Способ изготовления маложестких мембран Советский патент 1993 года по МПК C22F1/10 C21D9/02 

Изобретение относится к технологии приборостроения в частности к способу получения маложестких высокоточных мембран датчиков перепада давления.

Б датчиках перепада давления требуется высокоточная 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 нельзя достичь хорошей плоскостности, так как материал является упругим и после снятия механических воздействий мембрана приобретает прежнюю фоому.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ изготовления пластинчатых пружин при помощи термрфиксации 2. Для 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 приходится опытным путем подбирать форму приспособления. Для обеспечения нужных требований чертежа приходится многократно изменять конструкцию приспособления. Это приводит к излишним затратам и большой потере времени из-за увеличения продолжительности процесса технологической отработки. Каждая новая партия материала пружин требует повторной отработки технологического процесса, так как изменяется не только толщина ленты, но и ее химсостав. К тому же этот метод не позволяет добиться высокой точности получения геометрических размеров.

И

N4

00

ON

4

00

Целью изобретения является повышение плоскостности зеркала мембраны и сокращение процесса изготовления.

Цель достигается тем, что по способу изготовления 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 проводят его в вакууме не ниже мм рт.ст. при 720-740° С в течение не менее 3 ч, а фиксацию мембран осуществлякгг вставками из этого же сплава, предварительно термообработанного по этим же режимам.

Предлагаемый способ изготовления ма- л ожестких мембран реализован следующим образом.

Нагрев заголовок ведут в печи СНО-3 х 6 х 2/10 до температуры 920-950° С и охлаждают их в воде.

После этого заготовку точат на токарных станках, допуская при этом неплоскостность зеркала мембраны до 0,1.

Дисперсионное старение делается 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 двумя вставками. Эти вставки проходят такой же режим термообработки заранее. Проведение полной термообработки вставок до дисперсионного старения .мембран позволяет как бы натянуть ее зеркало, так как сплавы типа 36НХТЮ при этих режимах имеют свойства усадки. Получаемая плоскостность зеркала мембраны после такой термофиксации не превышает 0,05.

Выбор времени дисперсионного твердения более 3 ч и температуры 720-740° С вызвано .обеспечением высоких механических свойств (наивысший предел упругости, верхний предел твердости), которые достигаются при вышеуказанной длительности и температуре дисперсионного старения материала мембраны, именно в этих режимах материал претерпевает необходимые структурные преобразования.

Проведенные эксперименты показали для мембран из сплава 36НХТЮ следующую зависимость между температурой, временем выдержки и твердостью получаемых мембран в процессе дисперсионного старения: ..

С 2 ч твердость32 HRC3

С 3 ч твердость 32 ... 33 HRC3

С 4 ч твердость 32 ... 34 НРСЭ

С 2 ч твердость 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 время экспериментов установлено, что проведение дисперсионного твердения в вакууме ниже I-IQ мм рт.ст. приводит к появлению.на поверхности мембран цветов побежалости, которые необходимо удалять травлением, электрополировкой или механическим путем, что нежелательно и удлиняет цикл изготовления мембран. . Стремление обеспечить высокую точность по плоскости зеркала мембран на токарных станках не дало положительного результата. Добиваясь на них неплоскостности не более 0,01, мембраны тут же коро- бятся, как только бывают сняты с оправки токарного станка. При такой маложесткой конструкции резко сказываются внутренние напряжения.

Проведенные эксперименты показали, что для мембран толщиной 0,2-0,7 диаметром 15-50 из сплава 36НХТЮ плоскостность после дисперсионного твердения следующая:

температура 710° С плоскостность 0,07 и более температура 720° С плоскостность 0.05

температура 730° С плоскостность 0,02-0.05 температура 740° С плоскостность 0.05 температура 750° С: плоскостность 0,06 и более

т.е. наиболее полно внутренне напряжения снимаются в интервале температур 720- 740°С,

Изобретение по сравнению с существующими способами обеспечивает высокую точность плоскостности зеркала мембраны, что дает возможность повысить метрологи- ческие характеристики датчиков перепада давлений; сокращает цикл изготовления мембраны, так как экономится время за счет совмещения операций дисперсионного старения и термофиксации детали. Формула изобретения Способ изготовления мэложестких мембран из дисперсионно-твердеющих сплавов типа 36НХТЮ, включающий закачку с 920- 950° С, в воду, механическую обработку, дисперсионное твердение и термофиксацию, отличающийся тем, что, с целью повышения плоскостности зеркала мембра- и сокращения процесса изготовления.

5; 1786178 6

дисперсионное твердение совмещают сран осуществляют вставками из того же

термофиксаций и проводят его в вакууме несплава, предварительно термообработанниже 1-Ю ,мм рт.ст. при 720-740°С втече-ного по этим же режимам,

ние не менее трех часов, а фиксацию мемб-.

Изобретение может быть использовано в технологии приборостроения, в частности при изготовлении датчиков перепада давления. Способ предусматривает закалку с 920-940°С и дисперсионное твердение в фиксаторах при 720-740°С в вакууме не ниже мм рт, ст. Фиксаторы представляют собой вставки, выполненные из сплава, из которого изготовлены мембраны, и обработанные по заявляемым режимам.