Способ обработки деталей
Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке деталей из нержавеющих хромоникелевых сталей, прошедших упрочняющую криогенную деформацию, и может быть использовано при химико-термической обработке прецизионных деталей микроклапанов. Целью изобретения является улучшение качества деталей за счет повышения циклической прочности, герметичности, износостойкости и снижение трудоемкости. Способ предусматривает нитроцементацию в электролитной плазме в среде, содержащей в равном количестве хлористый, азотнокислый и уксуснокислый аммоний, при 550 - 600°С в течение 7 - 8 мин, чистовую обработку и напыление нитрида титана или циркония при 450 - 500°С с охлаждением со скоростью 150 - 200°С/ч. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 0 1/78
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4681065/02 (22) 23.03,39. (46) 07.07.91. 6юл, N 25 (72) А.Н.Тарасов, Ю.П. Гордеев, В.Л.Гончаренко и Б.Н.Подгорский (53) 621.785 .79(088.8) (56) Металлругия, 1984, реферат 4И1015. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке деталей из нержавеющих хромоникелевых сталей, прошедших упрочняющую криогенную деформацию, и может быть использовано при химико-термиИзобретение относится к металлургии, в частности к обработке деталей из нержавеющих хромоникелевых сталей. прошедших упрочняющую криогенную деформацию, и может быть использовано при химико-терми- . ческой обработке прецизионных деталей микроклапанов.
Целью изобретения является улучшение качества деталей за счет повышения циклической прочности, герметичности, из. носостойкости и снижения трудоемкости.
Способ применяют при изготовлении пьезомикроклапанов для подачи инертных газов в системы энергетических установок, работающих в высоком вакууме.
Нитроцементация в электролитной плазме проводится на установке "УХТО-5, для приготовления водного раствора аммониевых солей используют химически чистые хлористый аммоний NH4C1, азотнокислый аммоний ЙН4ЙОз и уксуснокислый аммоний
ИН4СНЗСОО.
„„ 0. „„1661227A1 ческой обработке прецизионных деталей микроклапанов. Целью изобретения является улучшение качества деталей за счет повышения циклической прочности, герметичности, износостойкости и снижение трудоемкости. Способ предусматривает нитроцементацию в электролитной плазме в среде, содержащей в равном количестве хлористый, азотнокислый и уксуснокислый аммоний, при 550-600 С в течение .7-8 мин, чистовую обработку и напыление нитрида титана или циркония при 450 500 С с охлаждением со скоростью 150 200 С(ч. 1 табл.
Напыление нитрида циркония и нитрида титана осуществляют на установке магнитно-ионного напыления МИР-2.
Пример 1. Седла пьезоклапанов диаметром 9,5 мм изготовляют из криогенно упрочненной стали 12Х18Н9ВД-ВД-селект по ТУ 92-932-2-110-84 и обрабатывают по предложенному способу. Вначале проводят зонную нитроцементацию в электролитной плазме на установке "УХТО-5", погружая детали седельной частью вниз в раствор, содержащий 300 мл дистиллированной воды с добавкой 55 г азотнокислого аммония, 55 г хлористого аммония и 55 г уксуснокислого аммония.
Нагрев детали, служащей анодом, осуществляют при напряжении 170 В, анодном токе 3,5 А, плотности тока 0,7 А/см2. При этом температура нагрева находится в пределах 580-6000С, время выдержки 7,5 мин. Охлаждение от температур нитроцементации проводят со скоростью 300-400 С/с, затем осуществляют тонкую притирку — доводку уп1661227 лотнительной поверхности и напыляют нитрид циркония на установке МИР-2.
Температура напыления 475 С, скорость охлаждения от температуры напыления составляет 175 С/ч.
Обработанные детали имеют на уплотнительной поверхности чистоту поверхности не хуже Ra=0.005, толщина слоя нитрида циркония 5-7 мкм, микротвердость подслоя карбонитридов составляет Но,4g=678-737.
Практически исключается шелушение и ( отрыв напыленного слоя, характерные для известных способов обработки деформация и неплоскостность деталей клапана перед сборкой минимальны.
Прочностные характеристики основного металла на уровне og=1070-1190МПа, что обеспечивает высокую работоспособность при циклических нагрузках и коррозийную стойкость в пределах 9-10 балла, Ресурс работы пьезоклапанов достигает 6,5 107 циклов, что практически не достигается при известных способах изготовления и обработки клапанов из нержавеющей стали при герметизации металл. по металлу, При обработке по технологии за пределами предлагаемых параметров технологии положительный эффект снижается. Результаты испытаний способа и сравнительные характеристики деталей клапанов из стали
12Х18Н9-селект приведены в таблице
Пример 2. Уплотнительные элементы пьезомикроклапана изготовляют иэ криогенно уплотнительной нержавеющей стали
09Х17Н2М прутков диаметром 14 мм. Изготовление и обработку проводят по предложенному способу.
Вначале механически обработанные детали нитроцементируют в течение 8 мин в электролитной плазме в одном растворе, содержащем равные количества хлористого, азотнокислого уксуснокислого аммония при температуре разогрева деталей 550560 С. Охлаждение от температуры химикотермической обработки ведут в электролите до 20 С, После притирки-доводки седельной части напыляют на установке МИР-2 нитрид титана при 500 С и охлаждают садку со скоростью 150 С/ч до 20-70 С.
5 На рабочих поверхностях деталей формируется подслой микротвердостью
Но,kg=690-712, микротвердость сердцевины
Hp,4g=457-510, слой нитрида титана толщиной 3-5 мкм имеет микротвердость
10 Но,4g=457-510, слой нитрида титана толщиной 3-5 мкм имеет микротвердость
Но,4д=1340-1420.
В результате обработки достигается высокая эксплуатационная надежность и
15 вдвое повышается ресурс работы пьезомикроклапанов на инертных газах. Практически не наблюдается отслоений нитридного слоя, отсутствуют следы пятнистой коррозии, характерные для известных способов
20 обработки клапанных пар, В таблице приведены данные по обработке микроэлектроклапанов из стали
Х17НВМ2 и свойства, полученные при обработке предложенными и известным спосо25 бами.
Формула изобретения
Способ обработки деталей, преимущественно прецизионных микроклапанов из
30 нержавеющих сталей, включающий плазменную обработку в азотсодержащей среде и последующее напыление нитрида титана или нитрида циркония отличающийся тем, что, с целью улучшения качества деталей
35 за счет повышения циклической прочности, герметичности, износостойкости и снижения трудоемкости, плазменную обработку осуществляют нитроцементацией в электролитной плазме в среде, содержащей рав40 ные количества хлористого аммония. азотнокислого аммония и уксуснокислого, аммония, при 550-600 С а течение 7-8 мин с последующей чистовой обработкой, а напыление нитрида проводят при 450-500 С с
45 последующим охлаждением со скоростью
150-200 С/ч.
1661227
Сравнительные характеристики деталей мнкроэлектроклапана иэ стали Х!7НВМ2, деформированной прн
-196 С, прн обработке по предлоеенному н известному способам ь
Фе
Предварительный ренин
Способ
Трудоемкость термосбработкн, мнн/нт условна напыления нитрндног слоязя
Глубина, „ подслоя мкм арахтер нзоса уплотнительяык
Температура, С
Среда
Время выдернXRi мин
Темпера з ра ° . С реня выдерх- Ско кн, мнн охл ння
С/ вдел клавка
500
Предлояенный
450
820
l6-20
150
1,8
2,2
580
470
20-25
850
25,5
600
7,5
18-25
910
l 7
550
450
20-24
27,5
2,1
550 Ионное азотированне
Известный
560
300
5-7
590
8,5
3,5
Йелунеяне сколы
580
700
8-10
4,2
Составитель Е.Носырева
Редактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал . Корректор В.Гирняк
Заказ 2098
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при
113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., 4/5
П оизводственно-издательский комбинат Патент",, р, у, " г, Ужго од, л,Гагарина, 101 р
Хлористый аммоний, азотнохнслый ам.сиий» уксуснокнслый аммоннй
ы
Охпавдение в предлокенном юь
Напыление нитрнд цирхония ив
Микротвердость на глубине
5-10 мин с предварительной депассивацией 200 ионньач пучком электролите в известном способе с печьн. на установхе MHP-2.
5-7 мкм Нз 845-870.
ВЧЦ
Герметичность число
QNKltO ll
Отдельные эоны навола, киваяия от° етного материала яа зер. кальнуп новерхность
