Способ изготовления и обработки деталей магнитопроводов

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к вакуумной термической обработке деталей из магнитомягких сталей в электротехнике, и может найти применение в приборостроении и космической технике. Разработанный способ включает для повышения терморадиационных характеристик и снижения трудоемкости при сохранении высоких магнитных свойств нагрев при высокотемпературном отжиге со скоростью 550-600^oC до температуры 880-900^oC, выдержку в течение 3,0-3,5 ч., а также низкотемпературный отжиг после доводки при одновременном ионно-плазменном напылении нитрида титана, циркония или алюминия с нагревом до температур напыления 460-490^oC с этой же скоростью. Предусматриваются также отжиг в вакууме с регламентированной скоростью охлаждения в термофиксаторах и напыление покрытия заданной толщины. 8 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к вакуумной термической обработке деталей из немагнитомягких сталей и может найти применение в электротехнической промышленности, в приборостроении и космической технике.

Известен способ отжига магнитомягкой стали с предварительной гальванохимической обработкой и нанесением изоляционной пленки. Способ не позволяет получить кондиционные тонкостенные детали магнитопроводов без окисления и изменения размеров, нетехнологичен применительно к деталям космического производства.

Наиболее близким является способ изготовления и обработки прецизионных деталей магнитопроводов, предусматривающий высокотемпературный вакуумный отжиг после механической обработки при 925±25^oC в течение 4-6 ч с регламентированной скоростью нагрева и охлаждения, а также низкотемпературный вакуумный отжиг в течение 2-4 ч вначале как межоперационный, а затем в чистовых деталях. Способ имеет недостатки: повышенную трудоемкость, неудовлетворительную коррозионную стойкость, требуется дополнительное покрытие-хромирование или никелирование с последующим низким отпуском вакуума.

Разработанная технология включает высокотемпературный отжиг в вакууме при температуре 880-900^oC в течение 3-3,5 ч при скорости нагрева 550-600^oC и низкотемпературный вакуумный отжиг после доводки с одновременным ионно-плазменным напылением нитридов титана, циркония или алюминия при температуре напыления 460-490^oC с нагревом с аналогичной скоростью.

Предложено также проводить отжиг и напыление в вакууме 10^-4-10^-5 мм рт. ст. с охлаждением со скоростью 120-150 град/ч, в том числе с предварительным химникелированием или без него.

При практическом осуществлении способа из стали 10880 по ГОСТ 11036-75 изготовляли четыре наименования тонкостенных деталей магнитной системы стационарного плазменного двигателя малой тяги, обработку вели по предложенному способу и по известному по ОСТ 92-4821-83. Для высокотемпературного вакуумного отжига использовали печи СГВ-2.4./154 и ОКБ-8085, низкотемпературный отжиг с одновременным напылением нитридов титана и алюминия на установках МИР-2М проводили в вакууме 10^-4-10^-5 мм рт.ст.

Измерение оптических коэффициентов проводили на терморадиометрах ТРМ-И и фотометрах ФМ-59, магнитные свойства измеряли на установке Ф-5050.

Технический результат при использовании данного изобретения повышение терморадиационных характеристик, коррозионной стойкости при сохранении высоких магнитных характеристик и снижение трудоемкости обработки. Предусматривается также снижение деформации тонкостенных деталей и повышение прочностных характеристик.

Пример. Полюса наружные магнитной системы модуля М-100 после механической обработки отжигали в вакууме по 12 шт. в садке при температуре 880^oC с нагревом со скоростью 550 град/ч с выдержкой 3 ч, охлаждение проводили со скоростью 120 град/ч.

После притирки и калибрования посадочных поверхностей низкотемпературный отжиг вели при 460^oC с напылением нитрида титана 5-7 мкм в течение 15 мин с охлаждением со скоростью 120 град/ч.

В результате обработки получены магнитные свойства на уровне H_c 178-82 А/м, B_0,5= 1,22-1,25 T, при этом деформация по диаметру не превышала 0,02-0,03 мм, коррозионная стойкость была на уровне 0,002-0,004 мм/год. Оптические свойства были оптимальными E=0,35-0,36 и A=0,41-0,42, покрытие имело незначительную электропроводимость и позволило стабилизировать тепловой режим работы узла, повысить ресурс работы в 1,2 раза.

Пример. Полюса внутренние диаметром 50 мм и толщиной 3,5 мм из стали 10880 механически обработанные и химникелированные при классе чистоты поверхности P_a=0,60 мкм обработаны по предложенному способу.

Вначале вели отжиг в вакууме на керамических поддонах при температуре 900^oC с нагревом со скоростью 600 град/ч с выдержкой 3,5 ч и охлаждением 150 град/ч, затем после доводки вели ионноплазменное напыление нитрида алюминия при температуре 490^oC в процессе низкотемпературного отжига. Толщина слоя 5 мкм, скорость нагрева при напылении и отжиге 600 град/ч.

Обработка позволила получить полюса с оптимальными соотношением оптических коэффициентов, с магнитными характеристиками на уровне регламентированных для стали 10880 по ГОСТ 11036-75 при сокращении трудоемкости обработки в 2,1 раза. Ресурс и надежность изделия повысились в 1,2 раза.

В таблице приведены сравнительные характеристики магнитопроводов при обработке по предложенному и известному способам.

Формула изобретения

1. Способ изготовления и термической обработки деталей магнитопроводов, преимущественно полюсов и катушек из стали 10880, включающий предварительную механическую обработку, высокотемпературный вакуумный отжиг, окончательную механическую обработку и низкотемпературный отжиг, отличающийся тем, что нагрев при высокотемпературном отжиге проводят со скоростью 550 600 град./ч до 880 900^oС с выдержкой 3 3,5 ч, окончательную механическую обработку осуществляют до классных размеров и одновременно с низкотемпературным отжигом проводят ионно-плазменное напыление нитрида титана, циркония или алюминия при 460 490^oС с нагревом со скоростью, идентичной скорости нагрева при высокотемпературном отжиге.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературный отжиг проводят в вакууме 10^-4 10^-5 мм рт.ст. с охлаждением со скоростью 120 150 град. /ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературный отжиг проводят на термофиксирующих приспособлениях из нержавеющей стали.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с высокотемпературным отжигом проводят пайку легкоплавким припоем.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед напылением и низкотемпературным отжигом дополнительно проводят химическое никелирование с толщиной слоя 5 15 мкм.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионно-плазменное напыление ведут через подслой никелида алюминия или титана.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение при низкотемпературном отжиге ведут со скоростью 200 300 град./ч.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что напыление проводят в течение 5 - 30 мин.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед напылением дополнительно проводят ионное травление в течение 1 5 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2003

Извещение опубликовано: 20.10.2003        

---