Способ обработки упругих чувствительных элементов из титановых сплавов Советский патент 1983 года по МПК C22F1/18 

Изобретение относится к металлур гии, а именно к обработке упругих чувствительных элементов типа мембран, -мембранных коробок, сильфонов, манометрических пружин, выполненных из титана. Известен способ изготовления мембран из термоупрочняемых дисперси оннотвердеющих титановых сплавов типа ВТ-16. Известный способ включает формовк мембран при 800-850°С l . При этом требуется нагрев до указанной температуры всегсс формовочног штампа, так как в противном случае (аже предварительно нагретая тонкостенная заготовка мгновенно ocTFjnaет при соприкосновении с холодным (I)opMOBo4HbiJvi штампом, обладающим большой массой. Одновременно требуется либо защитить мембрану при температуре штамповки от окисления кислородом воздуха, либо свести время . нагрева, мембраны до столь малой вели Ч1П1Ы, чтобы она не успевала окислить ся. Практическая сложность процесса формовки мембран из дисперсионнотвердеющих сплавов при высокой темпе ратуре не позволила внедрить этот сп соб ни на одяом приборостроительном заводе. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности .и достиГсхемому результату является способ обработки титановых сплавов, в частности сплава. ВТ 1-0, заключающийся в том, что отолокенную за.готовк подвергают формовке и затем проводя вакуумный отжиг изделия при остаточном давлении не ВЕЛле 5-Ю мм.рт.ст при 600-700 С 2J , Известный с тособ поз.воляет повы сить пластичность деформированного и делия за счет снижения содержания во дорода в поверхностном слое, однако при этом снижаются прочностные хара теристики мембран, уменьшается упругость, коррозионные и .метрологически свойства уменьшаются или остаются б изменения. Цель изобретения - повышение метр логических характеристик при сохране НИИ высоких значений циклической прочности. Поставленная цель достигается тем что согласно способу ,-включающему формовку отожженной заготовки и последующий вакуумный отжиг, отжиг проводят при остаточном давлении -5-10 мм.рт. ст. Вакуумныйоотжиг проводят в течение 1-3 ч при бВО-ТЗО С. Металлические мембраны, как правило/ используются для линейного преобразования измеряемого давления в пропорциональное ему перемещение при усилие.Это перемещение (усилие )ме браны в© вторичной части прибора преоб разуется в выходной сигнал или в показание стрелки. После нагружения мембраны измеряемым давлением и последующего сброса этого давления мембрана должна возвращаться в исходное положение с максимально возможной точностью, т.е. величина ее остаточной деформации должна стремиться к нулю. В .: приборах, работающих по принципу преобразовлгтя давлеиия в ггеремещентге,величина невозврата мембраны в исходное положение будет являться прямой погрешностью п.рибора. Например, для .ра бочего перемещения мембраны в пределах от О до 2,4 мм величина остаточной деформации, равная 0,02 мм обуславливает погропгность прибора, равную 0,8%. Так как погрешность прибора пропopцпoI aJ Iьнa величине оста-гочной деформации мембраны, то при-HsroTOB ieнии мембран следует стремиться к минимизации ее остаточной деформации после воздействия измеряемого давления. При отжиге чувствительных элементов из титана в остаточном давлеНИИ 2 рт ст. в диапазоне указанных температур азот раство.ряется в титане и его концентрация п,епрерывно меняется от предель но насыщенной на поверхности до близкой к нулю на расстоянии 2535 мкм от нее. Никаких фазбвых границ между азотированным о.-слоем и основой не возникает. Азотирование поверхностного слоя при указанных режимах приводит к повышению метрологи-чёских свойств чувствительных элементов. Одновременно происходит снятие остаточных напряжений, полученных как в процессе формовки, так и при сварке мембран в мембранные ко-. робки, а также устранение коробления тонкостенных мембран и сильфонов пос-, ле формовки, что в конечномитоге-. также обеспечивает стабильность метрологических характеристик чувствительных элементов, изготовленных из однофазных титановых сплавов типа BTI-0. .: Минимальное повьлиение метрологических характеристик происходит при минимальных значениях температуры, времени выдержки и минимальном остаточном давлении. Максимальное повышение метрологических характеристик происходит при максимальных значениях времени и температуры отжига и максимальном значении .остаточного давления.. Однако при этом циклическая прочность за счет о охрупчивания падает. Величина цикли- ческой прочности упругих элементов принагружении пульсирухгяцим давлением, должна быть не менее бОООО циклов

При этом смещение центра (величина статочной деформации) после циклических нагружений должны быть мини мальнай,

Способ осуществляв)Т следующим образом.

: Мембраны диаметром 64 мм, отформованные из отожженной титановой ленты марки ВТ1-0 толщиной 0,1 мм зажимают между кольцами по наружному диаметру, В таком виде мембраны подвергаются термичвской обработке

в вакуумной печи при остаточном давлении, 210 рт.ст. в тече, ние 1 .- 3 ч при 680-750(J.

Изготовленные таким способом мем браны испытывались с целью определения упругих характеристик и величийы остаточной деформации.в сравнении с мембранами, изготовленными . из й же исходной титановой ленты известным способом.

10 Результаты испытаний представлены в таблице. ;

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ УПРУГИХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ТЙТАНОНЫХ СПЛАВОВ, включаюмий формовку ; отожженной заготовки и последующий вакуумный отжиг изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения метрологических характеристик при сохранении значений циклической прочности, отжиг ведут при остаточнсял давлении 2-10 -510 мм рт. ст. 2. СЭпособ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что вакуумный отжиг проводят при 680- 750°С в течение 1-3 ч.

Предла- . 5-10 250 гаемый 680 1 IlO 250 710 2 2 10 250 750 3

Известный

Как видно из таблицы, предлагаем, мый способ значительно повышает мет рологические характеристики мембран : при сохранении или повышении циклической прочности изделий.

Технико-экономическая эффектиВ с ность предлагаемого способа обеспе250 0,03- 30000- 0,3-0,5 -0,038 -300000

чивается путем повышения надежности и точности изготовленных измерительных приборов, за счет повышения метропогических характеристик, а также : повышения срока их службы за счет увеличения циклической прочности мембт ран. 0,02 Более 0,2 300000 0,003 Более 0,01 318700 Не об- 60000 Не обнанару-ружено