DE102013010807A1 - Component of an aircraft - Google Patents

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Abstract

Bauteil eines Luftfahrzeuges, das teilweise oder vollständig aus einem korrosionsbeständigen Stahl besteht, wobei es sich bei der Oberfläche des Bauteils um eine durch Nitrieren oder Nitrocarburieren erhaltene korrosionsbeständige Randschicht handelt.Component of an aircraft, which consists partly or completely of a corrosion-resistant steel, the surface of the component being a corrosion-resistant surface layer obtained by nitriding or nitrocarburizing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil eines Luftfahrzeuges, das teilweise oder vollständig aus einem korrosionsbeständigen Stahl besteht.The present invention relates to a component of an aircraft which consists partly or completely of a corrosion-resistant steel.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei Anwendungen in der Luftfahrt Bauteile, wie z. B. Kolbenstangen entweder verchromt auszuführen oder mit einer Hartstoffschicht zu versehen. Aufgrund verschiedener Anforderungen ist Hartchrom für Neugeräte nicht mehr einsetzbar. Hartstoffbeschichtungen haben den Nachteil, dass deren Aufbringen in der Praxis vergleichsweise teuer und geometrisch nicht überall möglich ist.From the prior art, it is known in aerospace applications components such. B. to perform piston rods either chrome-plated or provided with a hard material layer. Due to various requirements, hard chrome can no longer be used for new devices. Hard coatings have the disadvantage that their application in practice is comparatively expensive and geometrically not possible everywhere.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil für ein Luftfahrzeug der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass dieses eine korrosionsbeständige und verschleißfeste Oberfläche aufweist.The present invention has the object of developing a component for an aircraft of the type mentioned in such a way that this has a corrosion-resistant and wear-resistant surface.

Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass es sich bei der Oberfläche des Bauteils um eine durch Nitrieren oder Nitrocarburieren erhaltene korrosionsbeständige Randschicht handelt.This object is achieved by a component having the feature of claim 1. Thereafter, it is envisaged that the surface of the component is a corrosion-resistant surface layer obtained by nitriding or nitrocarburizing.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bauteil wenigstens teilweise aus einem martensitischen Stahl und besonders bevorzugt aus einem martensitischen PH(Precipitation Hardening)-Stahl besteht.It is particularly advantageous if the component consists at least partially of a martensitic steel and particularly preferably of a martensitic PH (Precipitation Hardening) steel.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Bauteil somit zumindest an seiner Oberfläche teilweise oder vollständig aus korrosionsbeständigem, martensitischen PH-Stahl, der nach dem Nitrieren oder Nitrocarburieren eine verschleißfeste und korrosionsbeständige Oberfläche aufweist.In a preferred embodiment of the invention, the component thus consists at least partially or completely of corrosion-resistant, martensitic PH steel, at least on its surface, which has a wear-resistant and corrosion-resistant surface after nitriding or nitrocarburizing.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Bauteil um eine Kolbenstange, um ein Anschlussgewinde einer Kolbenstange, um einen Kolben, um einen Ventilblock oder um ein Getriebeteil und insbesondere um dessen Dichtungslauffläche.In a further embodiment of the invention, the component is a piston rod, a connecting thread of a piston rod, a piston, a valve block or a gear part and in particular its sealing surface.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Bauteil um die Kolbenstange eines Aktuators handelt. Bei dem Aktuator handelt es sich vorzugsweise um einen hydraulischen Luftfahrtgeräteaktuator.Furthermore, it can be provided that the component is the piston rod of an actuator. The actuator is preferably a hydraulic aircraft device actuator.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die nietrierte bzw. nitrocarburierte Oberfläche des Bauteils keinen separaten Korrosions-, Fress- oder Verschleißschutz aufweist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the nietrierte or nitrocarburierte surface of the component has no separate corrosion, scuffing or wear protection.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, durch das Nitrieren oder Nitrocarburieren eine Randschicht bei in der Luftfahrt verwendeten Bauteilen zu erzeugen, die teilweise oder vollständig aus korrosionsbeständigen PH-Stählen bestehen und somit beispielsweise Kolbenstangen für Aktuatoren so zu behandeln, dass diese ohne zusätzlichen Korrosions-, Fress- und Verschleißschutz eingesetzt werden können.A preferred embodiment of the invention is to produce by nitriding or nitrocarburizing an edge layer in aerospace components that consist partially or completely of corrosion-resistant PH steels and thus, for example, to treat piston rods for actuators so that they are without additional corrosion , Eating and wear protection can be used.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug, das wenigstens ein Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist. Bei dem Bauteil kann es sich beispielsweise um eine Kolbenstange eines Aktuators handeln.The present invention further relates to an aircraft, in particular an aircraft, which has at least one component according to one of claims 1 to 5. The component may be, for example, a piston rod of an actuator.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils, wobei die Oberfläche des Bauteils teilweise oder vollständig durch Nitrieren oder durch Nitrocarburieren behandelt wird und korrosionsbeständig ist.The present invention further relates to a method for producing a component according to the invention, wherein the surface of the component is partially or completely treated by nitriding or by nitrocarburizing and is corrosion resistant.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Nitrieren bzw. Nitrocarburieren in einem Temperaturbereich von 350°C bis 400°C stattfindet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Behandlungsdauer in der Zeitspanne zwischen 10 und 48 Stunden liegt.It is particularly advantageous if the nitriding or nitrocarburizing takes place in a temperature range from 350.degree. C. to 400.degree. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the duration of treatment in the period between 10 and 48 hours.

Durch die vorgenannten Parameter wird besonders wirksam verhindert, dass es im Rahmen der thermochemischen Behandlung, d. h. im Rahmen des Nitrierens und Nitrocarburierens zu einer ungewollten Chromverarmung der Passivschicht durch z. B. Chromnitritausscheidungen kommt. Durch die o. g. Betriebsparameter kann diese Ausscheidung wirksam verhindert werden und es können beispielsweise Kolbenstangen für Aktuatoren oder sonstige Bauteile mit einer harten und korrosionsbeständigen Randschicht versehen werden.By the aforementioned parameters is particularly effectively prevented that it in the context of thermochemical treatment, d. H. in the context of nitriding and nitrocarburizing to an unwanted chromium depletion of the passive layer by z. B. Chromnitritausscheidungen comes. By the o. G. Operating parameters, this excretion can be effectively prevented and it can, for example piston rods for actuators or other components are provided with a hard and corrosion-resistant surface layer.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Bauteil endkonturnah dem Prozess des Nitrierens oder Nitrocarburierens zugeführt wird.Furthermore, it can be provided that the component is supplied close to the final contour to the process of nitriding or nitrocarburizing.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die durch Nitrieren oder Nitrocarburieren behandelte Oberfläche keiner Nachbehandlung unterzogen wird.Furthermore, it can be provided that the surface treated by nitriding or nitrocarburizing is not subjected to an after-treatment.

Aufgrund der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Behandlungstemperatur maximal 400°C beträgt, sind keine Verzüge der Bauteile zu erwarten, sodass eine endkonturnahe Zuführung der Bauteile zu dem thermochemischen Prozess des Nitrierens bzw. Nitrocarburierens möglich ist.Due to the preferred embodiment of the invention, in which the treatment temperature is a maximum of 400 ° C, no distortion of the components are to be expected, so that a near-net shape feeding of the components to the thermochemical process of nitriding or nitrocarburizing is possible.

Insbesondere ergibt sich ein vergleichsweise einfacher Fertigungsprozess, da das aufwändige Schleifen nach dem Aufbringen der üblichen Verschleißschichten, z. B. Spritzschichten, entfällt. Die erfindungsgemäßen Nitrier- und Nitrocarburierschichten werden in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung nicht nachbehandelt und können sofort eingesetzt werden.In particular, results in a comparatively simple manufacturing process, since the elaborate grinding after application of the usual wear layers, eg. As spray coatings deleted. The nitriding and nitrocarburizing layers according to the invention are not aftertreated in a preferred embodiment of the invention and can be used immediately.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:

1: Eine perspektivische Ansicht eines Servoaktuators für Flächenflugzeuge und 1 : A perspective view of a servo actuator for surface aircraft and

2: eine perspektivische Ansicht einer Kolbenstange. 2 : a perspective view of a piston rod.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Servoaktuator, z. B. zur Verstellung von Hochauftriebssystemen von Flächenflugzeugen. In dem Zylinder 300 des Servoaktuators ist bewegbar die aus 2 ersichtliche Kolbenstange 100 aufgenommen. Im mittleren Bereich der Kolbenstange befindet sich der Kolben 200, der je nach gewünschter Bewegungsrichtung von der einen oder von der anderen Seite mit einem Hydraulikmedium beaufschlagt wird. 1 shows in a perspective view a servo actuator, for. B. for the adjustment of high-lift systems of surface aircraft. In the cylinder 300 the servo actuator is moving out 2 apparent piston rod 100 added. In the middle area of the piston rod is the piston 200 , which is acted upon depending on the desired direction of movement from one side or from the other side with a hydraulic medium.

Um eine besonders verschleißfeste Kolbenstange zu erhalten, die zudem korrosionsbeständig ist und damit keinen zusätzlichen Korrosionsschutz benötigt, besteht die Kolbenstange wenigstens teilweise aus einem martensitischen PH-Stahl, dessen Oberfläche durch das erfindungsgemäße Tieftemperaturnitrieren oder Tieftemperaturnitrocarburieren behandelt wird.In order to obtain a particularly wear-resistant piston rod, which is also resistant to corrosion and therefore does not require additional corrosion protection, the piston rod consists at least partially of a martensitic PH steel, the surface of which is treated by the cryogenic nitriding or low-temperature nitrocarburizing according to the invention.

Das Verfahren wird bei einer Temperatur im Bereich zwischen 350°C und 400°C durchgeführt und für eine Dauer von 10 bis 48 Stunden betrieben.The process is carried out at a temperature in the range between 350 ° C and 400 ° C and operated for a period of 10 to 48 hours.

Durch einen Aktivierungsprozess, wie beispielsweise einer Plasmaaktivierung mittels eine geeigneten Gases kann die Kolbenstange mit einer harten und korrosionsbeständigen Oberfläche bzw. Randschicht versehen werden. Aufgrund der vergleichsweise geringen Temperaturen kann eine Chromnitritausscheidung weitgehend unterdrückt werden und somit auch eine Störung der Passivschicht mittels Lokalelementen.By an activation process, such as a plasma activation by means of a suitable gas, the piston rod can be provided with a hard and corrosion-resistant surface or edge layer. Due to the comparatively low temperatures, a chromium nitrite precipitation can be largely suppressed and thus also a disturbance of the passive layer by means of local elements.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur für die Kolbenstange 100 selbst angewandt werden, sondern auch für den Kolben 200. Auch andere Bauteile eines Luftfahrzeuges können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden bzw. aus dem erfindungsgegmäßen Werkstoff bestehen.The inventive method can not only for the piston rod 100 itself applied, but also for the piston 200 , Other components of an aircraft can be treated with the method according to the invention or consist of the erfindungsgegmäßen material.

Durch die vorliegende Erfindung ergibt sich ein einfacher Fertigungsprozess, da das Schleifen oder sonstige Behandeln nach dem Aufbringen der üblichen Verschleißschichten entfällt. Die erzeugten Nitrier- und Nitrocarburierschichten werden in der Regel nicht nachbehandelt und können sofort eingesetzt werden.The present invention results in a simple manufacturing process, since the grinding or other treatment is eliminated after the application of the usual wear layers. The nitriding and nitrocarburizing layers produced are generally not aftertreated and can be used immediately.

Wie bereits oben ausgeführt, besteht bei Behandlungstemperaturen von ≤ 400°C der Vorteil, dass die Bauteile keine Verzüge aufweisen und somit ihre Kontur behalten.As already stated above, at treatment temperatures of ≦ 400 ° C., there is the advantage that the components have no distortions and thus retain their contours.

Aufgrund der ausscheidungsfreien Randschichtbehandlung ist vorzugsweise keine zusätzliche Schutzschicht an exponierten Bereichen des fertigen Bauteils vorzusehen. Auch bei der Bauteilvorbereitung ergibt sich ein reduzierter Aufwand zum Beschichten, da kein Abdecken von einzelnen Bereichen notwendig ist. Es können alle Bereiche nitriert bzw. nitrocarburiert werden.Because of the precipitation-free edge layer treatment, it is preferable to provide no additional protective layer on exposed areas of the finished component. Also in the component preparation results in a reduced effort for coating, since no coverage of individual areas is necessary. All areas can be nitrided or nitrocarburized.

Günstige Prozesskosten ergeben sich daraus, dass Standardanlagen genutzt werden können und keine teuren Zusatzstoffe benötigt werden.Favorable process costs result from the fact that standard systems can be used and no expensive additives are needed.

Gewinde und andere Bereiche des Bauteils, die sonst gegen „Fretting” geschützt werden müssen, können einfach mitbehandelt werden, da durch das Nitrieren bzw. Nitrocarburieren der Reibkoeffizient deutlich reduziert wird und somit das Adhäsionsverhalten, d. h. die Fresswahrscheinlichkeit, deutlich verbessert wird. Somit können auch weitere Beschichtungen eingespart werden.Threading and other areas of the component which otherwise have to be protected against "fretting" can easily be treated, since the friction coefficient is significantly reduced by nitriding or nitrocarburizing and thus the adhesion behavior, ie. H. the likelihood of eating is significantly improved. Thus, other coatings can be saved.

Wie bereits oben ausgeführt, kann es sich bei dem Bauteil um die Kolbenstange eines Betätigungszylinders handeln, der in der Luftfahrt eingesetzt wird. Handelt es sich um eine Kolbenstange, besteht diese vorzugsweise aus einem rostfreien Material.As already stated above, the component may be the piston rod of an actuating cylinder which is used in aviation. If it is a piston rod, this is preferably made of a stainless material.

Werden Anschlussgewinde der Kolbenstange oder eines sonstigen Bauteils mitnitriert bzw. mitnitrocarburiert, wird die Fressneigung der Funktionsflächen verringert.If connecting threads of the piston rod or of another component are nitrided or mitnitrocarburiert, the seizure tendency of the functional surfaces is reduced.

Die in 2 dargestellte Kolbenoberfläche kann ebenfalls nitriert bzw. nitrocarburiert werden, um ein Fressen des Kolbens im rostfreien Zylinder 300 zu verhindern.In the 2 Piston surface shown can also be nitrided or nitrocarburized to seize the piston in the stainless cylinder 300 to prevent.

Wie oben ausgeführt, können die Funktionsflächen des Bauteils vor dem Beschichten bzw. vor dem Erzeugen der Randbeschichtung auf Endmaß gefertigt werden und nach dem Beschichten im Wesentlichen umbehandelt bleiben oder nur noch durch ein Polieren fertiggestellt werden.As stated above, the functional surfaces of the component can be made to a final size prior to coating or before the edge coating is produced, and can essentially be left untreated after coating or can only be completed by polishing.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Kolbenstangen beschränkt. Auch eine verschleißfeste Oberflächenbeschichtung für Ventilblöcke von Luftfahrtgeräten aus korrosionsfreiem Stahl ist möglich. Auch diese können durch die erfindungsgemäße Behandlung eine korrosionsbeständige Nitrier- bzw. Nitrocarburierschicht erhalten.The present invention is not limited to piston rods. Also, a wear-resistant surface coating for valve blocks of aerospace equipment made of corrosion-resistant steel is possible. These can also be given a corrosion-resistant nitrate or nitrocarburizing layer by the treatment according to the invention.

Auch ist eine verschleißfeste Oberflächenbeschichtung für Dichtungslaufflächen bei Getriebeteilen aus korrosionsfreiem Stahl denkbar und von der Erfindung mit umfasst. Auch diese können eine korrosionsbeständige Nitrier- bzw. Nitrocarburierschicht erhalten.Also, a wear-resistant surface coating for sealing surfaces in transmission parts made of corrosion-resistant steel conceivable and covered by the invention. These too can obtain a corrosion-resistant nitriding or nitrocarburizing layer.

Claims (11)

Bauteil eines Luftfahrzeuges, das teilweise oder vollständig aus einem korrosionsbeständigen Stahl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Oberfläche des Bauteils um eine durch Nitrieren oder Nitrocarburieren erhaltene korrosionsbeständige Randschicht handelt.Component of an aircraft which consists partly or completely of a corrosion-resistant steel, characterized in that the surface of the component is a corrosion-resistant surface layer obtained by nitriding or nitrocarburizing. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil wenigstens teilweise aus einem martensitischen Stahl und besonders bevorzugt aus einem martensitischen PH-Stahl besteht.Component according to claim 1, characterized in that the component consists at least partially of a martensitic steel and particularly preferably of a martensitic PH steel. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil um eine Kolbenstange, um ein Anschlussgewinde einer Kolbenstange, um einen Kolben, um einen Ventilblock oder um ein Getriebeteil, insbesondere um dessen Dichtungslauffläche handelt.Component according to Claim 1 or 2, characterized in that the component is a piston rod, a connecting thread of a piston rod, a piston, a valve block or a gear part, in particular its sealing surface. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil um eine Kolbenstange eines Aktuators handelt.Component according to one of the preceding claims, characterized in that it is the component is a piston rod of an actuator. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Bauteils keinen separaten Korrosions-, Fress- oder Verschleißschutz aufweist.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the component has no separate corrosion, seizure or wear protection. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Bauteils durch Nitrieren oder durch Nitrocarburieren behandelt wird und korrosionsbeständig bleibt.Method for producing a component according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the surface of the component is treated by nitriding or by nitrocarburizing and remains resistant to corrosion. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrieren oder Nitrocarburieren in einem Temperaturbereich zwischen 350°C und 400°C und/oder für eine Zeitdauer von 10 bis 48 Stunden erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that the nitriding or nitrocarburising is carried out in a temperature range between 350 ° C and 400 ° C and / or for a time period of 10 to 48 hours. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrieren oder Nitrocarburieren nach einem Aktivierungsprozess, insbesondere nach einer geeigneten Plasmaaktivierung erfolgt.A method according to claim 6 or 7, characterized in that the nitriding or nitrocarburizing takes place after an activation process, in particular after a suitable plasma activation. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil endkonturnah dem Prozess des Nitrierens oder Nitrocarburierens zugeführt wird und/oder dass die durch Nitrieren oder Nitrocarburieren behandelte Oberfläche nicht nachbehandelt wird.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the component is supplied in the final contour near the process of nitriding or nitrocarburizing and / or that the surface treated by nitriding or nitrocarburizing is not aftertreated. Bauteil eines Luftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 hergestellt ist.Component of an aircraft, characterized in that the component is manufactured according to a method according to one of claims 6 to 9. Luftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug wenigstens ein Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 10 aufweist.Aircraft, in particular aircraft, characterized in that the aircraft has at least one component according to one of claims 1 to 5 or 10.
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