Способ обработки деталей из титановых сплавов

 

Изобретение относится к области металлургии , в частности к химико-термической обработке резьбовых крепежных деталей, применяемых в конструкциях магнитопроводов и узлов, работающих в вакууме при теплосменах от криогенных температур до температур 300-500° С. Способ включает изготовление резьбовых деталей в окончательный размер, вакуумную закалку и вакуумное старение в атмосферах пиролиза жидкого карбюризатора, содержащего моноэтаноламин и нашатырный спирт в соотношении 1:1. При этом выдержка при закалочном нагреве 1-1,5 ч,-а охлаждение при закалке и при старении в жидком азоте. Предусматривается охлаждение в дибутиламине с введением дисульфида молибдена до 0,02 мас.% перед криогенным охлаждением. Обеспечивается высокая стабильность размеров, повышенная прочность и вязкость, повышается ресурс работы при термоциклировании, улучшаются антифрикционные свойства высокопрочного титанового крепежа. 1 табл. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 23 С 8/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ; 5:Ä .<3343 (": ;, -к..т;:;5- ТехНИВВКАЯ -И;:ЛИС ТЕНА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4897970/02 (22) 29.12.90 (46) 07.01.93. Бюл, Й 1 (71) Опытное конструкторское бюро "Факел" (72) А.Н.Тарасов и Ю.М.Горбачев (56) Авторское свидетельство СССР йг 1476944, МКИ5 С22 С 8/28, 1987. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КРЕПЕЖНЫХ

ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке резьбовых крепежных деталей, применяемых в конструкциях магнитопроводов и узлов, работающих в вакууме при теплосменах от криогенных температур до температур 300-500 С. СпоИзобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке резьбовых крепежных деталей из титановых сплавов, применяемых в конструкциях, работающих в вакууме при теплосменах от криогенных температур до 300 — 500 С.

Известен способ поверхностей обработки титановых деталей для улучшения трибологических свойств, включающий химико-термическую обработку с выдержкой при низких температурах, Недостатками способа являются сложность осуществления, недостаточная технологичность и неэффективность применительно к резьбовым крепежным деталям, Известен способ термической обработки титановых сплавов с нагревом выше

„„ Ы,, 1786183 А1 соб включает изготовление резьбовых деталей в окончательный размер, вакуумную закалку и вакуумное старение B атмосферах пиролиза жидкого карбюриэатора, содержащего моноэтаноламин и нашатырный спирт в соотношении 1:1. При этом выдержка при закалочном нагреве 1 — 1,5 ч, а охлаждение при закалке и при старении в жидком азоте, Предусматривается охлаждение в дибутиламине с введением дисульфида молибдена до 0,02 мас.7, перед криогенным охлаждением. Обеспечивается высокая стабильность размеров, повышенная прочность и вязкость, повышается ресурс работы при термоциклировании, улучшаются анти. фрикционные свойства высокопрочного титанового крепежа, 1 табл, 900 С с ускоренным охлаждением в потоке 4 газа со скоростью выше 50 С/с и старением . СО при 500 — 750 С, 0

Способ не позволяет регулировать уро- а вень прочностных свойств и ударной вязко- « р сти в оптимальных пределах, не обеспечивают высоких антифрикционных свойств, требует специальных дисульфидмолибденовых смазок при сборке и эксплуатации, как и способ закалки при 780-910

С в воде со старением при 450-560 С, Недостатки способа — многоступенчатость обработки, повышенная трудоемкость, охрупчивание резьбовых деталей, в конечном счете, невозможность применения к деталям, работающим не только при контактном трении, но и при растягивающих нагрузках и термоциклиравании.

1786183

10

15. Старение при температуре 540 С в те20 в жидком азоте

40

Сущность процессов, проходящих в поверхностном слое и основном металле крепежных резьбовых деталей из высокопрочных титановых сплавов, позволяющих достичь оптимальных свойств слоя и основного металла, в следующем: — кратковременный вакуумный нагрев в течение 1-1,5 ч в нитрооксидирующей атмосфере исключает образование хрупкой . карбонитридной корочки, но создает слой до 10-12 мкм повышенных антифрикционных, антизадирных свойств Одновременно не перегревается сердцевина, но подготавливается к закалке на максимальную прочность; — атмосфера пиролиза бессажистого моноэтаноламина и аэотсодержащего нашатырного спирта позволяет формировать альфированный слой на резьбовых поверхностях с микротвердостью не выше

Но,4g=689 — 745, прочно связанный с основной, не вызывающий снижения динамической прочности основы; — нагрев и закалка в жидком азоте, а затем нагрев для старения и повторное ох- 2 лаждение в жидком азоте, обеспечивающим охлаждение с промежуточной скоростью между водой и маслом, исключает деформацию резьбовой части и одновременно наследственно закрепляет тепловое изменение в микрообьемах, предотвращает изменение геометрии резьбы и размеров винтов и шпилек при аналогичных температурах при эксплуатации; — неизотермическое формирование поверхностно-активной пленки, происходящее в ингибиторе диэтиламине, в присутствии дисульфида молибдена улучшает антифрикционнь е свойства, снижает коэффициент трения в резьбовом соединении. Осуществление процесса закалки и старения с переносом для охлаждения через воздух позволяет применять печи с "горячей" ретортой для обработки по предложенной схеме взамен энергоемких крупногабарит - 4 ных вакуумных печей СЭ В, а также проводить загрузку на старение кратковременной разгерметизацией реторты печи, Практическое осуществление способ нашел при изготовлении винтов и шпилей

М2, М3, М4 с шагом резьбы 0,5 мм, выполненных из титанового сплава ВТ вЂ” 23 серийного производства. Для термической обработки использованы печи СШОЛ-BHU, мощностью 0,3 КВт, и печи СНОЛ-1,6. 5

2,5.1/11И2 с ретортой иэ нержавеющей стали 12Х18Н10Т и одниь механическим вакуумйым насосом. " Г1риготовленйесмеси для подачи в ваку=" умйые печи при закалке и старении проводили используя моноэтаноламин технический по ТУ 6-09-2447-77 CoHcOHN и нашатырный спирт НН40Н rio ГСИ .Т 3760 — 79.

П р vi м е р. Винты резьбовые крепежа магнитопровода энергетической установки

М3 длиной 12 мм изготовляли из прутка сплава ВТ 23 по ТУ 1 — 801-803 — 582-88, Вакуумную закалку с нагревом и выдержкой при 870 С в атмосфере пиролиза моноэтаноламина и нашатырного спирта, взятых в соотношении 1:1, длительность выдержки 1,5 ч, остаточное давление в реторте

80-110 мм рт.ст., проводили с охлаждением в жидком азоте, чение 5 ч проводили в атмосфере этого же карбюризатора с охлаждением в дибутиламине с добавкой 0,02 дисульфида молибдена при магнитном перемешивании, затем

В результате обработки на резьбовой и опарной поверхности винтов сформирован слой толщиной 10 — 11 мкм с микротвердостью Но,4g=668 — 723, прочно связанный с основной, Практически исключено схватывание поверхности резьбы с ответной неэакаленной деталью при сборке, рабочая температура узла составила 380-470

С, при этом не наблюдалось заедания резьбы при демонтаже узла, Как следствие, повысилась надежность и ресурс работы изделия вцелом,,при этом трудоемкость химико-термической обработки в сравнении с прототипом сократилась в 2,5 раза, изменение размеров деталей исключено.

В таблице приведены сравнительные свойства крепежных резьбовых деталей при обработке по предложенному и известному способам.

Таким образом, способ технологичен, прост в осуществлении, эффективен применительно к резьбовым деталям иэ упрочняемых термообработкой титановых сплавов.

Формула изобретения

1, Способ обработки деталей иэ титановых сплавов, преимущественно мелкоразмерных винтов и резьбовых шпилек иэ сплава BT-23, включающий механическую обработку, вакуумную нитроцементацию в процессе нагрева под закалку и в процессе старения после доводки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности и ударной вязкости, снижения трудоемкости при сохранении стабильности размеров, вакуумный нагрев при закалке и старении проводят в течение 1 — 1,5 ч в атмосфере пиролиза моноэтаноламина и нашатырного спирта при соотношении 1:1, а охлаждение при закалке и старении ведут в жидком азоте.

1786183

Сравнительные свойства крепеиных резкбовык иэделие нэ сплава ВТ-23 прн обработке по преалоиенному и иэвестнОму СпОСОбам

Il р им е чан и в. к- вакуум е рабочем пространстве 40-110 мы рт.ст. " + - ° примерах 4 н 5 во взвеси 0.02 мас.g Mo 2в либутилвмине к - no известному способу раствор кубовото остатка этанола и тризтаползмина 1:1.

Составитель О.Сидорова

Техред М,Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор А.Рожкова

Заказ 233 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат ."Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 11

2. Способ по и. 1, отличающийся азоте проводят охлаждение в дибутилатем, что, с целью улучшения антифрикцион- мине с добавкой дисульфида молибденых свойств, пред охлаждением в жидком " на.