RU1786178C

RU1786178C - Manufacturing process for low-stiffness membranes

Info

Publication number: RU1786178C
Application number: SU904864796A
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Кафтанатьев; Людмила Николаевна Иванова; Александр Николаевич Никулин; Владимир Александрович Иванов
Original assignee: Научно-исследовательский институт физических измерений
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Изобретение может быть использовано в технологии приборостроени , в частности при изготовлении датчиков перепада давлени . Способ предусматривает закалку с 920-940&deg;С и дисперсионное твердение в фиксаторах при 720-740&deg;С в вакууме не ниже мм рт, ст. Фиксаторы представл ют собой вставки, выполненные из сплава, из которого изготовлены мембраны, и обработанные по за вл емым режимам.The invention can be used in instrumentation technology, in particular in the manufacture of differential pressure sensors. The method involves quenching with 920-940 ° C and dispersion hardening in fixatives at 720-740 ° C in vacuum not lower than mm Hg, Art. The latches are inserts made of the alloy of which the membranes are made and processed according to the claimed conditions.

Description

Изобретение относитс к технологии приборостроени в частности к способу получени маложестких высокоточных мембран датчиков перепада давлени .The invention relates to instrumentation technology, in particular to a method for producing low-rigidity, high-precision diaphragm pressure transducer membranes.

Б датчиках перепада давлени требуетс высокоточна плоскостность зеркала измерительной мембраны из сплава типа 36НХТЮ, при этам поверхность детали должна быть без окисных пленок и иметь высо: кие механические свойства (верхний предел твердости, наивысший предел упругости). Известны способы правки деформированных изделий 1. в которых предусмотрено механическое воздействие на них после термической обработки с принудительным фиксированием формы. Но этим нельз достичь хорошей плоскостности, так как материал вл етс упругим и после сн ти механических воздействий мембрана приобретает прежнюю фоому.Differential pressure transmitters require a high-precision flatness of the mirror of the measuring membrane made of 36NХТУ type alloy; in this case, the surface of the part must be free of oxide films and have high mechanical properties (upper hardness, highest elasticity). Known methods for editing deformed products 1. which provide for mechanical impact on them after heat treatment with forced fixation of the form. But this cannot achieve good flatness, since the material is resilient and, after removing mechanical stresses, the membrane acquires its former foma.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс способ изготовлени пластинчатых пружин при помощи термрфиксации 2. Дл этого ленту зажимают в приспособлении, имеющем форму готовой пружины, и прогревают в течение 20-30 мин при 350- 400°С, после чего охлаждают с приспособлением на воздухе. Однако известный способ имеет следующий недостаток. При изменении партии или плавки материала пружина, как правило, после разгрузки не имеет требуемой по чертежу профиль. Поэтому приходитс опытным путем подбирать форму приспособлени . Дл обеспечени нужных требований чертежа приходитс многократно измен ть конструкцию приспособлени . Это приводит к излишним затратам и большой потере времени из-за увеличени продолжительности процесса технологической отработки. Кажда нова парти материала пружин требует повторной отработки технологического процесса , так как измен етс не только толщина ленты, но и ее химсостав. К тому же этот метод не позвол ет добитьс высокой точности получени геометрических размеров.The closest technical solution to the invention is a method of manufacturing leaf springs using thermal fixation 2. For this, the tape is clamped in a device having the form of a finished spring, and heated for 20-30 minutes at 350-400 ° C, and then cooled with the device on in the air. However, the known method has the following disadvantage. When changing the batch or melting of the material, the spring, as a rule, after unloading does not have the profile required by the drawing. Therefore, it is necessary to experimentally select the form of the device. To meet the required drawing requirements, it is necessary to repeatedly modify the design of the device. This leads to unnecessary costs and a large loss of time due to the increase in the duration of the process of technological development. Each new batch of spring material requires repeated testing of the technological process, since not only the thickness of the tape, but also its chemical composition changes. Moreover, this method does not allow to achieve high accuracy of obtaining geometric dimensions.

ИAND

N4N4

0000

ONON

44

0000

Целью изобретени вл етс повышение плоскостности зеркала мембраны и сокращение процесса изготовлени .The aim of the invention is to increase the flatness of the membrane of the membrane and reduce the manufacturing process.

Цель достигаетс тем, что по способу изготовлени маложестких мембран из дисперсионно-тве рдеющих сплавов 36НХТЮ, включающему закалку с 920-950° . С в воду, механическую обработку, дисперсионное твердение и термофиксацию, дисперсионное твердение совмещают с термофиксацией и провод т его в вакууме не ниже мм рт.ст. при 720-740° С в течение не менее 3 ч, а фиксацию мембран осуществл кгг вставками из этого же сплава , предварительно термообработанного по этим же режимам.The goal is achieved by the fact that by the method of manufacturing low-rigidity membranes from dispersion-hardening alloys 36HXTU, including quenching from 920-950 °. C in water, machining, dispersion hardening and heat setting, dispersion hardening are combined with heat setting and carried out in vacuum not lower than mm Hg. at 720-740 ° C for at least 3 hours, and the membranes were fixed by kgg inserts from the same alloy, previously heat-treated according to the same conditions.

Предлагаемый способ изготовлени ма- л ожестких мембран реализован следующим образом.The proposed method for manufacturing small hard membranes is implemented as follows.

Нагрев заголовок ведут в печи СНО-3 х 6 х 2/10 до температуры 920-950° С и охлаждают их в воде.The header is heated in a CHO-3 x 6 x 2/10 furnace to a temperature of 920-950 ° C and cooled in water.

После этого заготовку точат на токарных станках, допуска при этом неплоскостность зеркала мембраны до 0,1.After that, the workpiece is sharpened on lathes, with a non-flatness tolerance of the membrane mirror of up to 0.1.

Дисперсионное старение делаетс совместно с термофиксацией в вакуумной печи при вакууме не менее 1-10 мм рт.ст. по режиму 720-740° С в течение не менее 3 ч выдержки. Закладка мембран происходит в термофиксирующее приспособление между двум вставками. Эти вставки проход т такой же режим термообработки заранее. Проведение полной термообработки вставок до дисперсионного старени .мембран позвол ет как бы нат нуть ее зеркало, так как сплавы типа 36НХТЮ при этих режимах имеют свойства усадки. Получаема плоскостность зеркала мембраны после такой термофиксации не превышает 0,05.Dispersion aging is done in conjunction with heat setting in a vacuum oven at a vacuum of at least 1-10 mmHg. according to the regime 720-740 ° C for at least 3 hours exposure. The membranes are laid in a heat-fixing device between two inserts. These inserts undergo the same heat treatment mode in advance. A complete heat treatment of the inserts to dispersive aging of the membrane allows one to tension its mirror, since 36NXTY alloys under these conditions have shrink properties. The resulting flatness of the membrane mirror after such thermal fixation does not exceed 0.05.

Выбор времени дисперсионного твердени более 3 ч и температуры 720-740° С вызвано .обеспечением высоких механических свойств (наивысший предел упругости, верхний предел твердости), которые достигаютс при вышеуказанной длительности и температуре дисперсионного старени материала мембраны, именно в этих режимах материал претерпевает необходимые структурные преобразовани .The choice of the dispersion hardening time of more than 3 hours and the temperature of 720-740 ° C is caused by the provision of high mechanical properties (the highest elastic limit, upper hardness limit), which are achieved at the above duration and temperature of the dispersion aging of the membrane material, it is in these conditions that the material undergoes the necessary structural transformations.

Проведенные эксперименты показали дл мембран из сплава 36НХТЮ следующую зависимость между температурой, временем выдержки и твердостью получаемых мембран в процессе дисперсионного старени : ..The experiments showed for membranes made of 36НХТУ alloy the following relationship between temperature, exposure time and hardness of the resulting membranes during dispersion aging: ..

С 2 ч твердость32 HRC3 2 h hardness 32 HRC3

С 3 ч твердость 32 ... 33 HRC3 3 h hardness 32 ... 33 HRC3

С 4 ч твердость 32 ... 34 НРСЭ From 4 h, hardness 32 ... 34 NRSE

С 2 ч твердость 4 ... 36 HRC3 With 2 hours hardness 4 ... 36 HRC3

С 3 ч твердость 35 ... 42 HRC3 С 4 ч твердость 35 ....42 ННСэ С 2 ч твердость 35 ... 38 HRC3 С 3 ч твердость 37 ... 42 HRCa С 4 ч твердость 37 ... 42 HRCa. С 2 ч твердость 35 ... 37 HRC3 С 3 ч твердость 37 ... 42 HRC3 С 4 ч твердость.37 ... 42 HRC3 С 2 ч твердость 35 ... 37 HRC3 t 750°C3 ч твердость 35 ...391 НРСЭ С 4 ч твердость 35 ... 39 HRC3 Во врем экспериментов установлено, что проведение дисперсионного твердени в вакууме ниже I-IQ мм рт.ст. приводит к по влению.на поверхности мембран цветов побежалости, которые необходимо удал ть травлением, электрополировкой или механическим путем, что нежелательно и удлин ет цикл изготовлени мембран. . Стремление обеспечить высокую точность по плоскости зеркала мембран на токарных станках не дало положительного результата. Добива сь на них неплоскостности не более 0,01, мембраны тут же коро- б тс , как только бывают сн ты с оправки токарного станка. При такой маложесткой конструкции резко сказываютс внутренние напр жени . With 3 hours hardness 35 ... 42 HRC3 With 4 hours hardness 35 .... 42 NNSe With 2 hours hardness 35 ... 38 HRC3 With 3 hours hardness 37 ... 42 HRCa With 4 hours hardness 37 ... 42 HRCa. With 2 hours hardness 35 ... 37 HRC3 With 3 hours hardness 37 ... 42 HRC3 With 4 hours hardness 37 ... 42 HRC3 With 2 hours hardness 35 ... 37 HRC3 t 750 ° C3 hours hardness 35 .. .391 NRSE With 4 h hardness 35 ... 39 HRC3 During the experiments, it was found that conducting dispersion hardening in vacuum is below I-IQ mm Hg. leads to the appearance of discoloration colors on the surface of the membranes, which must be removed by etching, electropolishing, or mechanically, which is undesirable and lengthens the membrane manufacturing cycle. . The desire to ensure high accuracy along the plane of the mirror membranes on lathes did not give a positive result. Having achieved non-flatness of no more than 0.01 on them, the membranes immediately changed as soon as they are removed from the mandrel of the lathe. With such a low rigidity, internal stresses are dramatically affected.

Проведенные эксперименты показали, что дл мембран толщиной 0,2-0,7 диаметром 15-50 из сплава 36НХТЮ плоскостность после дисперсионного твердени следующа :The experiments showed that for membranes with a thickness of 0.2-0.7 with a diameter of 15-50 made of a 36HXTY alloy, the flatness after dispersion hardening is as follows:

температура 710° С плоскостность 0,07 и более температура 720° С плоскостность 0.05temperature 710 ° С flatness 0.07 and more temperature 720 ° С flatness 0.05

температура 730° С плоскостность 0,02-0.05 температура 740° С плоскостность 0.05 температура 750° С: плоскостность 0,06 и болееtemperature 730 ° С flatness 0.02-0.05 temperature 740 ° С flatness 0.05 temperature 750 ° С: flatness 0.06 and more

т.е. наиболее полно внутренне напр жени снимаютс в интервале температур 720- 740°С,those. most fully internal stresses are removed in the temperature range 720-740 ° C,

Claims

The invention, in comparison with existing methods, provides high accuracy of flatness of the membrane mirror, which makes it possible to improve the metrological characteristics of differential pressure sensors; shortens the membrane manufacturing cycle, as time is saved by combining the operations of dispersion aging and heat-setting of the part. SUMMARY OF THE INVENTION A method for the manufacture of semi-rigid membranes from dispersion hardening alloys of the 36HXTU type, including injection from 920-950 ° C into water, machining, dispersion hardening and heat setting, characterized in that, in order to increase the flatness of the mirror mirror and reduce the manufacturing process .

5; 1786178 6

dispersion hardening combine the cranes by inserts from the same

heat fixations and carry it out in a vacuum of non-alloy, previously heat-treated below 1-U, mmHg at 720-740 ° С for the same in the same modes,

at least three hours, and fixation of the membrane.