Способ обработки деталей из титановых сплавов

; ."ггЗ,лЮИ 11.,:;:; хйМЧЕВКСЯ ,".:ЛИГТЕкА ИЯ БРЕ ВИДЕТЕЛ ЬСТ К АВТОРСКО 00 Сь ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Опытное конструкторское бюро "Факел"(56) Авторское свидетельство СССРМт 1476944, МКИ 5 С 22 С 8/28, 1987,(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КРЕПЕЖНЫХДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ(57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке резьбовых крепежныхдеталей, применяемых в конструкциях магнитопроводов и узлов, работающих в вакууме при теплосменах от криогенныхтемпературдо температур 300-500 С. СпоИзобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке резьбовых крепежныхдеталей из титановых сплавов, применяемых в конструкциях, работающих в вакуумепри теплосменах от криогенных температурдо 300 - 500 С.Известен способ поверхностей обработки титановых деталей для улучшениятрибологических свойств, включающий химико-термическую обработку с выдержкойпри низких температурах,Недостатками способа являются сложность осуществления, недостаточная технологичность и неэффективность применительнок резьбовым крепежным деталям,Известен способ термической обработки титановых сплавов с нагревом выше соб включает изготовление резьбовых деталей в окончательный размер, вакуумную закалку и вакуумное старение в 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.0/ перед криогенным охлаждением. Обеспечивается высокая стабильность размеров, повышенная прочность и вязкость, повышается ресурс работы при термоциклировании, улучшаются антифрикционные свойства высокопрочного ти- ф танового крепежа, 1 табл,900 С с ускоренным охлаждением в потоке газа со скоростью выше 50 С/с и старением при 500 - 750 С,Способ не позволяет регулировать уровень прочностных свойств и ударной вязкости 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 термоциклировании.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 вь 1 ше Но,49=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 охлаждение 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- ных вакуумных печей СЭ В, а также проводить загрузку на старение кратковременной разгерметизацией реторты печи,Практическое осуществление способ нашел при изготовлении винтов и шпилей М 2, МЗ, М 4 с шагом резьбы 0,5 мм, выполненных из титанового сплава ВТ - 23 серийного производства. Для термической обработки использованы печи СШОЛ-ВНЦ мощностью 0,3 КВт. и печи СНОЛ,6.2,5.1/11 И 2 с ретортой иэ нержавеющей стали 12 Х 18 Н 10 Т и одниь механическим вакуумйым насосом,Г 1 рйг 6 тоеленйе смесидля подачи в ваку= умйые "печи при закалке и старении прово 5 мине с добавкой 0,02% дисульфида молиб 10 ноэтаноламина и нашатырного спирта, . взятых в соотношении 1:1, длительность выв жидком азоте,15. Старение при температуре 540 С в течение 5 ч проводили в атмосфере этого же карбюризатора с охлаждением в дибутила 20303540 дили используя моноэтаноламин технический по ТУ 6-09-2447-77 СбНбОНМ и нашатырный спирт НН 40 Н по ГОСТ 3760 - 79.П р и м е р, Винты резьбовые крепежа магнитопровода энергетической установки МЗ длиной 12 мм изготовляли из прутка сплава ВТпо ТУ 1 - 801-803 - 582-88,Вакуумную закалку с нагревом и выдержкой при 870 С в атмосфере пиролиза модена при магнитном перемешивании, затемв жидком азотеВ результате обработки на резьбовой и опарной поверхности винтов сформирован слой толщиной 10 - 11 мкм с микротвердостью Но,49=668 - 723, прочно связанный с основной, Практически исключено схватывание поверхности резьбы с ответной неэакаленной деталью при сборке, рабочая температура узла составила 380-470С, при этом не наблюдалось заедания резьбы при демонтаже узла, Как следствие, повысилась надежность и ресурс работыизделия в целом, при этом трудоемкость химико-термической обработки в сравнении с прототипом сократилась в 2,5 раза,изменение размеров деталей исключеноВ таблице приведены сравнительные свойства крепежных резьбоеых 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 изобретения1, Способ обработки деталей иэ титановых сплавое, преимущественно мелкоразмерных винтов и резьбовых шпилек иэ сплава ВТ, включающий механическую обработку, вакуумную нитроцементацию в процессе нагрева под закалку и е 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 размерое, 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 2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я азоте проводят охлаждение в дибутилатем, что, с целью улучшения антифрикцион- мине с добавкой дисульфида молибденых свойств, пред охлаждением в жидкомна,Сравнительные свойства крепеиных резкбовык иэделие нэ сплава ВТ.23 прн обработке по преаломенному и иэвестнОму СпОСОбмк р и м е ч а н и в, к - вакуум е рабочем пространстве 40.110 мм рт.ст, " кч -примерах 4 н 5 во взвеси 0,02 мас. Мо 2 в Либутилвмине фкч. по известному способу раствор кубовото остатка этанола н тризта рректор С Патрушев дктор ков зводственнп-издательский комбинат,"Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 16 ставитель О.Сидоровхред М,Моргентал Заказ 233 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж-Зб, Рау Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССР ая на 64/5