RU2075536C1 - Method of treatment of precision parts from titanium alloys - Google Patents
Method of treatment of precision parts from titanium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2075536C1 RU2075536C1 RU93046050A RU93046050A RU2075536C1 RU 2075536 C1 RU2075536 C1 RU 2075536C1 RU 93046050 A RU93046050 A RU 93046050A RU 93046050 A RU93046050 A RU 93046050A RU 2075536 C1 RU2075536 C1 RU 2075536C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- cooling
- nitrocarburizing
- treatment
- precision parts
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексной химико-термической обработке титановых сплавов в приборостроении, в производстве технологических источников плазмы. The invention relates to metallurgy, in particular to complex chemical-thermal treatment of titanium alloys in instrumentation, in the production of technological plasma sources.
Наиболее близким к заявляемому является способ химико-термической обработки титановых сплавов, предусматривающий ступенчатую нитроцементацию при 850-950oC в течение 3-3,5 часов в графите с добавкой окиси алюминия и с пропиткой триэтанодамином (а.с. N 1477775, БИ N 17, 1989 г).Closest to the claimed is a method of chemical-thermal treatment of titanium alloys, involving stepwise nitrocarburizing at 850-950 o C for 3-3.5 hours in graphite with the addition of alumina and impregnated with triethanodamine (A.S. N 1477775, BI N 17, 1989 g).
Недостатки способа в ограниченных технических возможностях и недостаточной износостойкости поверхности в условиях ионного уноса потоком плазмы, в нестабильности свойств по контурам тонких деталей. The disadvantages of the method are the limited technical capabilities and insufficient wear resistance of the surface under conditions of ionic ablation by the plasma flow, in the instability of properties along the contours of thin parts.
Цель изобретения повышение износостойкости и твердости при уменьшении деформации деталей. Одновременно предусматривается снижение трудоемкости, улучшение экологической чистоты процесса при расширении технических возможностей. The purpose of the invention is to increase wear resistance and hardness while reducing deformation of parts. At the same time, it is planned to reduce labor intensity and improve the environmental cleanliness of the process while expanding technical capabilities.
Для достижения цели изобретения в известном способе обработку ведут в смеси древесного угля, карбамида и карбоксиметилцеллюлозы при равном содержании компонентов. Состав наносят на предварительно механически обработанную поверхность и выдерживают в течение 60-90 минут и после абразивной обработки оплавляют поверхность лазером со скоростью сканирования 1-1,5 мм/с при плотности мощности 10-20 Вт/см2, при диаметре пятна 0,8-1,2 мм и охлаждением в инертном газе или на воздухе.To achieve the objective of the invention in a known method, the processing is carried out in a mixture of charcoal, urea and carboxymethyl cellulose with an equal content of components. The composition is applied to a pre-machined surface and held for 60-90 minutes and after abrasive treatment, the surface is melted with a laser with a scanning speed of 1-1.5 mm / s at a power density of 10-20 W / cm 2 , with a spot diameter of 0.8 -1.2 mm and cooled in an inert gas or in air.
При обработке за 60-90 минут на рабочих кромках формируется диффузионный слой, прочно связанный с основой, при последующем лазерном оплавлении формируется зона весьма высокой микротвердости, содержащая карбиды и карбонитриды TiC, TiNC, при этом при выбранных условиях нагрева и охлаждения не происходит образования трещин и снижается тепловая деформация. Детали приобретают высокую износостойкость при абразивном износе, контактном трении и при воздействии высокоэнергетических источников плазмы. Становится возможным упрочнение деталей, инструментов с острыми режущими кромками, в том числе для прикладных производств в медицине, ювелирном деле. During processing in 60-90 minutes, a diffusion layer is formed on the working edges, which is firmly connected to the base, and subsequent laser melting forms a zone of very high microhardness containing carbides and carbonitrides TiC, TiNC, while under the selected conditions of heating and cooling, cracking does not occur and thermal deformation is reduced. Parts gain high wear resistance with abrasive wear, contact friction and when exposed to high-energy plasma sources. It becomes possible to strengthen parts, tools with sharp cutting edges, including for applied production in medicine, jewelry.
Практически способ осуществлен при обработке пусковых электродов для космических двигателей малой тяги, для специальных инструментов и оснастки. Детали изготовляли из прутков титановых сплавов ВТ-1-0, ВТ-14, ВТ-23 по ОСТ 1.90218-76 и ОСТ 1.90173-75, а также их трубок титановых сплавов ОТ-4-1, ОТ-4. Practically, the method was implemented in the processing of starting electrodes for small thrust space engines, for special tools and equipment. Parts were made from bars of titanium alloys VT-1-0, VT-14, VT-23 according to OST 1.90218-76 and OST 1.90173-75, as well as their tubes of titanium alloys OT-4-1, OT-4.
Нитроцементацию вели в малоэнергоемких печах "Терм-1", СШОЛ-ВНЦ, в качестве компонентов использовали уголь древесный по ГОСТ 6217-74, карбамид по ГОСТ 6691-77 и карбоксиметилцеллюлозу по ОСТ 6-05-386-80. Лазерную обработку проводили на установках "Квант-15", "Квант-16" с закреплением и вращением деталей на план-шайбе. Nitrocarburizing was carried out in low-energy-intensive furnaces "Term-1", SCHOL-VNC; charcoal according to GOST 6217-74, urea according to GOST 6691-77 and carboxymethyl cellulose according to OST 6-05-386-80 were used as components. Laser processing was carried out on the Kvant-15, Kvant-16 installations with fixing and rotation of parts on a plan washer.
В примерах осуществления способа и в табл. 1 приведены сравнительные свойства деталей из титановых сплавов при обработке по режимам предложенного способа и по прототипу. In examples of the method and table. 1 shows the comparative properties of parts made of titanium alloys during processing according to the modes of the proposed method and the prototype.
Как показали опыты и исследования, во всех случаях обработка по предложенному способу с засыпкой деталей или обмазкой пастой с последующим вакуумным нагревом при 850-950oC и последующим лазерным оплавлением позволяет получить оптимальное соотношение прочностных характеристик основного металла при более высокой микротвердости и износостойкости рабочих поверхностей в сравнении с обработкой по известной технологии.As experiments and studies have shown, in all cases, the processing according to the proposed method with filling parts or pasting with paste, followed by vacuum heating at 850-950 o C and subsequent laser melting allows to obtain the optimal ratio of the strength characteristics of the base metal with higher microhardness and wear resistance of the working surfaces in comparison with processing according to known technology.
Пример 1. Example 1
Электродные вставки электрического плазменного двигателя М-70 изготовляли из сплава ВТ-14 и обрабатывали по предложенной технологии. The electrode inserts of the M-70 electric plasma engine were made of VT-14 alloy and processed according to the proposed technology.
Вначале проводили нитроцементацию с засыпкой рабочих поверхностей и канала кольцевой вставки составом из толченого древесного угля, карбамида и карбоксиметилцеллюлозы, взятых в соотношении 1:1:1. Детали в контейнере из стали 12Х18Н10Т нагревали в вакууме 10-1 мм.рт.ст. с нагревом со скоростью 500oС/ч до 950oC и с выдержкой в течение 60 минут, охлаждение проводили со скоростью 150oC/ч.Initially, nitrocarburizing was carried out with filling of the working surfaces and the channel of the annular insert with a composition of crushed charcoal, urea and carboxymethyl cellulose taken in a ratio of 1: 1: 1. Parts in a container made of steel 12X18H10T were heated in a vacuum of 10 -1 mmHg. with heating at a speed of 500 o C / h to 950 o C and holding for 60 minutes, cooling was carried out at a speed of 150 o C / h
После опескоструивания с образованием шероховатой поверхности классом Р= 80 мкм проводили лазерную обработку по внутреннему рабочему каналу и по наружному контуру электрода пускового при плотности мощности 103 Вт/см2, при диаметре пятна 1,2 мм и скорости сканирования лучом 1,5 мм/с при частоте 15 Гц.After sandblasting with the formation of a rough surface of class P = 80 μm, laser treatment was performed along the internal working channel and along the outer contour of the starting electrode at a power density of 10 3 W / cm 2 , with a spot diameter of 1.2 mm and a scanning speed of the beam of 1.5 mm / s at a frequency of 15 Hz.
Технология позволила сформировать детали из сплава ВТ-14 с повышенными прочностными и эксплуатационными характеристиками. Микротвердость повысилась до H0,49= 1340-1450 с плавным переходом к основе с прочностными характеристиками 1350-1440 МПа, что выше, чем в известном способе обработки.The technology made it possible to form parts from the VT-14 alloy with enhanced strength and performance characteristics. The microhardness increased to H 0.49 = 1340-1450 with a smooth transition to the base with strength characteristics 1350-1440 MPa, which is higher than in the known processing method.
В результате обработки ресурс работы и износостойкость в плазменном потоке повысилась в 1,3 раза, снизилась деформация деталей при термообработке, улучшилось качество деталей. As a result of processing, the service life and wear resistance in the plasma stream increased by 1.3 times, the deformation of parts during heat treatment decreased, and the quality of the parts improved.
Пример 2. Example 2
Штихели притирочные из прутков титанового сплава ОТ-4 диаметром 8 мм изготовляли и обрабатывали по предложенному способу. Lapping sticheles from rods of titanium alloy OT-4 with a diameter of 8 mm were made and processed by the proposed method.
После механической обработки на рабочую часть наносили пасту из равных количеств пылевидных отходов использованного древесноугольного карбюризатора, карбамида и карбоксиметилцеллюлозы. Нитроцементацию проводили при температуре 850oC в течение 90 минут в печи "Терм-1" в вакууме 190 мм.рт.ст. с нагревом 300oC/ч и охлаждением со скоростью 100oC/ч.After machining, a paste of equal amounts of dusty wastes of the used charcoal carburizer, urea and carboxymethyl cellulose was applied to the working part. Nitrocarburization was carried out at a temperature of 850 o C for 90 minutes in a Therm-1 furnace in a vacuum of 190 mm Hg. with heating 300 o C / h and cooling at a speed of 100 o C / h
Лазерную обработку с оплавлением при скорости сканирования 1 мм/с и плотности мощности 104 Вт/см2, при диаметре пятна 0,8 мм проводили на установке "Квант-16" с охлаждением деталей в электрошкафу при температуре 450oC. Последующую доводку рабочей части проводили полированием с классом чистоты Рa= 1,25 мкм.Laser processing with fusion at a scanning speed of 1 mm / s and a power density of 10 4 W / cm 2 , with a spot diameter of 0.8 mm was carried out on a Kvant-16 installation with parts cooling in a control cabinet at a temperature of 450 o C. Subsequent adjustment of the working parts were carried out by polishing with a purity class P a = 1.25 μm.
Обработка позволила получить штихели с повышенными свойствами с микротвердостью H0,49=1210=1230 единиц, износостойкость при притирке и гравировании стальных и медных деталей повысилась в 3 раза, не наблюдалось выкрашивания тонких рабочих кромок. Коррозионная стойкость была не хуже, чем при обработке в вакууме, трудоемкость снизилась в 1,4 раза.The treatment made it possible to obtain shtikhels with enhanced properties with microhardness H 0.49 = 1210 = 1230 units, wear resistance when grinding and engraving steel and copper parts increased 3 times, no chipping of thin working edges was observed. Corrosion resistance was no worse than when processing in vacuum, the complexity decreased by 1.4 times.
Таким образом способ универсален и эффективен для конструкционных деталей спецтехники и приборостроения, а также для прикладных машиностроительных производств. В табл. 1 приведены сравнительные характеристики деталей из сплава ОТ-4 при обработке по предложенному и известному способам. Thus, the method is universal and effective for structural parts of special equipment and instrumentation, as well as for applied engineering industries. In the table. 1 shows the comparative characteristics of parts made of alloy OT-4 during processing according to the proposed and known methods.
Claims (11)
950oС, выдержки и охлаждения с получением нитроцементованного слоя, отличающийся тем, что в качестве среды используют состав, содержащий древесный уголь, карбамид и карбоксиметилцеллюлозу при равном содержании всех компонентов, наносимый перед нагревом на рабочую поверхность предварительно механически обработанных деталей, выдержку осуществляют в течение 60 90 мин, после охлаждения проводят абразивную обработку, последующее лазерное оплавление путем сканирования луча со скоростью 1,0 1,5 мм/с, плотностью мощности 103 104 Вт/см2 и диаметром 0,8 1,2 мм и охлаждение.1. A method of processing precision parts from titanium alloys, including nitrocarburizing in a carbon and nitrogen containing medium by heating to 850
950 o C, holding and cooling to obtain a nitrocarbonized layer, characterized in that the medium used is a composition containing charcoal, urea and carboxymethyl cellulose with an equal content of all components, applied before heating to the working surface of pre-machined parts, exposure is carried out for 60 90 min, after cooling, abrasive treatment is carried out, subsequent laser fusion by scanning the beam at a speed of 1.0 1.5 mm / s, power density 10 3 10 4 W / cm 2 and a diameter of 0.8 1.2 mm and cooling.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93046050A RU2075536C1 (en) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Method of treatment of precision parts from titanium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93046050A RU2075536C1 (en) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Method of treatment of precision parts from titanium alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93046050A RU93046050A (en) | 1996-01-27 |
| RU2075536C1 true RU2075536C1 (en) | 1997-03-20 |
Family
ID=20147812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93046050A RU2075536C1 (en) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Method of treatment of precision parts from titanium alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2075536C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460826C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева" | Method of surface strengthening of parts from titanium-based alloys |
| CN114164396A (en) * | 2021-12-09 | 2022-03-11 | 西南交通大学 | Titanium alloy surface modification treatment method |
| RU2808868C1 (en) * | 2023-05-16 | 2023-12-05 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method for hardening pressed electrodes from titanium alloys |
-
1993
- 1993-09-29 RU RU93046050A patent/RU2075536C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1477775, кл. C 22 F 1/18, 1988. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460826C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева" | Method of surface strengthening of parts from titanium-based alloys |
| CN114164396A (en) * | 2021-12-09 | 2022-03-11 | 西南交通大学 | Titanium alloy surface modification treatment method |
| CN114164396B (en) * | 2021-12-09 | 2022-06-10 | 西南交通大学 | Titanium alloy surface modification treatment method |
| US11535924B1 (en) | 2021-12-09 | 2022-12-27 | Southwest Jiaotong University | Method for surface-modifying titanium alloy |
| RU2808868C1 (en) * | 2023-05-16 | 2023-12-05 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method for hardening pressed electrodes from titanium alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE29815E (en) | Cladding | |
| RU2210478C2 (en) | Method for making hollow metallic objects | |
| CA2528893A1 (en) | Method for repairing machine part, method for forming restored machine part, method for manufacturing machine part, gas turbine engine, electric discharge machine, method for repairing turbine component, and method for forming restored turbine component | |
| CA2541236A1 (en) | Method for the plasma, laser or electron beam welding of identical or different materials with a tendency for excessive hardening, with copper or a copper alloy as a filler material | |
| CN108315687A (en) | Laser melting coating stainless steel coating composite nitride technique | |
| JPS6311425B2 (en) | ||
| CN110592592A (en) | Laser cladding high-temperature protective coating surface polishing and purifying method based on pulsed electron beam technology | |
| RU2075536C1 (en) | Method of treatment of precision parts from titanium alloys | |
| JPH09216075A (en) | Surface finishing method of metallic member and metallic member obtained thereby | |
| JP2926240B2 (en) | Sliding material and surface treatment method | |
| JP2000343151A (en) | Punch press die and manufacture thereof | |
| CN113275597B (en) | Method for controlling fine grain structure of metal additive fusion manufacturing component | |
| JPS61113755A (en) | Manufacture of metallic material with thermal sprayed ceramic film having high corrosion and heat resistance | |
| US3947269A (en) | Boron-hardened tungsten facing alloy | |
| RU2311995C2 (en) | Method and apparatus for electric-discharge applying of coating | |
| CN112743235B (en) | Laser welding method for nodular cast iron and low-carbon steel | |
| RU2349432C2 (en) | Cyanidation method of steel or titanic products | |
| RU2092611C1 (en) | Method of treating cutting tools for organic materials and ceramics | |
| RU2427666C1 (en) | Procedure for strengthening surface of items of titanium alloys | |
| RU2052537C1 (en) | Method for manufacture and thermal treatment of cathodic elements of steady- state plasma engines with working channels | |
| US3809546A (en) | Method of making a hard alloy matrix containing a tungsten-boron phase | |
| CN112779533B (en) | Method for preparing metal-based composite coating on surface of stainless steel | |
| SU1812004A1 (en) | Method for machining cutting tool surface | |
| RU2162780C2 (en) | Method of manufacture and working of shaping tool, mainly, for finishing amber | |
| JPS5924919B2 (en) | Non-consumable electrode for plasma arc welding and its manufacturing method |