×
24.01.2019
219.016.b2d7

СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из легированных сталей, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, в том числе деталей, работающих в парах трения, режущего инструмента и штамповой оснастки. Способ химико-термической обработки детали из легированной стали включает активирование поверхности детали перед химико-термической обработкой, размещение детали в рабочей камере, подачу в камеру рабочей насыщающей среды, нагрев детали до температуры химико-термической обработки и выдержку при этой температуре до формирования необходимой толщины диффузионного слоя. Активирование поверхности детали перед химико-термической обработкой проводят струйно-динамической обработкой шариками в два этапа, при которой проводят обработку сначала шариками диаметром 1,5-2,0 мм при давлении сжатого воздуха 0,3-0,5 МПа в течение 3-4 мин, а затем шариками диаметром 0,6-0,8 мм при давлении сжатого воздуха 0,2-0,3 МПа в течение 1-2 мин. В частных случаях осуществления изобретения химико-термическую обработку детали проводят ионно-плазменным методом, а именно ионно-плазменным азотированием, или ионно-плазменной цементацией, или ионно-плазменной нитроцементацией. Обеспечивается повышение производительности и качества химико-термической обработки, а также повышение износостойкости деталей после химико-термической обработки. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из легированных сталей, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, в том числе деталей, работающих в парах трения, режущего инструмента и штамповой оснастки.

Одними из ответственных деталей газотурбинных двигателей и установок являются зубчатые колеса, эксплуатация которых проходит в условиях воздействия высоких температур и значительных силовых нагрузок. Для повышения стойкости поверхностного слоя материала указанных деталей используют химико-термическую обработку (ХТО), в частности азотирование и нитроцементацию.

Широко известны процессы упрочнения поверхности деталей методами ХТО. Известен, например способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий диффузионное насыщение элементами внедрения и замещения и последующий нагрев поверхности изделия (А.С. СССР №1515772, МПК С23С 8/00. СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ. Бюл. №36, 2013 г.).

Известен способ ХТО деталей, заключающий в высокотемпературном азотировании, закалке с последующим отпуском [Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. М.: Машиностроение, 1976, с. 99-102]. В результате обработки получают высокоазотистый слой небольшой толщины. Такой слой хорошо противостоит коррозии в атмосфере, но плохо работает при высоких изгибных, контактных напряжениях и в условиях повышенного износа.

Известны также ионно-плазменные методы химико-термической обработки, например, методы ионного азотирования в плазме тлеющего разряда постоянного или пульсирующего тока, которые включают в себя две стадии - очистку поверхности катодным распылением и собственно насыщение поверхности металла азотом [Теория и технология азотирования / Лохтин Ю.М., Коган Л.Д. и др. // М., Металлургия, 1990, с. 89].

Известен также способ химико-термической обработки металлов и сплавов, при котором на стадии очистки изделий тлеющий разряд периодически переводят в импульсную электрическую дугу. Это позволяет интенсифицировать процесс за счет быстрого разогрева обрабатываемой поверхности в первые минуты до более высоких температур, чем температура процесса азотирования (А.С. СССР 1534092, МПК С23С 8/36, опубл. 07.01.90; BG 43787. МПК С23С 8/36. METHOD FOR CHEMICO-THERMIC TREATMENT IN GLOWING DISCHARGE OF GEAR TRANSMISSIONS. 1988).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ химико-термической обработки детали из легированной стали, включающий активирование поверхности детали перед химико-термической обработкой, размещение детали в рабочей камере установки,, подачу в камеру рабочей насыщающей среды, нагрев детали до температур химико-термической обработки и выдержку при этих температурах до формирования необходимой толщины диффузионного слоя (А.С. СССР №1574679, МПК С23С 8/36, опубл. 30.06.90; патент РФ №2144095, МПК С23С 8/38, опубл. 10.01.2000).

Недостатками известных способов и прототипа являются невысокая износостойкость поверхности из-за неоднородности диффузионного слоя и образования в диффузионном слое хрупких фаз, а также низкая производительность насыщения поверхностного слоя материала детали в процессе ХТО. ХТО с использованием известных способов приводит к следующим негативным явлениям: существует высокая вероятность образования неравномерного слоя с уменьшенной концентрацией насыщаемого вещества, неоднородной и пониженной твердостью материала поверхностного слоя, возникновением дефектных участков. Для удаления дефектных участков поверхностного слоя после ХТО проводится шлифование, однако при удалении обедненного дефектного слоя часто образуются прижоги и ряд других характерных дефектов поверхностного слоя и в результате к снижению износостойкости деталей.

Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация процесса и повышение качества химико-термической обработки деталей за счет активации и обеспечения однородного состояния материала поверхностного слоя детали в процессе ХТО и, как следствие, повышение износостойкости деталей.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности и качества процесса ХТО, а также повышение износостойкости деталей после ХТО.

Технический результат достигается тем, что в способе химико-термической обработки детали из легированной стали, включающем активирование поверхности детали перед химико-термической обработкой, размещение детали в рабочей камере, подачу в камеру рабочей насыщающей среды, нагрев детали до температуры химико-термической обработки и выдержку при этой температуре до формирования необходимой толщины диффузионного слоя, отличающийся тем, что активирование поверхности детали перед химико-термической обработкой проводят струйно-динамической обработкой шариками в два этапа, вначале шариками диаметром 1,5-2,0 мм, при давлении 0,3-0,5 МПа в течение 3-4 мин, а затем, шариками диаметром 0,6-0,8 мм при давлении 0,2-0,3 МПа в течение 1-2 мин.

Кроме того, возможно использование в способе следующих дополнительных приемов: химико-термическую обработку детали проводят ионно-плазменным методом; в качестве ионно-плазменного метода используют ионно-плазменное азотирование, или ионно-плазменную цементацию, или ионно-плазменную нитроцементацию.

Для оценки эксплуатационных свойств деталей, обработанных по предлагаемому способу, были проведены следующие испытания. Образцы из высоколегированных сталей (в частности, стали 16Х3НВФМБ, Р6М5, Х12М 38ХМЮА, 35ХМЮА, 30ХТ2Н3Ю) были подвергнуты обработке как по способам-прототипам (А.С. СССР №1574679, патент РФ №2144095), согласно приведенным в способе-прототипе условиям и режимам обработки, так и по вариантам предлагаемого способа.

Режимы обработки образцов по предлагаемому способу.

Струйно-динамическая обработка стальными шариками из закаленной стали ШХ-15, твердостью HRC 60-62 ед. Расстояние от сопла до поверхности образца L=80 мм.

Режимы первого этапа обработки шариками: диаметр шариков: 1,3 мм -неудовлетворительный результат (Н.Р.); 1,5 мм - удовлетворительный результат (У.Р.); 1,8 мм (У.Р.); 2,0 мм (У.Р.); 2,2 мм (Н.Р.). Давление подаваемого сжатого воздуха: 0,2 МПа (Н.Р.); 0,3 МПа (У.Р.); 0,4 МПа (У.Р.); 0,5МПа (У.Р.); 0,7 МПа (Н.Р.). Время обработки: 2 мин (Н.Р.); 3 мин (У.Р.); 4 мин (У.Р.); 5 мин (Н.Р.).

Режимы второго этапа обработки шариками: диаметр шариков: 0,4 мм - (Н.Р.); 0,6 мм - (У.Р.); 0,7 мм (У.Р.); 0,8 мм (У.Р.); 1,0 мм (Н.Р.). Давление подаваемого сжатого воздуха: 0,1 МПа (Н.Р.); 0,2 МПа (У.Р.); 0,3 МПа (У.Р.); 0,4 МПа (Н.Р.). Время обработки: 0,5 мин (Н.Р.); 1 мин (У.Р.); 2 мин (У.Р.); 3 мин (Н.Р.).

На втором этапе обработке шариками, за счет использования более низкого давления воздуха и меньших размеров шариков снижается шероховатость поверхности и создается более однородная структура поверхностного слоя.

Химико-термическую обработку деталей проводили газовым и ионно-плазменным методами (отличие предлагаемого способа от существующих состояло в предварительной активации поверхности струйно-динамической обработкой стальными шариками). В качестве одного из методов ХТО применяли ионно-плазменное азотирование, ионно-плазменную цементацию и ионно-плазменную нитроцементацию.

Испытания показали на повышение износостойкости образцов по сравнению с прототипом в 1,3…1,6 раза (т.е. в результате использования активирования поверхности обработкой шариками перед ХТО). Скорость химико-термической обработки за счет увеличения скорости диффузии при ХТО возросла приблизительно в 1,2…1,5 раз. Исследование образцов показало на повышение однородности структуры диффузионной зоны материалов.

Таким образом, проведенные сравнительные испытания показали, что применение в способе химико-термической обработки детали из легированной стали следующих существенных признаков: активирование поверхности детали перед химико-термической обработкой; размещение детали в рабочей камере; подачу в камеру рабочей насыщающей среды; нагрев детали до температуры химико-термической обработки и выдержку при этой температуре до формирования необходимой толщины диффузионного слоя; проведение активирования поверхности детали перед химико-термической струйно-динамической обработкой шариками в два этапа: вначале шариками диаметром 1,5-2,0 мм, при давлении 0,3-0,5 МПа в течение 3-4 мин, а затем, шариками диаметром 0,6-0,8 мм при давлении 0,2-0,3 МПа в течение 1-2 мин, а также при использовании дополнительных приемов: химико-термическую обработку детали проводят ионно-плазменным методом; в качестве ионно-плазменного метода используют ионно-плазменное азотирование, или ионно-плазменную цементацию, или ионно-плазменную нитроцементацию, позволяет обеспечить заявленный технический результат предлагаемого изобретения - повышение производительности и качества процесса ХТО, а также повышение износостойкости деталей после ХТО.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 146.
26.08.2017
№217.015.edc7

Способ изготовления комбинированной полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава заключается в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628843
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0b8

Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к способу диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройству для диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя. Техническим результатом является повышение достоверности и быстродействия определения начала помпажа на всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638896
Дата охранного документа: 18.12.2017
19.01.2018
№218.016.02c3

Способ управления стартер-генератором, интегрированным в газотурбинный двигатель, при коротком замыкании

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в авиационных стартер-генераторах, интегрированных в авиационный газотурбинный двигатель. Технический результат: стабильная работа системы защиты от короткого замыкания в стартер-генераторе при высокой температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630285
Дата охранного документа: 06.09.2017
19.01.2018
№218.016.05f3

Электропривод летательного аппарата (варианты)

Группа изобретений относится к авиакосмическим летательным аппаратам. Электропривод для летательного аппарата содержит корпус, шарико-винтовую пару, состоящую из гайки и винта, аксиальный подшипник, электродвигатель, зубчатую передачу, датчик положения ротора, демпфер и систему управления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630966
Дата охранного документа: 15.09.2017
19.01.2018
№218.016.0c45

Форсунка с ультразвуковым излучателем

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная форсунка для ДВС, содержащая составной корпус 1 с топливным каналом высокого давления 7, распылитель 3 с иглой 2, штангу 5. В верхней части корпуса 1 форсунки закреплен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632639
Дата охранного документа: 06.10.2017
20.01.2018
№218.016.10cf

Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа, в медицине и других отраслях промышленности. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633867
Дата охранного документа: 18.10.2017
20.01.2018
№218.016.153d

Устройство защиты от короткого замыкания высокотемпературного стартер-генератора обращённой конструкции

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634836
Дата охранного документа: 07.11.2017
20.01.2018
№218.016.1b7e

Гибридный магнитный подшипник с использованием сил лоренца (варианты)

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Отличие по первому варианту гибридного магнитного подшипника с использованием сил Лоренца состоит в том, что введены две управляющие m-фазные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636629
Дата охранного документа: 24.11.2017
20.01.2018
№218.016.1d36

Способ изготовления полой лопатки газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя из титанового сплава. Используют трехслойные заготовки обшивок и/или заполнителя, причем внешние слои заготовок выполняют из титанового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640692
Дата охранного документа: 11.01.2018
20.01.2018
№218.016.1d3f

Способ упрочнения и формирования винтового арматурного стержня

Изобретение относится к области упрочнения и формирования винтового профиля, в частности арматурных стержней, используемых для изготовления железобетонных элементов. Способ включает скручивание арматурной заготовки вокруг своей продольной оси. Повышение прочности арматурных стержней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640705
Дата охранного документа: 11.01.2018
Показаны записи 1-10 из 142.
20.02.2013
№216.012.27d7

Способ оценки степени упрочнения поверхностного слоя твердых материалов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспресс-определения физико-механических свойств твердых материалов, в частности для оценки степени упрочнения поверхностного слоя деталей после защитно-упрочняющей обработки. Сущность: осуществляют приготовление шлифа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475719
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.313a

Способ получения ионно-плазменного покрытия на лопатках компрессора из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Детали помещают в вакуумную камеру установки, создают требуемый вакуум, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку поверхности основного материала детали с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478140
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.3617

Способ восстановления торца пера лопатки турбомашины с формированием щеточного уплотнения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашиностроении при восстановительном ремонте наплавкой или сваркой и модернизации рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479400
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3722

Способ ионно-имплантационной обработки деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Способ включает ионную очистку ионами аргона и ионно-имплантационную обработку поверхности детали ионами азота. Ионную очистку проводят при энергии от 8 до 10 кэВ и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479667
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3724

Способ получения теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам нанесения теплозащитных покрытий на рабочие лопатки газотурбинных двигателей и энергетических установок. Поверхность лопатки подвергают ионно-имплантационной обработке ионами одного из следующих элементов N, Y, Yt или их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479669
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.4751

Способ изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбины

Изобретение относится к машиностроению, а именно к изготовлению уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. Из порошка прирабатываемого материала формируют гранулы, поверхность которых оплавляют с образованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483837
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b8e

Элемент прирабатываемого уплотнения турбины

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. Элемент прирабатываемого уплотнения турбины выполнен из адгезионно соединенных между собой путем спекания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484924
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.10.2013
№216.012.7662

Способ полирования деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию деталей из титановых сплавов и может быть использовано в турбомашиностроении при полировании рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей, для обеспечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495966
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.7663

Способ электролитно-плазменного полирования деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию металлических изделий, преимущественно из титановых сплавов, и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495967
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a10

Способ ионно-имплантационной обработки лопаток компрессора из высоколегированных сталей и сплавов на никелевой основе

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для защитно-упрочняющей обработки пера рабочих лопаток компрессора и турбины из легированных сталей и сплавов на никелевой основе для повышения выносливости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496910
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД