RU2475567C1 - Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts - Google Patents

Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts Download PDF

Info

Publication number
RU2475567C1
RU2475567C1 RU2011125217/02A RU2011125217A RU2475567C1 RU 2475567 C1 RU2475567 C1 RU 2475567C1 RU 2011125217/02 A RU2011125217/02 A RU 2011125217/02A RU 2011125217 A RU2011125217 A RU 2011125217A RU 2475567 C1 RU2475567 C1 RU 2475567C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
pyrometer
vacuum chamber
plasma torch
shape memory
Prior art date
Application number
RU2011125217/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011125217A (en
Inventor
Петр Олегович Русинов
Жесфина Михайловна Бледнова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет " (ГОУВПО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет " (ГОУВПО "КубГТУ") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет " (ГОУВПО "КубГТУ")
Priority to RU2011125217/02A priority Critical patent/RU2475567C1/en
Publication of RU2011125217A publication Critical patent/RU2011125217A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2475567C1 publication Critical patent/RU2475567C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: plant includes a frame with a vacuum chamber arranged on it, a mechanism for fastening of a part with a socket and a back poppet, a part rotation mechanism, and a plasmatron with mechanism of its longitudinal movement, a powder material supply mechanism with shape memory effect, the first pyrometer for temperature measurement of the part before the front of plasma arc, a control device, a device for surface-plastic deformation (SPD) of the part for formation of a nanostructured layer, the second pyrometer, a step-down transformer, a gas-flame burner for gas-flame spraying, a process module for ionic cleaning of the processed part with a power supply and a part surface cooling device. Gas-flame burner and device for SPD are arranged on longitudinal plasmatron movement mechanism; at that, burner is installed at an angle of 45° or 90° to the part surface. Positive side of the power supply of the process module of ionic cleaning is connected to housing of vacuum chamber, and its negative side is connected to back poppet of the part fastening mechanism. The second pyrometer is installed in SPD zone and connected to the control device related to powder material supply mechanism and longitudinal plasmatron movement mechanism and the first pyrometer. Step-down transformer is connected to SPD device to provide an additional heating of the part surface. Cooling device is connected to longitudinal plasmatron movement device that is installed on the longitudinal movement mechanism at an angle of 46-50° to the part surface.
EFFECT: improving functional properties and reliability of the part coatings.
2 cl, 1 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, в частности к комбинированным способам получения покрытий и может быть использовано в частности для получения покрытий на деталях.The invention relates to the field of engineering and metallurgy, in particular to combined methods for producing coatings and can be used in particular to obtain coatings on parts.

В настоящее время существуют следующие установки, для получения покрытий.Currently, there are the following installations for producing coatings.

Известна установка для напыления покрытий, характеризующаяся тем, что содержит вакуумную камеру, распылители мишеней-катодов с анодными блоками, устройства для эвакуации и регулирования подачи газа, приспособление, на котором крепят держатели, и устройство для вращения приспособления. Держатели для подложек вращаются в одном направлении, а приспособление вращается в другом направлении. Распылители мишеней-катодов расположены таким образом, что их осевые линии образуют угол не более 90° и смещены по высоте друг относительно друга. Внутренняя поверхность камеры снабжена ложными стенками. Держатели подложек выполнены в виде призм. Каждая грань призм прозрачна не менее чем на 75%. Подложки и анодные блоки распылителей гальванически связаны между собой и с положительным электродом. Мишени-катоды и ложные стенки гальванически связаны с отрицательным электродом. Между приспособлением для крепления держателей и устройством для его вращения установлен экран, гальванически изолированный от камеры. Устройство формирует упрочненные покрытия во всей поверхности подложек, включая и тыльную сторону (патент №2214477).A known installation for spraying coatings, characterized in that it contains a vacuum chamber, target cathode sprays with anode blocks, devices for evacuating and regulating the gas supply, a device on which the holders are mounted, and a device for rotating the device. The substrate holders rotate in one direction, and the fixture rotates in the other direction. The nebulizers of the cathode targets are arranged in such a way that their axial lines form an angle of no more than 90 ° and are offset in height relative to each other. The inner surface of the chamber is provided with false walls. The substrate holders are made in the form of prisms. Each prism face is not less than 75% transparent. The substrates and anode blocks of the nebulizers are galvanically connected to each other and to the positive electrode. Target cathodes and false walls are galvanically connected to the negative electrode. Between the device for mounting the holders and the device for its rotation, a screen is installed, galvanically isolated from the camera. The device forms hardened coatings in the entire surface of the substrates, including the back side (patent No. 2214477).

Недостатком этой установки является невозможность получения объемных покрытий (толщиной более 100 мкм), сложность получения покрытий нужного для ЭПФ химического состава, следовательно, небольшая величина обратимой деформации менее 3%.The disadvantage of this installation is the impossibility of obtaining bulk coatings (with a thickness of more than 100 μm), the difficulty of obtaining coatings of the chemical composition required for EPF, and therefore, a small amount of reversible deformation is less than 3%.

Также известна установка для комплексной ионно-плазменной обработки и нанесения покрытий, содержащая цилиндрическую вакуумную камеру с загрузочной дверью, оснащенную фланцевыми соединениями для установки технологических модулей, вакуум-провода, вакуумных насосов и вакуумных вводов, поворотное приспособление для размещения обрабатываемых изделий, технологические модули, систему подачи газов, откачную систему, источники питания и блок управления, источники ускоренных ионов металлов и газов, протяженный вакуумно-дуговой генератор металлической плазмы, протяженный дуальный магнетрон, протяженный генератор газовой плазмы, причем вакуумная камера выполнена из немагнитной нержавеющей стали размерами: диаметр от 900 мм до 1000 мм, высота от 1300 мм до 1400 мм, а поворотное приспособление для размещения обрабатываемых изделий выполнено с возможностью размещения длинномерных изделий (патент №97730). Недостатком этой установки является невозможность получения объемных покрытий (толщиной более 10 мкм). Сложность получения покрытий нужного для ЭПФ химического состава.Also known is an installation for complex ion-plasma treatment and coating, containing a cylindrical vacuum chamber with a loading door, equipped with flange connections for installing process modules, vacuum wires, vacuum pumps and vacuum inlets, a rotary device for placing processed products, technological modules, system gas supply, pumping system, power supplies and control unit, sources of accelerated metal and gas ions, extended vacuum-arc generator me allic plasma, an extended dual magnetron, an extended gas plasma generator, the vacuum chamber being made of non-magnetic stainless steel with dimensions: diameter from 900 mm to 1000 mm, height from 1300 mm to 1400 mm, and a rotary device for accommodating workpieces made with the possibility of placing lengthy products (patent No. 97730). The disadvantage of this installation is the inability to obtain bulk coatings (with a thickness of more than 10 microns). Difficulty in obtaining coatings of the chemical composition required for EPF.

Наиболее близкой является установка для получения наноструктурированных покрытий деталей с цилиндрической поверхностью с эффектом памяти формы, содержащая механизмы закрепления и вращения деталей, продольного перемещения плазмотрона, расположенного на раме, подачи порошкового материала с эффектом памяти формы, управляющее устройство, связанное с механизмами подачи порошкового материала, перемещения плазмотрона и пирометром для измерения температуры детали перед фронтом плазменной дуги, приспособление для поверхностно-пластического деформирования поверхности деталей для получения наноструктурированного слоя, установленным на механизме продольного перемещения плазмотрона, второй пирометр, установленный в зоне поверхностно-пластического деформирования и связанный с управляющим устройством, понижающий трансформатор, соединенный с приспособлением для поверхностно-пластического деформирования для дополнительного нагрева поверхности детали и устройства для охлаждения поверхности детали связанного с устройством перемещения плазмотрона, причем плазмотрон установлен на механизме продольного перемещения под углом 46-50° к поверхности детали. Приспособление для поверхностно-пластического деформирования содержит 3 ролика для обжатия поверхности деталей. Устройство для охлаждения поверхности детали выполнено в виде двух емкостей, заполненных жидким азотом, расположенным по краям обрабатываемой детали (патент №2402628). В результате напыления устраняются недостатки аналогов, увеличивается толщина слоя покрытия.The closest is a facility for producing nanostructured coatings of parts with a cylindrical surface with a shape memory effect, containing mechanisms for fixing and rotating parts, longitudinal movement of a plasma torch located on the frame, supply of powder material with a shape memory effect, a control device associated with powder material supply mechanisms, displacements of the plasma torch and pyrometer for measuring the temperature of the part in front of the front of the plasma arc, a device for surface plastic deformation of the surface of the parts to obtain a nanostructured layer mounted on the mechanism of longitudinal movement of the plasma torch, a second pyrometer installed in the zone of surface plastic deformation and connected to the control device, a step-down transformer connected to a device for surface plastic deformation for additional heating of the surface of the part and device for cooling the surface of the part associated with the device for moving the plasma torch, and the plasma torch mounted on the mechanism of longitudinal movement at an angle of 46-50 ° to the surface of the part. The device for surface plastic deformation contains 3 rollers for compressing the surface of the parts. A device for cooling the surface of the part is made in the form of two containers filled with liquid nitrogen located at the edges of the workpiece (patent No. 2402628). As a result of spraying, the disadvantages of analogues are eliminated, the thickness of the coating layer increases.

Недостатком этой установки является невозможность получения качественных покрытий без содержания избыточных (интерметаллидных) фаз, вследствие низкая степень восстановления формы, небольшая прочность сцепления покрытия с подложкой.The disadvantage of this installation is the impossibility of obtaining high-quality coatings without the content of excess (intermetallic) phases, due to the low degree of shape recovery, low adhesion of the coating to the substrate.

Задачей изобретения является получение на поверхности деталей наноструктурированного покрытия с эффектом памяти формы.The objective of the invention is to obtain on the surface of parts of a nanostructured coating with a shape memory effect.

Техническим результатом является повышение функциональных свойств и надежности покрытий деталей, таких как величина обратимой деформации, прочность сцепления покрытия с подложкой.The technical result is to increase the functional properties and reliability of the coatings of parts, such as the magnitude of the reversible deformation, the adhesion of the coating to the substrate.

Поставленная задача решается предложенной установкой для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на цилиндрической поверхности деталей, содержащая раму с размещенными на ней механизмом закрепления детали с патроном и задней бабкой, механизмом вращения детали, и плазмотроном с механизмом его продольного перемещения, механизм подачи порошкового материала с эффектом памяти формы, первый пирометр для измерения температуры детали перед фронтом плазменной дуги, управляющее устройство, связанное с механизмами подачи порошкового материала и продольного перемещения плазмотрона и первым пирометром, приспособление для поверхностно-пластического деформирования детали для формирования наноструктурированного слоя, установленное на механизме продольного перемещения плазмотрона, второй пирометр, установленный в зоне поверхностно-пластического деформирования и связанный с управляющим устройством, соединенный с приспособлением для поверхностно-пластического деформирования детали, понижающий трансформатор, обеспечивающий дополнительный нагрев поверхности детали, и устройство для охлаждения поверхности детали, связанное с устройством продольного перемещения плазмотрона, при этом плазмотрон установлен на механизме продольного перемещения под углом 46-50° к поверхности детали. Установка, дополнительно содержит вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, газопламенную горелку для газопламенного напыления и технологический модуль для ионной очистки обрабатываемой детали с источником питания, при этом вакуумная камера установлена на раме, газопламенная горелка размещена на механизме продольного перемещена плазмотрона и установлена под углом 45° или 90° к поверхности детали, «плюс» источника питания технологического модуля ионной очистки соединен с корпусом вакуумной камеры, а его «минус» соединен с задней бабкой механизма закрепления детали. Вакуумная камера выполнена с водяной рубашкой охлаждения.The problem is solved by the proposed installation for producing nanostructured coatings from a material with a shape memory effect on the cylindrical surface of parts, containing a frame with a part fixing mechanism with a cartridge and tailstock, a part rotation mechanism, and a plasma torch with its longitudinal movement mechanism, a powder feeding mechanism material with a shape memory effect, the first pyrometer for measuring the temperature of a part in front of the plasma arc front, a control device connected with by means of powder material supply and longitudinal movement of the plasma torch and the first pyrometer, a device for surface-plastic deformation of the part to form a nanostructured layer mounted on the mechanism of longitudinal movement of the plasma torch, a second pyrometer installed in the surface-plastic deformation zone and connected to the control device, connected to the device for surface-plastic deformation of the part, a step-down transformer, providing complementary heating the surface of the part, and a device for cooling the surface of the part associated with the device of longitudinal movement of the plasma torch, while the plasma torch is mounted on the mechanism of longitudinal movement at an angle of 46-50 ° to the surface of the part. The installation further comprises a vacuum chamber connected to a vacuum pump, a gas flame burner for flame spraying and a process module for ion cleaning of the workpiece with a power source, while the vacuum chamber is mounted on the frame, the gas flame burner is placed on a longitudinal plasma torch mechanism and is installed at an angle of 45 ° or 90 ° to the surface of the part, the “plus” of the power supply of the ion cleaning process module is connected to the body of the vacuum chamber, and its “minus” is connected to the back her grandma mechanism for securing the part. The vacuum chamber is made with a water jacket cooling.

Повышение функциональных свойств и надежности покрытий с ЭПФ обеспечивается за счет получения наноструктурного состояния покрытия при использовании газопламенного и плазменного напыления с последующим поверхностно-пластическим деформированием (ППД). За счет использования технологического модуля производится ионная очистка обрабатываемой детали, способствующая увеличению прочности сцепления покрытий с ЭПФ с подложкой. При использовании вакуумной камеры (вакуума) совместно с плазменным и газопламенным напылением формируются качественные покрытия без содержания оксидных включений (фаз), приводящих к снижению ЭПФ, соответственно и функциональных свойств.An increase in the functional properties and reliability of coatings with EPF is ensured by obtaining the nanostructured state of the coating using gas-flame and plasma spraying followed by surface plastic deformation (PPD). Due to the use of the technological module, ion cleaning of the workpiece is performed, which contributes to an increase in the adhesion strength of coatings with EPF to the substrate. When using a vacuum chamber (vacuum) together with plasma and gas-flame spraying, high-quality coatings are formed without the content of oxide inclusions (phases), which lead to a decrease in the EPF and, accordingly, functional properties.

На фиг.1 представлена установка для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на цилиндрической поверхности деталей.Figure 1 shows the installation for producing nanostructured coatings from a material with a shape memory effect on the cylindrical surface of parts.

Установка состоит из следующих конструктивных элементов: блока управления 1, источника питания 2, понижающего трансформатора 3, патрона 4 для закрепления детали 16 с цилиндрической поверхностью, трехроликового приспособления 5 для поверхностно-пластического деформирования полученного покрытия с получением наноструктурированного слоя с эффектом памяти формы, плазматрона 6, устройства для перемещения 7 плазматрона, устройства 8 для охлаждения цилиндрической детали, выполненного в виде двух емкостей, заполненных жидким азотом, порошкового дозатора 9, пирометров 10 для измерения температуры, плазмообразующих газов 11, задней бабки 12, электродвигателя 13, шкивов 14 для передачи крутящего момента от электродвигателя 13 на патрон 4, рамы 15 и упрочняемой цилиндрической детали 16, вакуумной камеры 17, газопламенной горелки для высокоскоростного газопламенного напыления 18, вакуумного насоса 19, технологического модуля 20 для ионной очистки поверхностей деталей 16, смотровых окон 21.The installation consists of the following structural elements: a control unit 1, a power supply 2, a step-down transformer 3, a cartridge 4 for fixing a part 16 with a cylindrical surface, a three-roll device 5 for surface-plastic deformation of the resulting coating to obtain a nanostructured layer with a shape memory effect, a plasmatron 6 , devices for moving the plasmatron 7, device 8 for cooling a cylindrical part made in the form of two containers filled with liquid nitrogen, powder dispenser 9, pyrometers 10 for measuring temperature, plasma gases 11, tailstock 12, electric motor 13, pulleys 14 for transmitting torque from the electric motor 13 to the cartridge 4, frame 15 and hardened cylindrical part 16, vacuum chamber 17, gas-flame burner for high-speed gas-flame spraying 18, a vacuum pump 19, a process module 20 for ionic cleaning of the surfaces of parts 16, viewing windows 21.

Установка работает следующим образом:Installation works as follows:

Упрочняемая цилиндрическая деталь 16 устанавливается в патроне 4 и в задней бабке 12, закрепленных на раме 15. С помощью вакуумного насоса 19 производится откачка вакуумной камеры 17 до давления 6,5·10-3-6,8·10-3 Па. Далее осуществляется заполнение вакуумной камеры аргоном до давления 0,07÷0,6 Па, при помощи технологического модуля 20 производится ионная очистка упрочняемой цилиндрической детали 16. Посредством электродвигателя 13 шкивов 14 системе придается вращательное движение. При помощи источника питания 2 и блока управления 1 производится включение устройства для перемещения плазматрона 6 и поджиг плазменной и высокоскоростной газопламенной дуги, также происходит включение порошкового дозатора 9 для подачи порошка с эффектом памяти формы в плазменную и газопламенную струю. Измерение температуры упрочняемой детали перед фронтом плазменной дуги и в зоне поверхностно-пластического деформирования производится пирометрами 10. На устройстве для перемещения 7 плазматрона 6 и газопламенной горелки 18 закреплено трехроликовое приспособление 5 для поверхностно-пластического деформирования покрытия с эффектом памяти формы сразу после плазменного и высокоскоростного газопламенного напыления. Напыление покрытия производится плазмотроном 6 и газопламенной горелкой 18, расположенным под углом 45, 90°. На устройстве для перемещения 7 плазматрона 6 и газопламенной горелки 18 устанавливается приспособление 8 для подачи жидкого азота с целью охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы в случае отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании трехроликовым приспособлением. Поверхностно-пластическое деформирование трехроликовым приспособлением сразу же после высокоскоростного газопламенного и плазменного напыления осуществляется в два этапа, на первом этапе оно производится в интервале температур 900-1100°С, на втором в интервале температур мартенситных превращений (Ms-Mf). В случае охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы после плазменного напыления до температуры менее 750°С дополнительно имеется понижающий трансформатор 3 для разогрева детали до данной температуры.The hardened cylindrical part 16 is installed in the cartridge 4 and in the tailstock 12, mounted on the frame 15. Using a vacuum pump 19, the vacuum chamber 17 is pumped out to a pressure of 6.5 · 10 -3 -6.8 · 10 -3 Pa. Next, the vacuum chamber is filled with argon to a pressure of 0.07 ÷ 0.6 Pa, using the technological module 20, the hardened cylindrical part 16 is ionically cleaned. By means of the electric motor 13 of the pulleys 14, the system is rotated. Using the power source 2 and the control unit 1, the device for moving the plasmatron 6 and ignition of the plasma and high-speed gas flame is switched on, and the powder dispenser 9 is also turned on to supply powder with the shape memory effect to the plasma and gas-flame jet. The temperature of the hardened part in front of the plasma arc front and in the area of surface plastic deformation is measured by pyrometers 10. A three-roll device 5 for surface plastic deformation of the coating with a shape memory effect immediately after the plasma and high-speed flame is mounted on the device for moving the 7 plasma torch 6 and the gas-flame burner 18 spraying. The coating is sprayed by a plasma torch 6 and a gas-flame burner 18, located at an angle of 45, 90 °. A device 8 for supplying liquid nitrogen is installed on the device for moving 7 of the plasmatron 6 and the gas-flame burner 18 in order to cool the part with the shape memory effect in the case of a negative temperature range of martensitic transformation during surface-plastic deformation by a three-roller device. Surface plastic deformation by a three-roll device immediately after high-speed gas-flame and plasma spraying is carried out in two stages, at the first stage it is performed in the temperature range of 900-1100 ° С, at the second in the temperature range of martensitic transformations (M s -M f ). In the case of cooling a part with a coating with a shape memory effect after plasma spraying to a temperature of less than 750 ° C, there is an additional step-down transformer 3 for heating the part to a given temperature.

Пример 1.Example 1

Упрочняемая цилиндрическая деталь 16 из стали 45 устанавливается в патроне 4 и в задней бабке 12, закрепленных на раме 15. С помощью вакуумного насоса 19 производится откачка вакуумной камеры 17 до давления 6,5·10-3 Па. Далее осуществляется заполнение вакуумной камеры аргоном до давления 0,15 Па, при помощи технологического модуля 20 производится ионная очистка упрочняемой цилиндрической детали 16. Посредством электродвигателя 13 шкивов 14 системе придается вращательное движение. При помощи источника питания 2 и блока управления 1 производится включение устройства для перемещения плазматрона 6 и поджиг плазменной и высокоскоростной газопламенной дуги, также происходит включение порошкового дозатора 9 для подачи порошка ПН55Т45 с эффектом памяти формы в плазменную и газопламенную струю. Измерение температуры упрочняемой детали перед фронтом плазменной дуги и в зоне поверхностно-пластического деформирования производится пирометрами 10. На устройстве для перемещения 7 плазматрона 6 и газопламенной горелки 18 закреплено трехроликовое приспособление 5 для поверхностно-пластического деформирования покрытия Ni49,8Ti50,2 с эффектом памяти формы сразу после плазменного и высокоскоростного газопламенного напыления. Напыление покрытия производится плазмотроном 6 и газопламенной горелкой 18, расположенным под углом 90°. На устройстве для перемещения 7 плазматрона 6 и газопламенной горелки 18 устанавливается приспособление 8 для подачи жидкого азота с целью охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы в случае отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании трехроликовым приспособлением. Поверхностно-пластическое деформирование трехроликовым приспособлением сразу же после высокоскоростного газопламенного и плазменного напыления осуществляется в два этапа, на первом этапе оно производится при температуре 900°С, на втором в интервале температур мартенситных превращений (Ms-Mf). В случае охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы после плазменного напыления до температуры менее 750°С дополнительно имеется понижающий трансформатор 3 для разогрева детали до данной температуры.The hardened cylindrical part 16 made of steel 45 is installed in the cartridge 4 and in the tailstock 12, mounted on the frame 15. Using the vacuum pump 19, the vacuum chamber 17 is pumped out to a pressure of 6.5 · 10 -3 Pa. Next, the vacuum chamber is filled with argon to a pressure of 0.15 Pa, with the help of the technological module 20, the hardened cylindrical part 16 is ionically cleaned. By means of the electric motor 13 of the pulleys 14, the system is rotated. Using a power source 2 and a control unit 1, the device for moving the plasmatron 6 and ignition of the plasma and high-speed gas-flame arc is turned on, and the powder dispenser 9 for feeding powder PN55T45 with shape memory effect in the plasma and gas-flame jet is also turned on. The temperature of the hardened part in front of the plasma arc front and in the zone of surface plastic deformation is measured with pyrometers 10. A three-roller device 5 for surface plastic deformation of the Ni 49.8 Ti 50.2 coating with the effect is mounted on the device for moving 7 plasmatron 6 and gas-flame burner 18 shape memory immediately after plasma and high-speed flame spraying. The coating is sprayed by a plasma torch 6 and a gas-flame burner 18 located at an angle of 90 °. A device 8 for supplying liquid nitrogen is installed on the device for moving 7 of the plasmatron 6 and the gas-flame burner 18 in order to cool the part with the shape memory effect in the case of a negative temperature range of martensitic transformation during surface-plastic deformation by a three-roller device. Surface plastic deformation by a three-roll device immediately after high-speed gas-flame and plasma spraying is carried out in two stages, in the first stage it is performed at a temperature of 900 ° C, in the second in the temperature range of martensitic transformations (M s -M f ). In the case of cooling a part with a coating with a shape memory effect after plasma spraying to a temperature of less than 750 ° C, there is an additional step-down transformer 3 for heating the part to a given temperature.

При получении покрытий на установке, взятой в качестве прототипа: величина обратимой деформации для сплава TiNi составила 5,7%, прочность сцепления TiNi покрытия с подложкой 59,7 МПа; на предложенной установке: величина обратимой деформации для сплава TiNi составила 7,13%, прочность сцепления TiNi покрытия с подложкой 93,5 МПа.Upon receipt of coatings on the installation, taken as a prototype: the magnitude of the reversible deformation for the TiNi alloy was 5.7%, the adhesion strength of the TiNi coating with the substrate 59.7 MPa; on the proposed installation: the magnitude of the reversible deformation for the TiNi alloy was 7.13%, the adhesion strength of the TiNi coating to the substrate was 93.5 MPa.

Пример 2.Example 2

Упрочняемая цилиндрическая деталь 16 устанавливается в патроне 4 и в задней бабке 12, закрепленных на раме 15. С помощью вакуумного насоса 19 производится откачка вакуумной камеры 17 до давления 6,8·10-3 Па. Далее осуществляется заполнение вакуумной камеры аргоном до давления 0,3 Па, при помощи технологического модуля 20 производится ионная очистка упрочняемой цилиндрической детали 16. Посредством электродвигателя 13 шкивов 14 системе придается вращательное движение. При помощи источника питания 2 и блока управления 1 производится включение устройства для перемещения плазматрона 6 и поджиг плазменной и высокоскоростной газопламенной дуги, также происходит включение порошкового дозатора 9 для подачи порошка ПН80Ю20 с эффектом памяти формы в плазменную и газопламенную струю. Измерение температуры упрочняемой детали перед фронтом плазменной дуги и в зоне поверхностно-пластического деформирования производится пирометрами 10. На устройстве для перемещения 7 плазматрона 6 и газопламенной горелки 18 закреплено трехроликовое приспособление 5 для поверхностно-пластического деформирования покрытия с эффектом памяти формы сразу после плазменного и высокоскоростного газопламенного напыления. Напыление покрытия производится плазмотроном 6 и газопламенной горелкой 18, расположенным под углом 45°. На устройстве для перемещения 7 плазматрона 6 и газопламенной горелки 18 устанавливается приспособление 8 для подачи жидкого азота с целью охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы в случае отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании трехроликовым приспособлением. Поверхностно-пластическое деформирование трехроликовым приспособлением сразу же после высокоскоростного газопламенного и плазменного напыления осуществляется в два этапа, на первом этапе оно производится в интервале температур 1000°С, на втором в интервале температур мартенситных превращений (Ms-Mf). В случае охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы после плазменного напыления до температуры менее 750°С дополнительно имеется понижающий трансформатор 3 для разогрева детали до данной температуры.The hardened cylindrical part 16 is installed in the cartridge 4 and in the tailstock 12, mounted on the frame 15. Using a vacuum pump 19, the vacuum chamber 17 is pumped out to a pressure of 6.8 · 10 -3 Pa. Next, the vacuum chamber is filled with argon to a pressure of 0.3 Pa, with the help of the technological module 20, the hardened cylindrical part 16 is ionically cleaned. By means of the electric motor 13 of the pulleys 14, the system is rotated. Using a power source 2 and a control unit 1, the device for moving the plasmatron 6 and ignition of the plasma and high-speed gas flame is switched on, and the powder dispenser 9 is turned on to supply the PN80Y20 powder with the shape memory effect to the plasma and gas flame. The temperature of the hardened part in front of the plasma arc front and in the area of surface plastic deformation is measured by pyrometers 10. A three-roll device 5 for surface plastic deformation of the coating with a shape memory effect immediately after the plasma and high-speed flame is mounted on the device for moving the 7 plasma torch 6 and the gas-flame burner 18 spraying. The coating is sprayed by a plasma torch 6 and a gas-flame burner 18, located at an angle of 45 °. A device 8 for supplying liquid nitrogen is installed on the device for moving 7 of the plasmatron 6 and the gas-flame burner 18 in order to cool the part with the shape memory effect in the case of a negative temperature range of martensitic transformation during surface-plastic deformation by a three-roller device. Surface plastic deformation by a three-roll device immediately after high-speed gas-flame and plasma spraying is carried out in two stages, at the first stage it is performed in the temperature range of 1000 ° C, and in the second in the temperature range of martensitic transformations (M s -M f ). In the case of cooling a part with a coating with a shape memory effect after plasma spraying to a temperature of less than 750 ° C, there is an additional step-down transformer 3 for heating the part to a given temperature.

При получении покрытий на установке, взятой в качестве прототипа: величина обратимой деформации для сплава TiNi составила 5,8%, прочность сцепления TiNi покрытия с подложкой 58 МПа; на предложенной установке: величина обратимой деформации для сплава TiNi составила 7,2%, прочность сцепления TiNi покрытия с подложкой 95 МПа.Upon receipt of coatings on the installation, taken as a prototype: the magnitude of the reversible deformation for the TiNi alloy was 5.8%, the adhesion strength of the TiNi coating with the substrate 58 MPa; on the proposed installation: the reversible strain for the TiNi alloy was 7.2%, the adhesion strength of the TiNi coating to the substrate was 95 MPa.

В результате работы установки получается наноструктурированное покрытие с эффектом памяти формы, с повышенной надежностью и функциональными свойствами.As a result of the installation, a nanostructured coating with a shape memory effect is obtained, with increased reliability and functional properties.

Claims (2)

1. Установка для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на цилиндрической поверхности деталей, содержащая раму с размещенными на ней механизмом закрепления детали с патроном и задней бабкой, механизмом вращения детали, и плазмотроном с механизмом его продольного перемещения, механизм подачи порошкового материала с эффектом памяти формы, первый пирометр для измерения температуры детали перед фронтом плазменной дуги, управляющее устройство, связанное с механизмами подачи порошкового материала и продольного перемещения плазмотрона и первым пирометром, приспособление для поверхностно-пластического деформирования детали для формирования наноструктурированного слоя, установленное на механизме продольного перемещения плазмотрона, второй пирометр, установленный в зоне поверхностно-пластического деформирования и связанный с управляющим устройством, соединенный с приспособлением для поверхностно-пластического деформирования детали понижающий трансформатор, обеспечивающий дополнительный нагрев поверхности детали, и устройство для охлаждения поверхности детали, связанное с устройством продольного перемещения плазмотрона, при этом плазмотрон установлен на механизме продольного перемещения под углом 46-50° к поверхности детали, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, газопламенную горелку для газопламенного напыления и технологический модуль для ионной очистки обрабатываемой детали с источником питания, при этом вакуумная камера установлена на раме, газопламенная горелка размещена на механизме продольного перемещена плазмотрона и установлена под углом 45° или 90° к поверхности детали, «плюс» источника питания технологического модуля ионной очистки соединен с корпусом вакуумной камеры, а его «минус» соединен с задней бабкой механизма закрепления детали.1. Installation for producing nanostructured coatings from a material with the shape memory effect on the cylindrical surface of parts, comprising a frame with a mechanism for securing the part with a cartridge and tailstock, a mechanism for rotating the part, and a plasma torch with a mechanism for its longitudinal movement, a powder material feed mechanism with shape memory effect, the first pyrometer for measuring the temperature of the part in front of the plasma arc front, a control device associated with the powder material feeding mechanisms and the native movement of the plasma torch and the first pyrometer, a device for surface plastic deformation of the part to form a nanostructured layer mounted on the mechanism of longitudinal movement of the plasma torch, a second pyrometer installed in the zone of surface plastic deformation and connected to a control device connected to the device for surface plastic deformation step-down transformer, providing additional heating of the surface of the part, and device in for cooling the surface of the part associated with the device for the longitudinal movement of the plasma torch, while the plasma torch is mounted on the mechanism of longitudinal movement at an angle of 46-50 ° to the surface of the part, characterized in that it further comprises a vacuum chamber connected to a vacuum pump, a gas-flame burner for gas-flame spraying and a technological module for ion cleaning of the workpiece with a power source, while the vacuum chamber is mounted on the frame, the gas-flame burner is placed on the mechanism the plasma torch was moved to the same place and installed at an angle of 45 ° or 90 ° to the surface of the part, the “plus” of the power supply of the ion cleaning process module is connected to the vacuum chamber body, and its “minus” is connected to the tailstock of the part fixing mechanism. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вакуумная камера выполнена с водяной рубашкой охлаждения. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the vacuum chamber is made with a water cooling jacket.
RU2011125217/02A 2011-06-17 2011-06-17 Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts RU2475567C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125217/02A RU2475567C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125217/02A RU2475567C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011125217A RU2011125217A (en) 2012-12-27
RU2475567C1 true RU2475567C1 (en) 2013-02-20

Family

ID=49121001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011125217/02A RU2475567C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2475567C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563910C1 (en) * 2014-07-01 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Vacuum process unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface
RU2569871C1 (en) * 2014-07-01 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts
RU2625694C2 (en) * 2015-10-05 2017-07-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Installation for producing multilayer nanostructured composite coating with shape memory effect on steel cylindrical part surface
RU2718785C1 (en) * 2019-11-20 2020-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Apparatus for producing nanostructured composite multifunctional coatings from material with shape memory effect on part surface
RU2823632C1 (en) * 2023-11-20 2024-07-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for gas-thermal sputtering of coatings on body of revolution with spherical surface

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107761037A (en) * 2017-12-07 2018-03-06 徐工集团工程机械有限公司 The tailstock and spray equipment of spray equipment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03100157A (en) * 1989-09-13 1991-04-25 Brother Ind Ltd Production of shape memory alloy
RU2214477C2 (en) * 2001-07-18 2003-10-20 Дочернее государственное предприятие "Институт ядерной физики" Национального ядерного центра Республики Казахстан Installation for coating deposition
EP1006211B1 (en) * 1998-12-02 2004-12-08 Sulzer Metco AG Method and apparatus for plasma treatment of substrates
RU97730U1 (en) * 2009-01-11 2010-09-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" INSTALLATION FOR INTEGRATED ION-PLASMA TREATMENT AND COATING
RU2402628C1 (en) * 2009-03-23 2010-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Device for production of nano-structured coating of parts with cylinder surface and shape memory effect

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03100157A (en) * 1989-09-13 1991-04-25 Brother Ind Ltd Production of shape memory alloy
EP1006211B1 (en) * 1998-12-02 2004-12-08 Sulzer Metco AG Method and apparatus for plasma treatment of substrates
RU2214477C2 (en) * 2001-07-18 2003-10-20 Дочернее государственное предприятие "Институт ядерной физики" Национального ядерного центра Республики Казахстан Installation for coating deposition
RU97730U1 (en) * 2009-01-11 2010-09-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" INSTALLATION FOR INTEGRATED ION-PLASMA TREATMENT AND COATING
RU2402628C1 (en) * 2009-03-23 2010-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Device for production of nano-structured coating of parts with cylinder surface and shape memory effect

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563910C1 (en) * 2014-07-01 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Vacuum process unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface
RU2569871C1 (en) * 2014-07-01 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts
RU2625694C2 (en) * 2015-10-05 2017-07-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Installation for producing multilayer nanostructured composite coating with shape memory effect on steel cylindrical part surface
RU2718785C1 (en) * 2019-11-20 2020-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Apparatus for producing nanostructured composite multifunctional coatings from material with shape memory effect on part surface
RU2823632C1 (en) * 2023-11-20 2024-07-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for gas-thermal sputtering of coatings on body of revolution with spherical surface

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011125217A (en) 2012-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2475567C1 (en) Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts
US8388753B2 (en) Coating apparatus
US20170204511A1 (en) Method of sputtering and sputter system
US20060076231A1 (en) Method for magnetron sputter deposition
JPH0791654B2 (en) Thin film formation method
RU2425173C2 (en) Installation for combined ion-plasma treatment
TWI432593B (en) End-block and sputtering installation
CN100392147C (en) Pair target twin magnetic controlled sputtering ion plating deposition device
RU2402628C1 (en) Device for production of nano-structured coating of parts with cylinder surface and shape memory effect
KR20200129615A (en) Plastic vacuum deposition coating system capable of coating with uniform thickness
CN101302606A (en) Magnesium alloy surface strengthening method and apparatus
RU2496913C2 (en) Unit for ion-ray and plasma processing
CN110965034B (en) High-entropy alloy target material preparation device
RU2625694C2 (en) Installation for producing multilayer nanostructured composite coating with shape memory effect on steel cylindrical part surface
EP3095126B1 (en) Endblock for rotatable target with electrical connection between collector and rotor at pressure less than atmospheric pressure
RU2693229C1 (en) Apparatus for applying ion-plasma coatings on blisk blades
CN110527966B (en) Horizontal magnetron sputtering equipment for long pipe coating
RU2661162C1 (en) Installation for ion-plasma modification and coating the mono-wheels with blades
CN107779826B (en) Arc ion plating film device
RU2672969C1 (en) Apparatus for obtaining nanostructured coatings from materials with shape memory effect on surfaces of details
CN109852931A (en) The film plating process of vacuum coating equipment and composite coating
CN208791745U (en) Equipment for coated substrates
Yakovin et al. Integral cluster set-up for complex compound composites syntesis
CN103119193A (en) Device and method for vacuum coating
RU2404285C1 (en) Installation for applying coatings in vacuum

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180618