-2580 m / s, while the height of explosive charges, and also welding The gaps between the plates in the package are chosen from the condition of obtaining the speed of collision of each cladding plate with a cladding within 520-600 m / s, hot rolling of the welded three-layer package is carried out at a temperature of 600-650 ° C with compression, providing the thickness of each layer from copper-nickel alloy of 0.1-0.3 mm, thermal effect on the rolled billet is carried out by scanning laser beam successively from the side of each layer of copper-nickel alloy with a radiation power of 1.3-1.4 kW, with melting of metal layers Eve, while the speed of its movement relative to the treated surface, as well as its diameter is chosen from the condition of obtaining the penetration of the titanium layer to a depth equal to 1-1.2 thickness of each layer of copper-nickel alloy with the formation of highly hard-wearing coatings on the surfaces of the titanium plate . The alloy MN19 is used as a copper-nickel alloy for the manufacture of cladding plates.
Новый способ получения износостойких покрытий на поверхностях титановой пластины 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 трехслойный пакет из чередующихся слоев из медно-никелевого сплава (плакирующие слои) и титана с симметричным расположением титановой пластины относительно плакирующих слоев, в котором соотношение толщин слоев медно-никелевый сплав-титан-медно-никелевый сплав составляет 1:(10-20):1 при толщине каждого слоя из медно-никелевого сплава равной 0,8-1,2 мм, что создает необходимые условия для получения качественных сварных соединений разнородных металлических слоев, исключает появление расслоений и других дефектов в сваренных взрывом заготовках при их горячей прокатке, способствует получению при последующем термическом воздействии на прокатанную заготовку лазерным лучом высокотвердых износостойких покрытий на поверхности титановой пластины, состоящих из титана и компонентов медно-никелевого сплава.A new method of obtaining wear-resistant coatings on the surfaces of the titanium plate has significant differences compared with the prototype as to the materials used, the composition of the coatings obtained, as well as the totality of technological methods and coating production modes. So it was proposed to make a three-layer package of alternating layers of copper-nickel alloy (cladding layers) and titanium with a symmetrical arrangement of the titanium plate relative to the cladding layers, in which the ratio of the thicknesses of the layers of copper-nickel alloy-titanium-copper-nickel alloy is 1: (10- 20): 1 when the thickness of each layer of copper-nickel alloy is 0.8-1.2 mm, which creates the necessary conditions for obtaining high-quality welded joints of dissimilar metal layers, eliminates the appearance of delamination and other defects in the pile ennyh explosion workpieces at their hot rolling, contributes to obtaining the subsequent thermal impact on the rolled workpiece with a laser beam of very hard wear-resistant coatings on the surface of the titanium plate consisting of titanium components and a copper-nickel alloy.
При толщине каждого слоя из медно-никелевого сплава менее 0,8 мм возможны их неконтролируемые деформации при сварке взрывом. Их толщина более 1,2 мм является избыточной, поскольку при этом потребуется применение слишком больших обжатий при прокатке сваренной заготовки, а это, в свою очередь, может привести к появлению в ней трещин.When the thickness of each layer of copper-nickel alloy is less than 0.8 mm, their uncontrolled deformations during explosion welding are possible. Their thickness of more than 1.2 mm is excessive, since this would require the use of too large reductions when rolling the welded workpiece, and this, in turn, can lead to the appearance of cracks in it.
Соотношение толщин слоев медно-никелевый сплав-титан-медно-никелевый сплав в пакете равное 1:(10-20):1 обеспечивает оптимальную толщину металлических слоев сваренной заготовки после ее горячей прокатки. При соотношении толщин плакирующих и плакируемой пластин в пакете выходящим за рекомендованные пределы возможно уменьшение толщины титанового слоя при горячей прокатке до недопустимой толщины, либо увеличение доли металла, идущего в отходы после прокатки. Симметричное расположение титановой пластины относительно плакирующих слоев обеспечивает одинаковое качество сварных соединений с двух ее сторон при сварке взрывом.The ratio of the thickness of the layers of copper-nickel alloy-titanium-copper-nickel alloy in the package equal to 1: (10-20): 1 ensures the optimum thickness of the metal layers of the welded billet after its hot rolling. When the ratio of the thickness of cladding and clad plates in the package beyond the recommended limits, it is possible to reduce the thickness of the titanium layer during hot rolling to an unacceptable thickness, or to increase the proportion of metal going to waste after rolling. The symmetrical arrangement of the titanium plate relative to the cladding layers ensures the same quality of welded joints on its two sides during explosion welding.
Предложено сварку взрывом трехслойного пакета из металлических пластин осуществлять путем одновременного взрыва зарядов ВВ, имеющих скорость детонации 2000-2580 м/с, при этом высоту зарядов ВВ, а также сварочные зазоры между пластинами в пакете выбирать из условия получения скорости соударения каждой плакирующей пластины с плакируемой в пределах 520-600 м/с.It is proposed to carry out explosion welding of a three-layer package of metal plates by simultaneous explosion of explosive charges having a detonation speed of 2000-2580 m / s, while the height of explosive charges, as well as the welding gaps between the plates in the package, are chosen from the condition for obtaining the collision speed of each cladding plate from the clad within 520-600 m / s.
При скорости детонации ВВ и скорости соударения пластин в пакете ниже нижних предлагаемых пределов в зонах 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 зонах соединения пластин возможно появление обширных оплавленных зон, что исключает возможность получения качественных износостойких покрытий на титановой пластине. Кроме того, это приводит к неоправданно высокому расходу взрывчатых материалов в расчете на единицу продукции.When the speed of detonation of explosives and the speed of the collision of the plates in the package below the lower proposed limits in the areas of the connection plates may cause penetration, which leads to the impossibility of further use of the obtained blanks. When the detonation speed of explosives and the speed of the collision of the plates above the upper proposed limits in the areas of connection of the plates, the appearance of extensive melted zones, which excludes the possibility of obtaining high-quality wear-resistant coatings on the titanium plate. In addition, this leads to an unnecessarily high consumption of explosive materials per unit of production.
Горячую прокатку сваренного трехслойного пакета предложено проводить при температуре 600-650°С с обжатием до толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава равном 0,1-0,3 мм, что обеспечивает увеличение длины и ширины сваренной заготовки с одновременным уменьшением толщины металлических слоев до оптимальных размеров. При температуре горячей прокатки менее 600°С возможно появление трещин в металлических слоях. Ее температура более 650°С является избыточной, поскольку это приводит к излишним энергетическим затратам при осуществлении прокатки. При обжатии сваренного пакета до толщины слоя из медно-никелевого сплава менее 0,1 мм толщина получаемого покрытия на поверхности титановой пластины оказывается недостаточной, а при обжатии до толщины слоя из медно-никелевого сплава более 0,3 мм толщина покрытия оказывается избыточной поскольку это приводит к снижению его стойкости к хрупкому разрушению при динамических нагрузках.Hot rolling of the welded three-layer package was proposed to be carried out at a temperature of 600-650 ° C with compression to the thickness of each layer of copper-nickel alloy equal to 0.1-0.3 mm, which provides an increase in the length and width of the welded billet with a simultaneous decrease in the thickness of the metal layers to optimal sizes. When the temperature of hot rolling is less than 600 ° C, cracks may appear in the metal layers. Its temperature of more than 650 ° C is excessive, since it leads to excessive energy costs in the implementation of rolling. When compressing a welded package to a thickness of a layer of copper-nickel alloy of less than 0.1 mm, the thickness of the resulting coating on the surface of the titanium plate is insufficient, and when compressing to a thickness of a layer of copper-nickel alloy more than 0.3 mm, the coating thickness is excessive because it leads to reduce its resistance to brittle failure under dynamic loads.
Предложено термическое воздействие на прокатанную заготовку осуществлять сканирующим лазерным лучом последовательно, со стороны каждого слоя из медно-никелевого сплава, с мощностью излучения 1,3-1,4 кВт с оплавлением металлических слоев, при этом скорость его перемещения относительно обрабатываемой поверхности, а также его диаметр выбирать из условия получения проплавления титанового слоя на глубину, равную 1-1,2 толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава, что обеспечивает одновременное оплавление медно-никелевых и титанового слоев: медно-никелевых - на всю толщину, а титанового лишь на часть его толщины с перемешиванием титана с компонентами медно-никелевого сплава и с формированием при этом требуемого состава и свойств износостойких покрытий на поверхности титановой пластины, при этом механические свойства титана вне зон его оплавления остаются неизменными.A thermal impact on the rolled billet is proposed to be performed by a scanning laser beam sequentially from the side of each layer of copper-nickel alloy with a radiation power of 1.3-1.4 kW with the melting of the metal layers, while the speed of its movement relative to the treated surface, as well as its choose the diameter from the condition of obtaining the penetration of the titanium layer to a depth equal to 1-1.2 thicknesses of each layer of copper-nickel alloy, which ensures simultaneous fusion of copper-nickel and titanium layers : copper-nickel - for the entire thickness, and titanium only for a part of its thickness with mixing of titanium with components of a copper-nickel alloy and with the formation of the required composition and properties of wear-resistant coatings on the surface of the titanium plate, while the mechanical properties of titanium outside its melting zones remain unchanged.
Использование сканирующего лазерного луча для термического воздействия на прокатанную заготовку позволяет получать покрытия на титановых пластинах со значительно большими размерами, чем при получении покрытий по прототипу. Мощность лазерного излучения 1,3-1,4 кВт является достаточной для получения покрытий необходимой толщины и высокого качества.The use of a scanning laser beam for thermal effects on the rolled billet allows to obtain coatings on titanium plates with much larger sizes than in the production of coatings of the prototype. The laser power of 1.3-1.4 kW is sufficient to obtain coatings of the required thickness and high quality.
Мощности лазерного излучения менее 1,3 кВт может быть недостаточно для проплавления металлических слоев на заданную глубину. Его мощность более 1,4 кВт является избыточной для получения покрытий требуемого качества. Предложено скорость перемещения лазерного луча относительно обрабатываемой поверхности, а также его диаметр выбирать из условия получения проплавления с каждой стороны титанового слоя на глубину, равную 1-1,2 толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава, что обеспечивает формирование покрытия на поверхности титановой пластины необходимой толщины и состава, а также с необходимыми служебными свойствами. При проплавлении титанового слоя на глубину менее толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава твердость получаемых покрытий оказывается недостаточной для обеспечения их высокой износостойкости. Проплавление титанового слоя на глубину более 1,2 толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава является избыточным, поскольку это приводит к появлению высокого уровня внутренних напряжений как в титановом слое, так и в получаемом покрытии, а это снижает его стойкость к хрупкому разрушению при динамических нагрузках.Laser power less than 1.3 kW may not be enough to penetrate the metal layers to a predetermined depth. Its power of more than 1.4 kW is redundant to obtain coatings of the required quality. The proposed speed of movement of the laser beam relative to the treated surface, as well as its diameter, is chosen from the condition of obtaining penetration from each side of the titanium layer to a depth equal to 1-1.2 thickness of each layer of copper-nickel alloy, which ensures the formation of a coating on the surface of the titanium plate thickness and composition, as well as with the necessary service properties. When the titanium layer melts to a depth less than the thickness of each layer of copper-nickel alloy, the hardness of the obtained coatings is insufficient to ensure their high wear resistance. The penetration of the titanium layer to a depth of more than 1.2 times the thickness of each layer of copper-nickel alloy is excessive, since this leads to a high level of internal stresses both in the titanium layer and in the resulting coating, and this reduces its resistance to brittle fracture during dynamic loads.
Использование сплава МН19 при изготовлении плакирующих пластин обеспечивает получение оптимального состава покрытий на титановой пластине с необходимой высокой твердостью и износостойкостью.The use of the MH19 alloy in the manufacture of cladding plates provides for obtaining the optimal composition of coatings on the titanium plate with the necessary high hardness and wear resistance.
Предлагаемый способ получения износостойких покрытий на поверхностях титановой пластины осуществляется в следующей последовательности. Составляют трехслойный пакет из предварительно очищенных от окислов и загрязнений чередующихся слоев из медно-никелевого сплава (плакирующие слои) и титана с симметричным расположением титановой пластины относительно плакирующих слоев, в котором соотношение толщин слоев медно-никелевый сплав-титан-медно-никелевый сплав составляет 1:(10-20):1 при толщине каждого слоя из медно-никелевого сплава равной 0,8-1,2 мм. Слои в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии одинаковых технологических сварочных зазоров. Располагают на поверхностях плакирующих пластин защитные прослойки из высокоэластичного материала, например, из резины, с одинаковыми зарядами ВВ, располагают полученную сборку вертикально на песчаном грунте и осуществляют сварку взрывом полученной при этом сборки путем одновременного взрыва зарядов ВВ с помощью электродетонатора и двух отрезков детонирующих шнуров равной длины. Скорость детонации каждого заряда ВВ должна быть равной 2000-2580 м/с, при этом высоту зарядов ВВ, а также сварочные зазоры между пластинами трехслойного пакета выбирают из условия получения скорости соударения каждой плакирующей пластины с плакируемой в пределах 520-600 м/с.The proposed method of obtaining wear-resistant coatings on the surfaces of the titanium plate is carried out in the following sequence. A three-layer package is made up of alternating layers of copper-nickel alloy (cladding layers) and titanium with symmetrical positioning of a titanium plate relative to cladding layers, which have been previously cleared of oxides and contamination, in which the thickness ratio of the layers of copper-nickel alloy-titanium-copper-nickel alloy is 1 : (10-20): 1 with the thickness of each layer of copper-nickel alloy equal to 0.8-1.2 mm. The layers in the package have parallel to each other at a distance of the same technological welding gaps. The protective layers of highly elastic material, for example, rubber, with the same explosive charges are located on the surfaces of the cladding plates, the resulting assembly is placed vertically on sandy ground and the assembly produced by the explosion is simultaneously welded by means of an electric detonator and two lengths of detonating cords equal to lengths The detonation speed of each explosive charge should be 2000-2580 m / s, while the height of explosive charges, as well as the welding gaps between the plates of a three-layer package, are chosen from the condition of obtaining the collision speed of each cladding plate with the wall being clad within 520-600 m / s.
Сваренный трехслойный пакет подвергают горячей прокатке при температуре 600-650°С с обжатием, обеспечивающим толщину каждого слоя из медно-никелевого сплава равную 0,1-0,3 мм, после чего осуществляют термическое воздействие на прокатанную заготовку сканирующим лазерным лучом последовательно со стороны каждого медно-никелевого слоя с мощностью излучения 1,3-1,4 кВт, с оплавлением обоих металлических слоев, при этом скорость его перемещения относительно обрабатываемой поверхности, а также его диаметр выбирают из условия получения проплавления титанового слоя на глубину, равную 1-1,2 толщины каждого слоя из медно-никелевого сплава.The welded three-layer package is subjected to hot rolling at a temperature of 600-650 ° C with compression, ensuring the thickness of each layer of copper-nickel alloy is 0.1-0.3 mm, after which a thermal effect is applied to the rolled billet with a scanning laser beam sequentially from each side copper-nickel layer with a radiation power of 1.3-1.4 kW, with the melting of both metal layers, while the speed of its movement relative to the surface being treated, as well as its diameter, is chosen from the condition of melting titanium layer to a depth equal to 1-1.2 thickness of each layer of copper-nickel alloy.
В результате реализации предлагаемого способа на поверхностях титановой пластины получают высокотвердые износостойкие покрытия толщиной каждого из них 0,2-0,63 мм без пор, трещин и других дефектов, с значительно большей, чем у изделий по прототипу длиной и шириной титановой пластины с нанесенными на нее покрытиями, с пониженной склонностью полученного покрытия к хрупкому разрушению при динамических нагрузках. При этом механические свойства титановой пластины вне зон нанесенных покрытий остаются неизменными.As a result of the implementation of the proposed method, highly hard wear-resistant coatings with a thickness of 0.2-0.63 mm each without pores, cracks and other defects are obtained with significantly larger than the prototype products with the length and width of the titanium plate coated with its coatings, with a reduced tendency of the coating to brittle fracture under dynamic loads. In this case, the mechanical properties of the titanium plate outside the zones of the deposited coatings remain unchanged.
Пример 1 (см. таблицу, пример 1).Example 1 (see table, example 1).
Составляют трехслойный пакет под сварку взрывом, для чего берут пластины из медно-никелевого сплава МН19 и титана ВТ1-0 и очищают их соединяемые поверхности от окислов и загрязнений. Размеры каждой плакирующей (метаемой) пластины из сплава МН19: длина 270 мм, ширина 220 мм, толщина δ1 = 0,8 мм. У плакируемой пластины из титана ВТ1-0 длина и ширина такие же, но толщина δ2 = 8 мм, при этом соотношение толщин δ1:δ2:δ1 = 1:10:1. Плакируемую титановую пластину в пакете располагают симметрично относительно плакирующих слоев, которые устанавливают параллельно друг другу на расстоянии одинаковых технологических сварочных зазоров. 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 два одинаковых контейнера, например, из электрокартона, высотой каждого из них Нвв = 20 мм, длиной 300 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 необходимых сварочных зазоров h между титановой пластиной и плакирующими слоями. Величина каждого из них в данном случае равна: h = 1,5 мм.They make up a three-layer package for explosion welding, for which they take plates made of MN19 copper-nickel alloy and VT1-0 titanium and clean their joined surfaces from oxides and impurities. The dimensions of each cladding (missile) plate made of alloy MN19: length 270 mm, width 220 mm, thickness δ 1 = 0.8 mm. In the titanium plate VT1-0 to be plated, the length and width are the same, but the thickness δ 2 = 8 mm, while the thickness ratio δ 1 : δ 2 : δ 1 = 1: 10: 1. The plated titanium plate in the package is arranged symmetrically with respect to the cladding layers, which are installed parallel to each other at a distance of the same technological welding gaps. For explosion welding, we choose an explosive with a detonation velocity of D cc = 2580 m / s, which is a mixture of ammonium powder 6 ЖВ and ammonium nitrate in a ratio of 3: 1. The explosive substance is placed in two identical containers, for example, from an electric cardboard, the height of each of them is H c = 20 mm, 300 mm long, and 240 mm wide. From the proposed range, we choose the collision speed necessary for reliable welding, V c = 600 m / s. To ensure this speed using computer technology, taking into account the above parameters of explosives and welded plates, we determine the magnitude of the required welding gaps h between the titanium plate and the cladding layers. The value of each of them in this case is equal to: h = 1.5 mm.
Располагают на поверхностях плакирующих пластин защитные прослойки из высокоэластичного материала толщиной 1 мм, например, из резины, с одинаковыми зарядами ВВ, располагают полученную сборку вертикально на песчаном грунте и осуществляют сварку взрывом полученной при этом сборки путем одновременного взрыва зарядов ВВ с помощью электродетонатора и двух отрезков детонирующих шнуров равной длины. Направление детонации - вдоль свариваемого пакета. У сваренного трехслойного пакета, например, на фрезерном станке, обрезают боковые кромки с краевыми эффектами. Ширина удаленных кромок - по 10 мм каждой стороны сваренной заготовки.The protective layers of highly elastic material 1 mm thick, for example rubber, with the same explosive charges are located on the surfaces of the cladding plates, the resulting assembly is placed vertically on sandy soil and the assembly produced by the explosion is exploded by simultaneous explosion of explosive charges using an electric detonator and two segments detonating cords of equal length. The direction of the detonation - along the welded package. The welded three-layer package, for example, on a milling machine, cut side edges with edge effects. The width of the removed edges is 10 mm on each side of the welded workpiece.
Горячую прокатку сваренного трехслойного пакета проводят при температуре 600°С с обжатием, обеспечивающим толщину каждого слоя из медно-никелевого сплава равную 0,1 мм. После обрезки боковых кромок размеры у прокатанной заготовки: длина - 1900 мм, ширина - 180 мм, толщина -1,1 мм.Hot rolling of the welded three-layer package is carried out at a temperature of 600 ° C with compression, ensuring the thickness of each layer of copper-nickel alloy is 0.1 mm. After trimming the side edges, the dimensions of the rolled billet are: length - 1900 mm, width - 180 mm, thickness -1.1 mm.
Термическое воздействие на прокатанную заготовку осуществляют сканирующим лазерным лучом последовательно, со стороны каждого медно-никелевого слоя с мощностью излучения 1,3 кВт с оплавлением металлических слоев. Скорость перемещения лазерного луча относительно обрабатываемой поверхности (скорость сканирования) Vск = 12 мм/с. Диаметр лазерного луча равен 1,2 мм. Глубина проплавления с каждой стороны титанового слоя соответствует толщине каждого слоя из медно-никелевого сплава и равна δпр = 0,1 мм.Thermal effect on the rolled billet is carried out by scanning laser beam sequentially, from the side of each copper-nickel layer with a radiation power of 1.3 kW with the melting of metal layers. The speed of movement of the laser beam relative to the treated surface (scanning speed) V SC = 12 mm / s. The diameter of the laser beam is 1.2 mm. The depth of penetration on each side of the titanium layer corresponds to the thickness of each layer of copper-nickel alloy and is equal to δ pr = 0.1 mm.
В результате получают на поверхностях титановой пластины (с двух ее сторон) высокотвердые износостойкие покрытия с толщиной каждого из них около 0,2 мм, с твердостью по Виккерсу 5-5,5 ГПа. Толщина пластины вместе с покрытием δИзд=1,1 мм. Ее длина - 2100 мм, ширина - 180 мм, что, соответственно, в 14 и в 1,2 раза больше, чем у изделий по прототипу. Полученные покрытия, благодаря более низкой (в 1,3-1,5 раза) твердости, чем у покрытий, получаемых по прототипу, обладают пониженной склонностью к хрупкому разрушению при динамических нагрузках. При этом после термического воздействия на прокатанную заготовку лазерным лучом пластические и другие механические свойства титановой пластины вне зон расположения покрытий остались без изменений.As a result, high-hard wear-resistant coatings with a thickness of each of them about 0.2 mm, with a Vickers hardness of 5-5.5 GPa are obtained on the surfaces of the titanium plate. Plate thickness with coating δ And zd = 1.1 mm. Its length is 2100 mm, width is 180 mm, which is 14 and 1.2 times more, respectively, than in the products of the prototype. The resulting coatings, due to lower (1.3-1.5 times) hardness than the coatings obtained by the prototype, have a reduced tendency to brittle fracture under dynamic loads. At the same time, after thermal impact on the rolled billet with a laser beam, the plastic and other mechanical properties of the titanium plate outside the coverage areas of the coatings remained unchanged.
Пример 2 (см. таблицу, пример 2).Example 2 (see table, example 2).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина каждой плакирующей пластины из сплава МН19 δ1 = 1 мм. У плакируемой пластины из титана ВТ1-0 толщина δ2 = 15 мм, при этом соотношение толщин δ1:δ2: δ1 = 1:15:1. Для сварки взрывом выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации Dвв = 2240 м/с, представляющее собой смесь порошкообразного аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:1. Из предлагаемого диапазона выбираем необходимую для надежной сварки скорость соударения пластин Vc = 560 м/с. Для обеспечения такой скорости величина необходимых сварочных зазоров h = 3 мм.Same as in example 1, but the following changes. The thickness of each cladding plate of alloy MN19 δ 1 = 1 mm. The titanium plate to be plated in titanium VT1-0 has a thickness δ 2 = 15 mm, while the thickness ratio δ 1 : δ 2 : δ 1 = 1: 15: 1. For explosion welding, we choose an explosive with a detonation velocity of D cc = 2240 m / s, which is a mixture of powdered ammonite 6 ЖВ and ammonium nitrate in a 1: 1 ratio. From the proposed range, we choose the speed of plate collision V c = 560 m / s required for reliable welding. To ensure this speed, the size of the required welding gaps h = 3 mm.
Горячую прокатку сваренного трехслойного пакета проводят при температуре tпр = 630°С с обжатием, обеспечивающим толщину каждого слоя из медно-никелевого сплава равную 0,2 мм. После обрезки боковых кромок размеры у прокатанной заготовки: длина - 900 мм, ширина - 180 мм, толщина - 4,5 мм.Hot rolling of the welded three-layer package is carried out at a temperature t ol = 630 ° C with compression, providing the thickness of each layer of copper-nickel alloy equal to 0.2 mm. After trimming the side edges, the dimensions of the rolled billet are: length - 900 mm, width - 180 mm, thickness - 4.5 mm.
Термическое воздействие на прокатанную заготовку осуществляют сканирующим лазерным лучом с мощностью излучения 1,35 кВт. Скорость перемещения лазерного луча относительно обрабатываемой поверхности Vск = 10 мм/с. Глубина проплавления с каждой стороны титанового слоя составляет 1,1 толщины слоя из медно-никелевого сплава и равна δпр = 0,22 мм.The thermal effect on the rolled billet is performed with a scanning laser beam with a radiation power of 1.35 kW. The speed of movement of the laser beam relative to the surface being treated is V ck = 10 mm / s. The depth of penetration on each side of the titanium layer is 1.1 thickness of the layer of copper-nickel alloy and is equal to δ pr = 0.22 mm.
Результаты как в примере 1, но на поверхностях титановой пластины получают высокотвердые износостойкие покрытия с толщиной каждого из них около 0,42 мм. Толщина пластины вместе с покрытиями δизд = 4,5 мм. Ее длина - 900 мм, ширина - 180 мм, что, соответственно, вбив 1,2 раза больше, чем у изделий по прототипу.The results are as in example 1, but on the surfaces of the titanium plate get high-hard wear-resistant coatings with a thickness of each of them about 0.42 mm. Plate thickness with coatings δ ed = 4.5 mm. Its length - 900 mm, width - 180 mm, which, respectively, hammered 1.2 times more than the products of the prototype.
Пример 3 (см. таблицу, пример 3).Example 3 (see table, example 3).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина каждой плакирующей пластины из сплава МН19 δ1 = 1,2 мм. У плакируемой пластины из титана ВТ 1-0 толщина δ2 = 24 мм, при этом соотношение толщин δ1:δ2:δ1 = 1:20:1. Для сварки взрывом выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации Dвв = 2000 м/с, представляющее собой смесь порошкообразного аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:2. Нвв = 30 мм. Из предлагаемого диапазона выбираем необходимую для надежной сварки скорость соударения Vc = 520 м/с. Для обеспечения такой скорости сварочный зазор h = 3 мм.Same as in example 1, but the following changes. The thickness of each cladding plate of alloy MN19 δ 1 = 1.2 mm. The clad plate made of titanium VT 1-0 has thickness δ 2 = 24 mm, while the thickness ratio δ 1 : δ 2 : δ 1 = 1: 20: 1. For explosion welding, we choose an explosive with a detonation velocity D bv = 2000 m / s, which is a mixture of ammonium powder 6 ЖВ and ammonium nitrate in the ratio 1: 2. H CC = 30 mm. From the proposed range, we select the required for reliable welding speed of the collision V c = 520 m / s. To ensure this speed welding gap h = 3 mm.
Горячую прокатку сваренного пакета проводят при температуре tпр = 650°С с обжатием до толщины слоя из медно-никелевого сплава равной 0,3 мм. После обрезки боковых кромок размеры у прокатанной заготовки: длина - 780 мм, ширина - 180 мм, толщина - 7,8 мм.Hot rolling of the welded package is carried out at a temperature t ol = 650 ° C with compression to a thickness of a layer of a copper-nickel alloy of 0.3 mm. After trimming the side edges, the dimensions of the rolled billet are: length - 780 mm, width - 180 mm, thickness - 7.8 mm.
Термическое воздействие на прокатанную заготовку осуществляют сканирующим лазерным лучом с мощностью излучения 1,4 кВт. Скорость перемещения лазерного луча относительно обрабатываемой поверхности Vск = 8 мм/с. Глубина проплавления титанового слоя составляет 1,2 толщины слоя из медно-никелевого сплава и равна δпр = 0,36 мм.The thermal effect on the rolled billet is performed with a scanning laser beam with a radiation power of 1.4 kW. The speed of movement of the laser beam relative to the surface being treated is V ck = 8 mm / s. The depth of penetration of the titanium layer is 1.2 times the thickness of the layer of copper-nickel alloy and is equal to δ CR = 0.36 mm.
Результаты как в примере 1, но на поверхности титановой пластины получают высокотвердое износостойкое покрытие с толщиной около 0,66 мм. Толщина пластины вместе с покрытием δизд = 7,8 мм. Ее длина - 780 мм, ширина - 180 мм, что, соответственно, в 5,2 и в 1,2 раза больше, чем у изделий по прототипу.Results as in example 1, but on the surface of the titanium plate get a high-hard wear-resistant coating with a thickness of about 0.66 mm. Plate thickness with coating δ ed = 7.8 mm. Its length is 780 mm, width is 180 mm, which is 5.2 and 1.2 times more, respectively, than in the products of the prototype.
При получении износостойкого покрытия на поверхности титановой пластины по прототипу (см. таблицу, пример 4) твердость покрытия 7-7,5 ГПа, что в 1,3-1,5 раза выше, чем у покрытия, полученному по предлагаемому способу, из-за чего оно обладает повышенной склонностью к хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Длина получаемых изделий с покрытиями не превышает 150 мм, что в 5,2 - 14 раз меньше, а их ширина, не превышающая 120 мм, меньше в 1,2 раза, чем у изделий по предлагаемому способу. Все это ограничивает применение данного способа для получения материалов для пар трения, тормозных устройств и т.п.Upon receipt of a wear resistant coating on the surface of the titanium plate of the prototype (see table, example 4), the hardness of the coating is 7-7.5 GPa, which is 1.3-1.5 times higher than that of the coating obtained by the proposed method, for which it has an increased tendency to brittle failure under dynamic loads. The length of the obtained products with coatings does not exceed 150 mm, which is 5.2 - 14 times less, and their width, not exceeding 120 mm, is 1.2 times less than that of the products according to the proposed method. All this limits the application of this method to obtain materials for friction pairs, braking devices, etc.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143624A RU2688792C1 (en) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Method of producing wear-resistant coatings on surfaces of titanium plate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143624A RU2688792C1 (en) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Method of producing wear-resistant coatings on surfaces of titanium plate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688792C1 true RU2688792C1 (en) | 2019-05-22 |
Family
ID=66636743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018143624A RU2688792C1 (en) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Method of producing wear-resistant coatings on surfaces of titanium plate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688792C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2807245C1 (en) * | 2023-03-02 | 2023-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for producing heat-resistant coating on titanium plate surfaces |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004055467A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Svos S.R.O. | Multilayered steel armour |
| RU2373036C1 (en) * | 2008-05-20 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of fabrication of wear resistant coating |
| RU2463140C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of producing titanium-aluminium composite material |
| RU2560472C2 (en) * | 2013-08-08 | 2015-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Making of sandwiched material |
-
2018
- 2018-12-10 RU RU2018143624A patent/RU2688792C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004055467A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Svos S.R.O. | Multilayered steel armour |
| RU2373036C1 (en) * | 2008-05-20 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of fabrication of wear resistant coating |
| RU2463140C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of producing titanium-aluminium composite material |
| RU2560472C2 (en) * | 2013-08-08 | 2015-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Making of sandwiched material |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115572970B (en) * | 2022-09-08 | 2024-06-07 | 江苏大学 | High-performance high-entropy alloy material and preparation method thereof |
| RU2807245C1 (en) * | 2023-03-02 | 2023-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for producing heat-resistant coating on titanium plate surfaces |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2486999C1 (en) | Method of producing coating | |
| RU2373036C1 (en) | Method of fabrication of wear resistant coating | |
| US3194643A (en) | Clad metal product | |
| Caiazzo | Additive manufacturing by means of laser-aided directed metal deposition of titanium wire | |
| RU2350442C2 (en) | Method of wear-resistant coating receiving | |
| RU2679814C1 (en) | Method for obtaining wear-resistant coatings on surfaces of copper and magnesium alloy plates | |
| RU2649929C1 (en) | Method of heat-resistant intermetallide coating producing on the surface of the low-carbon steel plate | |
| RU2404887C1 (en) | Method of welding materials | |
| RU2700441C1 (en) | Method of producing copper-nickel coating on surfaces of titanium plate | |
| RU2688792C1 (en) | Method of producing wear-resistant coatings on surfaces of titanium plate | |
| RU2399471C1 (en) | Method for production of composite aluminium-nickel articles with inner cavity by means of explosion welding | |
| RU2688791C1 (en) | Method of producing wear-resistant coating on surface of titanium plate | |
| RU2463140C1 (en) | Method of producing titanium-aluminium composite material | |
| RU2293004C1 (en) | Titanium-steel composition material producing method | |
| RU2701699C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coatings on surfaces of plates from aluminum alloy and copper | |
| RU2243871C1 (en) | Explosion welding method | |
| RU2711284C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coatings on surfaces of plates from copper and aluminum alloy | |
| RU2391191C1 (en) | Method of producing wear-resistant coatings | |
| RU2463139C1 (en) | Method of producing titanium-steel composite material | |
| RU2486043C1 (en) | Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding | |
| RU2463141C1 (en) | Method of producing titanium-steel composite material | |
| RU2370350C1 (en) | Method of producing composite titanium-aluminium material | |
| RU2712156C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coatings on surfaces of plates from aluminum alloy and copper | |
| RU2221682C1 (en) | Method for making composition material | |
| RU2807245C1 (en) | Method for producing heat-resistant coating on titanium plate surfaces |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201211 |