Способ обработки деталей катодных узлов электрических реактивных двигателей

 

Способ обработки деталей катодных узлов электрических реактивных двигателей заключается в том, что сначала осуществляют механическую обработку деталей из прецизионных сплавов, титановых сплавов и магнитомягких сталей, затем - абразивную обработку с формированием класса шероховатости Rz = 35 - 150 мкм, потом осуществляют термическое оксидирование при 580 - 720oС в течение 30 - 90 мин с последующей сборкой узла и соединением деталей узла с изолятором вакуумной пайкой при 1000 - 1150oС с последующим отпуском ниже температуры оксидирования. Техническим эффектом от реализации изобретения является улучшение терморадиационных характеристик - коэффициентов поглощения солнечной радиации и степени черноты, снижения трудоемкости изготовления и обработки, упрощение процесса обработки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии применительно к изделиям космической техники, в частности, к термической обработке деталей из прецизионных и титановых сплавов, магнитомягких сталей, входящих в конструкцию электрических реактивных двигателей (ЭРД), и может найти применение в приборостроении и электронике.

Известна технология термической обработки деталей ЭРД, включая нитрооксидирование тонкостенных деталей из титановых сплавов в активных газовых средах (Тарасов А. Н. , ст. "Научно-технические достижения", Вып.5, 1995, ВИМИ, стр.5...7). Способ эффективен при получении высокопрочных деталей типа пусковых электродов катодных узлов.

Известен способ, включающий нитроцементацию механически обработанных деталей, последующую сборку пайкой или точечной сваркой обработанных деталей со снятием припусков по соединяемым поверхностям (Патент России N 2052537, БИ N 2, 1996).

Однако указанные способы не обеспечивают оптимальных терморадиационных характеристик поверхностей, работающих в открытом космосе.

В процессе поиска аналогов не выявлено наиболее близкого аналога (прототипа), что и заявленный способ.

При создании изобретения решалась задача повышения терморадиационных характеристик - коэффициентов поглощения солнечной радиации и степени черноты, снижения трудоемкости изготовления и обработки, упрощения процесса обработки.

Поставленная задача решена за счет того, что осуществляют механическую обработку деталей из прецизионных сплавов, титановых сплавов и магнитомягких сталей, абразивную обработку с формированием класса шероховатости Rz = 35... 150 мкм, затем осуществляют термическое оксидирование при температурах 580.. .720oC в течение 30..90 минут с последующей сборкой узла и соединением деталей узла с изолятором вакуумной пайкой при температуре 1000...1150oC с последующим отпуском ниже температуры оксидирования.

Изобретение проиллюстрировано чертежами, где на фиг.1 изображен разрез общего вида пускового электрода катодного узла, где 1 - корпус, 2 - электрод, 3 - изолятор; на фиг. 2 показан внешний вид поверхности образцов из титанового сплава ВТ 1-0, прецизионного сплава 29 НК и стали 16Х-ВИ перед абразивной обработкой; на фиг. 3 показан внешний вид поверхности образцов после абразивной обработки и термического оксидирования (для измерения As и E на фотометре ФМ-58 и терморадиометре ТРМ).

Способ изобретения осуществляется следующим образом.

Механически обработанные детали катодных узлов после фрезерования корпуса 1 и токарной обработки электрода 2 в соответствии с требованиями чертежа по размерам и классу чистоты подвергают абразивной обработке электрокорундом Al2O3 с формированием класса чистоты Rz = 35...150 мкм по наружной и внутренней поверхностям.

Последующий режим термооксидирования выбран исходя из формирования на поверхности деталей плотной неотслаивающейся оксидной пленки, стабилизирующей дополнительно оптические характеристики поверхности. Температура обработки от 580...720oC и время выдержки 30...90 мин. назначены с учетом марки сплавов и конструкции деталей.

На последующей стадии предусмотрена сборка деталей 1 и 2 с керамическим изолятором 3, вакуумная пайка деталей узла при температуре 1000...1150oC и отпуск.

При практическом осуществлении способа в производстве использованы титановый сплав ВТ 1-0, прецизионный сплав 29НК (ковар), сталь 16Х-ВИ. Опескоструивание проводили электрокорундом по ГОСТ 3647-80.

Термическую обработку - термическое оксидирование после абразивной обработки проводили в печах СНОЛ -1, 6, 2/9; СНОЛ -1, 6.2, 5.1/10M2.

Степень черноты и коэффициент поглощения солнечной радиации измеряли на приборах ФМ-58, ФИ-59, терморадиометре ТРМ.

Пример.

Корпус 1 пускового электрода из титанового сплава ВТ 1-0 после фрезерной обработки подвергали абразивной обработке с формированием поверхностей с шероховатостью Rz = 60. ..80 мкм. А затем термооксидировали при температуре 650oC в течение 60 минут.

Динамика изменения терморадиационных коэффициентов такова: после мехобработки As = 0,53; E = 0,16; после абразивной обработки As = 0,77; E = 0,56; а после термического оксидирования As = 0,87; E = 0,83.

Электроды 2 из прецизионного сплава 29НК после токарной обработки подвергали абразивной обработке с формированием поверхности с шероховатостью Rz = 50 мкм, а затем термооксидировали при температуре 580oC в течение 90 минут. Динамика изменения терморадиационных коэффициентов такова: после токарной обработки As = 0,44; E = 0,15; после абразивной обработки As = 0,68; E = 0,50; после термического оксидирования As = 0,86; E = 0,86.

В результате вакуумной пайки деталей узла с керамическим изолятором при температуре 1050oC получено оптимальное соотношение степени черноты и коэффициента поглощения солнечной радиации как для корпуса, так и для электрода. Поверхностный слой на титановом сплаве частично восстановился и сквозь абразивно обработанную поверхность выявилась зернистая структура титанового сплава, что дополнительно стабилизировало отражательную способность поверхности и степень черноты.

Как следствие получен узел с высокой работоспособностью и ресурсом.

Формула изобретения

1. Способ обработки деталей катодных узлов электрических реактивных двигателей, заключающийся в том, что осуществляют механическую обработку деталей из прецизионных сплавов, титановых сплавов и магнитомягких сталей, абразивную обработку с формированием класса шероховатости Rz = 35 - 150 мкм, затем осуществляют термическое оксидирование при 580 - 720oC в течение 30 - 90 мин с последующей сборкой узла и соединением деталей узла с изолятором вакуумной пайкой при 1000 - 1150oC с последующим отпуском ниже температуры оксидирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что абразивную обработку деталей из прецизионных и титановых сплавов осуществляют с наружной и внутренней сторон, а из магнитомягкой стали - по наружной стороне.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термическое оксидирование проводят в атмосфере вакуумного пиролиза этаноламинов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что абразивную обработку проводят электрокорундом Al2O3.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что абразивную обработку проводят только по наружной поверхности деталей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей машин из вентильных сплавов, а также из сталей с алюминиевым покрытием, к поверхностям которых предъявляются требования по износостойкости, диэлектрической прочности, теплостойкости и коррозионной стойкости

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при формообразовании резанием материалов, образующих защитное оксидное покрытие, с одновременным упрочнением их поверхности

Изобретение относится к химико-термической обработке титана и его сплавов и может быть использовано в машиностроении для обработки деталей, работающих на трение, особенно деталей точной механики, для которых необходимо минимальное значение коэффициента силы трения покоя

Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам на основе титана, стойким к изменению цвета в течение длительного времени

Изобретение относится к оборудованию для пассивации металлических поверхностей, а именно к устройствам для газотермического оксидирования изделий из титана и титаносодержащих сплавов
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных деталей и может применяться для защиты шпилек газозапорной арматуры от коррозии

Изобретение относится к технологии получения нанокристаллических пленок рутила и может быть использовано при создании полупроводниковых приборов, а также при получении защитных и других функциональных покрытий

Изобретение относится к очистке металлических поверхностей от жировых загрязнений и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности при подготовке поверхности металла перед нанесением лакокрасочных материалов

Изобретение относится к титановому материалу для сепаратора твердополимерного топливного элемента, обладающего низким контактным сопротивлением, который может быть использован для автомобилей и маломерных электрогенерирующих систем

Изобретение относится к области металлургии, а именно к механико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано в машиностроительной, авиационной и других областях промышленности, а также в медицинской технике. Способ модификации поверхности титана оксидированием включает нагрев в воздушной среде, изотермическую выдержку и последующее охлаждение образцов на воздухе до комнатной температуры. Перед нагревом осуществляют деформирование поверхности образцов титана в условиях сухого трения скольжения с использованием цилиндрического индентора, а последующий нагрев деформированных образцов производят до температуры 450-650°С. Повышается прочность и износостойкость титана за счет создания в его поверхностном слое нанокристаллической двухфазной (α-титан+ТiO2) структуры. 2 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к вакуумной химико-термической обработке деталей. Способ получения износостойких покрытий на поверхности изделий из титана и его сплавов включает предварительную подготовку изделий путем их отжига и механической обработки и альфирование изделий. Альфирование осуществляют в электропечи при температуре 760÷780°C в вакууме 10-1÷10-3 мм рт.ст. в течение 1,5÷2 ч, далее изделия охлаждают сначала в вакууме вместе с печью, а затем на атмосферном воздухе с получением альфированного слоя 0,007-0,02 мм и твердостью 600-900 HV. Упрощается процесс подготовки обрабатываемых деталей к процессу альфирования, снижается продолжительность процесса получения износостойкого покрытия. Повышается поверхностная твердость диффузионного слоя до 600-900 HV при сохранении экологической чистоты процесса. 2 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к технологии формирования биоинертных наноструктурированных оксидных покрытий на внутрикостных частях титановых имплантатов. Способ включает воздушно-абразивную обработку, травление в растворе кислот и газотермическое оксидирование. Воздушно-абразивную обработку проводят порошком электрокорунда дисперсностью 100-200 мкм при давлении воздушной среды 0,2-0,3 МПа. Травление имплантата осуществляют в водном растворе HF (5-8 мас.%) + HNO3 (15-19 мас.%) в течение 0,1-02 минут. Газотермическое оксидирование проводят путем индукционного нагрева в воздушной атмосфере до температуры 800-900°C при частоте тока на индукторе 90±10 кГц и потребляемой удельной электрической мощности 0,2-0,4 Вт/кг. Затем имплантат выдерживают в течение 0,5-2 минут и охлаждают на воздухе. Обеспечивается формирование на поверхности титановых имплантатов оксидного покрытия толщиной 3-10 мкм, состоящего из оксидных кристаллов размером до 70±10 нм, с помощью высокопроизводительного и ресурсосберегающего способа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии применительно к изделиям космической техники, в частности, к термической обработке деталей из прецизионных и титановых сплавов, магнитомягких сталей, входящих в конструкцию электрических реактивных двигателей, и может найти применение в приборостроении и электронике

Наверх