CS238435B1

CS238435B1 - A method of preparing functional layers

Info

Publication number: CS238435B1
Application number: CS839317A
Authority: CS
Inventors: Jan Styk; Jozef Adamka
Original assignee: Jan Styk; Jozef Adamka
Priority date: 1983-12-12
Filing date: 1983-12-12
Publication date: 1985-11-13
Also published as: CS931783A1

Abstract

Vynález spadá do odboru špeciálnych spQsoboch přípravy funkčných vrstiev na výrobkoeb z konštrukčných, špeciálnych a nástrojových materiálov, vyrobených z kovov a ich zliatin. Učelom vynálezu je zlepšenie štruktúry vo funkčnej vrstvě a to tak, že nie sú pozorované, nehomogenity a štruktúrne zložky májů jemnejšiu morfológiu. Uvedený účel sa dosiahne ohrlatím povrchu výrobku intenzívnym energetickým zdrojom na teplotu tavenia materiálu výrobku, pričom výrobek je rozkmitaný ultrazvukovou energiou v kontinuálnem alebo impulznom režime.The invention belongs to the field of special methods of preparing functional layers on products from structural, special and tool materials, made of metals and their alloys. The purpose of the invention is to improve the structure in the functional layer so that inhomogeneities are not observed and structural components have a finer morphology. The stated purpose is achieved by heating the surface of the product with an intensive energy source to the melting temperature of the product material, while the product is oscillated by ultrasonic energy in a continuous or pulsed mode.

Description

Vynález sa týká přípravy aktívnych funkčných vrstiev na výrobkoch z konštrukčných, špeciálnych a nástrojových materiálov vyrobených z kovov a ich zliatin.The invention relates to the preparation of active functional layers on products made of constructional, special and tool materials made of metals and their alloys.

Životnost súčiastky limitujú vlastnosti jej povrchovej vrstvy, ktoré aktivně odolávajú vonkajším účinkom namáhania. Výsledkom tohoto namáhania je opotrebenie. Opotrebenie je nežiadúca změna povrchu, sposobená vzájomným posobením funkčných povrchov, alebo funkčného povrchu a média, ktoré opotrebenie vyvolává. Preto je potřebné, aby výrobok mal vysokú odolnost proti účinkom opotrebenia v povrchových funkčných vrstvách, pričom tieto vlastnosti nemusia byt rovnaké v celom priereze.The life of a component is limited by the properties of its surface layer, which actively withstand the external effects of stress. This stress results in wear. Wear is an undesirable change in surface caused by the mutual interaction of functional surfaces or the functional surface and the media that the wear induces. Therefore, it is desirable that the article has a high resistance to wear effects in the surface functional layers, and these properties need not be the same across the cross section.

V súčasnosti sa funkčně vrstvy pripravujú posobením intenzívnych energetických zdrojov, ako sú laserový lúč, elektronový lúč, elektroiskrový -výboj, mikroplazma a podobné na povrch výrobkov. Působením týchto zdrojov sa výrobok ohřeje vysokou rýchlosťou, dosiahne teplotu tavenia, roztaví sa a následné rýchlo ochladne. V miestach interakcie vysokoenergetického zdroja s ovplyvňovaným materiálom přišlo k vytvoreniu tvrdej štruktúrnej oblasti, odolnej proti opotřebením V takto připravených vrstvách sú však nehomogenity, ktoré zhoršujú fyzikálno-mechanické vlastností ako například tvrdost, korózivzdornosť, oteruvzdornosť a podobné.At present, the functional layers are prepared by fusing intense energy sources such as laser beam, electron beam, electro-spark discharge, microplasm and the like to the surface of the articles. These sources heat the product at high speed, reach the melting point, melt, and then cool rapidly. However, at the points of interaction of the high-energy source with the material to be treated, a hard, wear-resistant structural region has been formed.

Tento nedostatok odstraňuje spůsob přípravy funkčných vrstiev, podía vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že počas interakcie intenzívneho energetického zdroja s povrchom výrobku sa působí ultrazvukom v rozmedzí frekvencie 15 až 213 kHz.This drawback removes the method of preparation of functional layers according to the invention, which is based on the fact that during the interaction of the intensive energy source with the surface of the product, ultrasound is applied in the frequency range of 15 to 213 kHz.

Pri působení ultrazvukom v impulznom režime je doba trvania impulzu 1 až 200 μβ a frekvencia opakovania impulzu 1 až 100 Hz. Spůsobom přípravy funkčných vrstiev podfa vynálezu sa zlepšuje štruktúra funkčnej vrstvy a to tak, že sa stává homogénnejšia, štruktúrne zložky kryštalizujú v jemnějších útvaroch, znižuje sa zvyškové napátie, zlepšuje sa korózna odolnost a zvyšuje oteruvzdornost. Dochádza k vyššiemu nasýteniu legujúcimi prvkami. Zvyšuje sa trvanlivost o 5 až 20 %.When pulsed mode ultrasound is applied, the pulse duration is 1 to 200 μβ and the pulse repetition rate is 1 to 100 Hz. By preparing functional layers according to the invention, the structure of the functional layer is improved by making it more homogeneous, the structural components crystallize in finer formations, reduce residual stress, improve corrosion resistance and increase abrasion resistance. There is a higher saturation with alloying elements. The durability increases by 5 to 20%.

Příklad 1Example 1

Pri príprave .povrchovej funkčnej vrstvy sa působilo na povrch ocelového výrobku o chemickom zložení v hmotnostných percentách, uhlík = 0,86 °/o, mangán = 0,17 °/o, křemík = 0,19 θ/ο, chróm = 4,30 %, volfrám = = 6,25 °/o, nikel = 0,19 %, molybdén = 5,27 percent, vanad = 1,92 % a zvyšok železo.In the preparation of the surface functional layer, the surface of a steel product having a chemical composition in weight percent, carbon = 0.86 ° / o, manganese = 0.17 ° / o, silicon = 0.19 θ / ο, chromium = 4 was treated. 30%, tungsten = 6.25%, nickel = 0.19%, molybdenum = 5.27 percent, vanadium = 1.92%, and the remainder iron.

Působilo sa elektronovým lúčom s nasledovnými parametrami: výkon elektronového lúča je 450 W, rýchlosť posuvu elektronového lúča je 15 mm. s^-1, priemer stopy elektronového lúča je 1 mm a poloha ohniska elektrónového lúča vzhladom na povrch výrobku je 0 mm. Súčasne sa tento výrobok rozkmitá ultrazvukom v kontinuálnom režime o frekvencii 20 kHz. Ultrazvuková energia působí na výrobok po celú dobu interakcie elektronového lúča s výrobkom.The electron beam was operated with the following parameters: the electron beam power was 450 W, the electron beam feed rate was 15 mm. s ^-1 , the electron beam trace diameter is 1 mm and the electron beam focus position relative to the product surface is 0 mm. At the same time, this product is vibrated by ultrasound in continuous mode at a frequency of 20 kHz. Ultrasonic energy acts on the product throughout the interaction of the electron beam with the product.

Pri príprave povrchových funkčných vrstiev elektrónovým lúčom bez působenia ultrazvukovej energie sa dosiahla tvrdost povrchu výrobku 63 HRC. Pri postupování podlá vynálezu sa zvýšila tvrdost v povrchovej vrstvě výrobku o 5,2 HRC, čo sa prejavilo na zvýšení trvanlivosti o 5 %.In the preparation of the surface functional layers by electron beam without the application of ultrasonic energy, the surface hardness of the product was 63 HRC. In the process according to the invention, the hardness in the surface layer of the article was increased by 5.2 HRC, which resulted in an increase in durability of 5%.

P r í k 1 a d 2Example 1 a d 2

Pri príprave povrchovej funkčnej vrstvy sa působilo na povrch ocelového výrobku o chemickom zložení rovnakom ako v příklade 1. Působilo sa laserovým lúčom s nasledovnými parametrami: výkon je 200 W, rýchlosť posuvu laserového lúča je 5 mm.s^-1, priemer stopy laserového lúča je 1 mm a poloha ohniska laserového lúča je 0 mm. Súčasne sa výrobok rozkmitá ultrazvukom v impulznom režime o frekvencii 20 kHz s dobou trvania impulzu 45 μβ a frekvenciou opakovania impulzov 185 Hz.In preparing the surface of the functional layer is treated with the surface of the steel product of the chemical composition of EXAMPLE 1. It felt, the laser beam with the following parameters: power 200 W, the feed rate of the laser beam was 5 mm.s ^-1, the diameter of the laser beam is f 1 mm and the focus position of the laser beam is 0 mm. At the same time, the product is oscillated by a 20 kHz pulse mode ultrasound with a pulse duration of 45 μβ and a pulse repetition frequency of 185 Hz.

Pri príprave povrchových funkčných vrstiev laserom bez působenia ultrazvukovej energie sa dosiahla tvrdost 64 HRC. Pri postupovaní podfa vynálezu sa zvačšila tvrdost v povrchovej vrstvě výrobku o 5,9 HRC, čo sa prejavilo na zvýšení trvanlivosti o 20 percent.A hardness of 64 HRC was achieved in the preparation of the surface functional layers by laser without the action of ultrasonic energy. In the process of the invention, the hardness in the product surface layer was increased by 5.9 HRC, which resulted in an increase in durability of 20 percent.

Claims

OBJECT

1. A method of preparing functional layers by heating the surface of a product made of metals and their alloys to a melting point to evaporate the product material by an intense energy source, characterized in that during the interaction of the intense energy source with the article surface, the product is ultrasonically scanned within the frequency range of the invention. up to 213 kHz in continuous or pulse mode.

2. Process for the preparation of functional layers according to claim 1, characterized in that the ultrasound is applied in a pulsed mode with a pulse duration of 1 to 200 με and a pulse repetition frequency of 1 to 1000 Hz.