Способ изготовления и термической обработки юстировочных зеркал из аустенитной нержавеющей стали

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке прецизионных деталей из аустенитных нержавеющих сталей для наземной юстировки космических объектов, и может также найти применение в приборостроении, измерительной технике, медицине. Способ предусматривает пластическую деформацию заготовок зеркал из стали 12 х 18 Н10Т вначале осадкой, предварительно охлажденных в течение 4 - 5 мин в жидком азоте при -196°С в подкладных бойках при степени деформации 55 - 65% и скорости 0,8 - 6 м/с с немедленным старением при 400 - 420°С, затем прессование электрополированных зеркал со степенью деформации 5 - 20% со скоростью 0,05 - 0,3 м/с. При этом высоту заготовки для первой осадки берут 0,15 - 0,3 диаметра, деформацию ведут до заданной высоты с переносом на старение в расплав щелочи, с выдержкой 10 - 30 мин. Способ технологичен и эффективен для тонких зеркал круглого и прямоугольного сечения, позволяет в 3 - 4 раза повысить износостойкость при повышении качества. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке деталей из нержавеющих сталей, упрочняемых деформацией при криогенных температурах, и может найти применение в космической технике, приборостроении и медицине.

Цель изобретения повышение прочности, класса чистоты при снижении трудоемкости и улучшении эксплуатационных характеристик.

Предложенная технология включает обработку холодом заготовок в течение 4-5 мин, деформацию на воздухе вначале со степенью деформации 55-65% и скорости 0,8-6 м/с, затем вторую со степенью 5-20% со скоростью 0,05-0,3 м/с, проводимую после шлифования, при этом заготовку берут 0,15-0,30 ее диаметра, а старение проводят при 400-420^оС в течение 10-30 мин в вакууме, в расплавах щелочей или на воздухе.

Практически способ осуществлен при изготовлении и обработке зеркал для юстировки космических объектов, медицинских и измерительных из сталей 09Х18Н9Т, 12Х18Н10Т круглых, квадратных. Использовано серийное оборудование для деформации, прессы ПГ, МПГ, молоты М и МШ, малоэнергоемкие печи 6НОЛ-В, СНВЛ-3/4, СШОЛ-ВНЦ, "Терм-2". Коррозионную стойкость определяют по ГОСТ 13819-73, класс чистоты по ГОСТ 2789-73. В табл. 1 приведены свойства зеркал при изготовлении по различной технологии, в табл. 2 приведены сравнительные свойства юстировочных зеркал при обработке по предложенному способу и по прототипу.

П р и м е р 1. Юстировочные зеркала для наземной сборки космического объекта диаметром 24 мм, высотой 2,5 мм изготовляли и обрабатывали по предложенному способу.

Заготовки из стали 09Х18Н10Т охлаждали при -196^оС в жидком азоте в течение 4 мин и деформировали от высоты 7,2 мм на прессе КГШП-800 со скоростью 0,8 м/с при степени деформации 60% и после старения при 400^оС в течение 30 мин шлифовали и полировали зеркала.

Вторую деформацию проводили также на воздухе от температур криогенного упрочнения на прессе при скорости деформации 0,3 м/с и степени деформации 20% через прокладку из бумажного беззольного фильтра.

Путем чистового полирования получена зеркальная поверхность с классом чистоты Ра 0,025 мкм с высокими оптическими коэффициентами, стабильными геометрическими размерами и возможностью повторных полирований и доводок в течение более 7 лет использования.

Трудоемкость в сравнении со стандартными закаливаемыми зеркалами из стали карбидного класса 95Х18 сократилась в 1,7 раза, а ресурс работы повысился в 3,5 раза.

Способ прост в осуществлении, технологичен и эффективен для изготовления плоских юстировочных зеркал с повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью, при этом снижается металлоемкость производства и трудоемкость изготовления в 1,2 раза.

П р и м е р 2. Зеркала медицинские, плоские отолярингологические с удлиненной державкой и толщиной 1,8 мм, диаметром 32 мм изготовляли из аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т и обрабатывали по предложенной технологии.

Вначале деформировали охлажденные в течение 5 мин в жидком азоте заготовки, при этом деформацию осадкой производили со скоростью 6 м/с при степени деформации 55% а после старения в расплаве едкого натрия и калия при 420^оС в течение 10 мин, проводили шлифование и вторую деформацию.

Прессование на воздухе при предварительном криогенном упрочнении вели со скоростью 0,05 м/с, при степени деформации 5% через фильтр бумажный, установленный со стороны касания зеркала с поверхностью пуансона.

Окончательное полирование-доводка позволили на основе предложенного технологического процесса получить классные поверхности зеркал с классом чистоты не хуже 12, с коэффициентом отражательной способности 0,85-0,86 при измерении на фотометре ФМ-59. Коррозионная стойкость соответствовала баллу весьма стойкие по ГОСТ 13819-73 при скорости коррозии менее 0,0004 мм/год.

В сочетании с высокой прочностью 1560-1570 МПа и ударной вязкостью выше 45-52 Дж/см², что превышало в 1,2 раза соответствующие характеристики при обработке по известному способу, полученные механические характеристики позволили увеличить ресурс работы зеркал в 3 раза при сокращении трудоемкости изготовления и обработки в 1,3 раза, практически исключена шаржируемость и коррозионное разрушение медицинских зеркал в эксплутации.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЮСТИРОВОЧНЫХ ЗЕРКАЛ ИЗ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, включающий механическую обработку заготовок, обработку холодом, пластическую деформацию, шлифование, повторную обработку холодом, деформацию и доводку, отличающийся тем, что обработку холодом проводят в течение 4 5 мин, перед шлифованием проводят старение, деформацию ведут на воздухе, при этом первую со степенью деформации 55-65% и скоростью 0,8 6 м/с, а вторую со степенью 5 20% и скоростью 0,05 0,5 м/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработке подвергают заготовку высотой, составляющей 0,15-0,30 ее диаметра.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что старение проводят при 420 - 400^oС в течение 10 30 мин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что прессование ведут через прокладку из фильтровальной бумаги осадкой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что плоские зеркала деформируют при помощи штампа.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что старение проводят в расплаве щелочей.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что старение проводят в вакууме или воздушной атмосфере с охлаждением на воздухе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2