Способ изготовления изделий

Изобретение относится к области металлургии , в частности к термической обработке сталей для изготовления сердечников, якорей , полюсов электромагнитных устройств, а более конкретно оно относится к вакуумной химико-термической обработке мелких прецизионных деталей электроклапанов, изготовляемых из магнитомягких сталей и сплавов.

Цель изобретения - повышение магнитных свойств и сокращение трудоемкости процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу вакуумного отжига при 1000-1170°С проводят вначале локальную цементацию в течение 30-45 мин с засыпкой полости, ограниченной уплотнительным седлом, смесью, содержащей активированный уголь, трилон-Б и гексаборид лантана в равных количествах, затем осуществляют лазерную закалку цементованной поверхности с последующим отпуском при 300- 350° С.

При этом для уменьщения хрупкости тонкой седельной части охлаждение после окончания выдержки при вакуумном отжиге с одновременной цементацией проводят со скоростью 300-400°С/ч до 900±10°С, затем с общепринятой скоростью. Одновременно для повыщения технологичности, упрощения подготовки химико-термической обработки, улуч- щения качества лазерную закалку проводят непосредственно после отжига с цементацией по поверхностям уплотнения без их механической обработки, а стабилизирующий отпуск при 300-350°С ведут после притирки и доводки седельной части. Влияние каждого из факторов, на протекание процессов в поверхностной зоне и в основном металле якорей следующее:

цемента ция при высокотемпературном отжиге, проводимом для высокохромистых магнитомягких сталей типа 10X13, 16Х-ВИ в интервале 1000-1170°С, позволяет получить за короткое время тонкий, с высоким содержанием карбидов диффузионный слой

ел to

00

ю

00

|

повышенной износостойкости. Время активной цементации ограничивается 30-45 мин при общей длительности вакуумного отжига 240 мин для исключения сквозной диффузии и возможного охрупчивания уплот- нительных седел;

зонная засыпка, содержащая активированный уголь, трилон-Б и гексаборид лантана , ограничивает степень и глубину диффузионного насыщения, ее активность снижается через 30-50 мин истощенный состав , введенный в зону уплотнения, не вызывает повыщения концентрации углерода и бора в слое при продолжении отжига для получения магнитных свойств;

ускоренное охлаждение от температур отжига до температур выще точки Кюри не приводит к снижению магнитных свойств, но исключает образование карбидной сетки в цементованной зоне, позволяет получить структуру более стабильную и однородную для последующей лазерной закалки;

лазерная закалка по поверхности, имеющей повышенную шероховатость и лучшие оптические характеристики, непосредственно после вакуумного отжига с одновременной цементацией позволяет получить стабильную твердость, облегчает управление процессом лазерной закалки, повышает качество лазерной закалки;

стабилизирующий отпуск в интервале 300-350°С после доводки и притирки не вызывает снижения магнитных свойств, не повышает хрупкость слоя, не вызывает дополнительной тепловой деформации тонких якорей .

В результате обработки по предлагаемой технологии удается повысить износостойкость , твердость уплотнительных поверхностей , исключить хрупкое выкрашивание при многоцикловом нагружении, обеспечить высокий уровень магнитных свойств основного материала при минимальной трудоемкости термообработки. Повышается надежность клапанных узлов, увеличивается в .1,3 раза ресурс работы.

Пример,Я.коря магнитных клапанов изготовляли и обрабатывали из стали 16Х-ВИ, вакуумный отжиг вели в печах с засыпкой зоны седельной части якорей смесью активированного угля, измельченного до пылевидной фракции, трилона-Б и порошка гекса- борида лантана в соотношении 1:1:1, размещая детали в геттерном контейнере из нержавеющей стали.

После прогрева до 1150°С в вакууме 1,33-10 Па и выдержки в течение 45 мин подавали аргон и через 10 мин продолжали отжиг по стандартному режиму до суммарной выдержки 240 мин, а затем охлаждали садку до 900°С со скоростью 350°С/ч, затем по стандартному режиму 100°С/ч до

750°С/ч и 250°С/ч до 200°С. Лазерную закалку осуществляли на установке Квант- 15 при диаметре пятна 0,8-1,0 мм и длительности импульсов 2,5-4,0 мс при рабочем

напряжении 800 с поддувом гелием. Отпуск после шлифования уплотнительной поверхности проводили в вакуумном шкафу СНВЛ при 350°С в течение 1,5 ч. Запрессовку объема, ограниченного упрочненными буртиками, проводили фторопластом

40-П.

Как показали исследования и испытания якорей и клапанов при обработке по предлагаемому способу прочность и твердость седел повышается в 2-2,5 раза в сравнении

с обработанными по известному способу и во всех случаях выше, чем при обработке по прототипу. Микротвердость уплотнительных буртиков составляет Но 49 601-625 против Но 49 220-231 для отожженой по стандартному режиму стали 1бХ-ВИ. Как следствие, улучшается крепление уплотнительного фторопласта , возрастает на порядок ресурс работы и повышается надежность работы клапана . Магнитные свойства основного .материала якоря не уступают заданным по ГОСТу.

В таблице и примерах осуществления способа приведены сравнительные свойства высокохромистой магнитомягкой стали при обработке по различным режимам.

Таким образом, предлагаемый способ эффективен , прост в осуществлении, не требует

дополнительных затрат на оборудование и вспомогательные материалы и решат задачу повышения эксплуатационных характеристик микроклапанов с многоцикловым нагруже- нием.

35

Формула изобретения

1.Способ изготовления изделий, преимущественно якорей электромагнитных клапанов из высокохромистой стали, включающий вакуумный отжиг, химико-термическую обработку в углеродсодержащей среде с последующей лазерной закалкой диффузионного слоя и стабилизирующий отжиг, отли- чающийся тем, что, с целью повышения износостойкости при сохранении магнитных

свойств и сокращения трудоемкости процесса , химико-термическую обработку проводят локально путем засыпки в полость, ограниченную уплотнительным седлом углеродсодержащей среды, содержащей в равном количестве активированный уголь, трилон-Б и

гексаборид лантана, причем химико-термическую обработку совмещают с вакуумным отжигом и проводят его в течение 30-45 мин, а отпуск проводят при 300-350°С.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что для уменьщения хрупкости охлаждение до.

900°С в процессе вакуумного отжига проводят со скоростью 300-400°С/ч.

- в графе время вьщержки с ведением цементации для всех позиций, суммарное время отжига 240 мин во всех случаях.