СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ РАЗМЕРОВ ВЫСОКОТОЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СПЛАВА Д16, УПРОЧНЯЕМЫХ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ Российский патент 2009 года по МПК C22F1/57 

Предлагаемое изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при термической стабилизации размеров высокоточных деталей (рам, крышек, кронштейнов, панелей и т.п.) во время их изготовления из плит сплава Д16.

Известен способ термической стабилизации деталей из алюминиевого сплава Д16, который установлен по ГОСТ 17535-77 [1]. Способ взят в качестве аналога. Термическая стабилизация по ГОСТ 17535-77 состоит из термических операций (помимо тех, которые необходимы для получения требуемых механических свойств). Основной операцией термической стабилизации является стабилизирующий отпуск. Предельно допустимая температура нагрева при стабилизирующем отпуске должна определяться требуемыми механическими свойствами.

Недостатком аналога является то, что во время упрочняющей термической обработки искусственное старение производят в один этап, а затем после последующей механической обработки (токарной, фрезерной, строгальной и т.п.) проводят стабилизирующий отпуск для снижения напряжений от механической обработки. При такой схеме технологического процесса не используется более высокая температура нагрева и образование сверхпластичности сплава во время фазовых превращений при искусственном старении 190°С для более полного снижения напряжений от механической обработки, так как механическую обработку производят после искусственного старения.

Существует способ термической стабилизации размеров высокоточных деталей из сплава Д16 по ОСТ 1.80278-86 [2], взятый в качестве прототипа. В том ОСТе технологический процесс установлен по той же схеме, как в ГОСТе 17535-77.

После окончательной упрочняющей термической обработки производят механическую обработку деталей, а затем проводят стабилизирующие операции для снижения напряжений и стабилизации размеров. Эти оба способа (аналог и прототип) имеют недостатки:

1. Более длительный технологический процесс стабилизации размеров.

2. Не используется более высокая температура нагрева искусственного старения (190°С) для снижения напряжений и стабилизации размеров после механической обработки, так как напряжения после механической обработки снимают более низкими температурами.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, состоит в сокращении длительности технологического процесса и более эффективной стабилизации размеров.

Технический результат достигается тем, что в способе термической стабилизации высокоточных деталей из сплава Д16, упрочняемых термической обработкой, включающем закалку, искусственное старение при 190°С и механическую обработку, искусственное старение проводят в два этапа в течение 5,5 часов каждый, а механическую обработку осуществляют после первого этапа старения. Отличительный признак предлагаемого способа - осуществление механической обработки после первого этапа старения и совмещение второго этапа искусственного старения со стабилизирующим отпуском.

Перечисленные особенности являются новым существенным отличием предлагаемого способа от известных, что и обеспечивает технический результат за счет совмещения второго этапа искусственного старения со стабилизирующим отпуском.

Пример практического применения.

Подвергали закалке и стабилизирующей обработке образцы из сплава Д16 по различным режимам. Результаты исследования указаны в таблице. Искусственное старение сплава Д16 разделяли на 2 временных этапа согласно [3].

Таблица
Свойств образцов из сплава Д16, термообработанных по различным режимам. № п/п Режим старения при 190°С Свойства и изменение размеров образцов Свойства и изменение размеров образцов после 140°С в течение 8 часов (стабилизирующее старение) Примечание σ_в, кгс/мм² δ,% Изменение размеров ±мм σ_в, кгс/мм² δ,% Изменение размеров ±мм 1 По ГОСТ17535-77 11 часов 42 10 -0,07 42 10 0 Аналог 2 Прерывистое 5,5 часов +
5,5 часов 42
42 18
17 -0,06
0 42
42 18
17 0
0 Предлагаемый режим 3 Прерывистое 4 часа +
7 часов 40
42 18
17 -0,04
-0,02 38
42 19
17 +0,01
0 Режим, Выходящий за
Пределы Предлагаемого способа 4 Непрерывное
11 часов по ОСТ 1.80278-86 42 17 -0,06 42 17 0 Прототип Примечания к таблице.
1. Закалку образцов из плиты ≠35 мм проводили по режиму 500±3°С, выдерживали 1 час, охлаждали образцы в воде 25°С. Увеличение размеров (длины) образцов после закалки составляет + (0,55-0,65 мм).
2. Выдержку при термической обработке отсчитывали после достижения образцами заданной температуры.
3. При термической обработке использовали образцы тип III ГОСТ 1497-84. Торцы образцов доводили до шероховатости 0,16 для повышения точности измерения длины образцов.
4. На каждый режим термической обработки использовали по три образца, вырезанные из каждой плиты Д16 согласно ГОСТ 17232-99.
5. Результаты измерения размеров (длины) образцов являются среднеарифметическим результатом измерения 3-х образцов. Измерения длины (60 мм) образцов выполняли с точностью ±0,001 мм.

Из результатов таблицы следует, что предлагаемый режим не отличается от режима аналога и прототипа по свойствам и изменению размеров и сокращает длительность технологического процесса высокоточных деталей на 6-10 часов. Результаты таблицы показывают, что изменения свойств и размеров после предлагаемого режима термической стабилизации на образцах не наблюдается после стабилизирующего старения при 140°С.

Использование предлагаемого способа позволяет:

1. Сократить режим термической стабилизации высокоточных деталей из сплава Д16 за счет сокращения стабилизирующего отпуска (отжига) на 6-10 часов.

Источники информации

1. Детали приборов высокоточные металлические. Стабилизация размеров термической обработкой. Типовые технологические процессы. ГОСТ 17535-77.

2. Термическая стабилизация размеров металлических деталей прецизионных приборов. Типовой технологический процесс. ОСТ 180.278-86.

3. Термическая обработка полуфабрикатов и деталей из алюминия и алюминиевых деформируемых сплавов п.5.2.7. ПИ 1.2.255-83. Типовой технологический процесс.

Изобретение относится к области металлургии и термической обработки. Оно может быть использовано в авиационном приборостроении при изготовлении высокоточных деталей. Детали подвергают закалке, искусственному старению при 190°С и механической обработке. Искусственное старение проводят в два этапа в течение 5,5 часов каждый, а механическую обработку осуществляют после первого этапа старения. Сокращают длительность технологического процесса и более эффективно осуществляют стабилизацию размеров деталей. 1 табл.

Способ термической стабилизации размеров высокоточных деталей из сплава Д16, упрочняемых термической обработкой, включающий закалку, искусственное старение при 190°С и механическую обработку, отличающийся тем, что искусственное старение проводят в два этапа в течение 5,5 ч каждый, а механическую обработку осуществляют после первого этапа старения.