Способ изготовления упругого подвеса динамически настраиваемого гироскопа

Изобретение относится к приборостроению и может использоваться для изготовления упругих подвесов чувствительных элементов динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ). Для повышения усталостной прочности упругого подвеса ДНГ получают заготовку подвеса в виде стакана, осуществляют термоциклическую обработку, механическую обработку заготовки с получением профиля в виде крестовины, дисперсионное твердение, стабилизирующее старение при температуре 160-170°C в течение 6-8 часов и последующую электроэрозионную обработку для удаления материала в отверстиях крестовины с получением толщины, обеспечивающей требуемую жесткость, при этом перед стабилизирующим старением проводят циклическое дисперсионное твердение, причем при первом цикле нагревают заготовку до температуры 745-755°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C, при втором цикле нагревают до температуры 695-705°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C и при третьем цикле нагревают до температуры 595-605°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C. 1 пр.

 

Изобретение относится к приборостроению и может использоваться для изготовления упругих подвесов динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ).

Как известно, упругий подвес таких гироскопов совершает непрерывное колебание на своей резонансной частоте, набирая за время эксплуатации прибора огромное количество циклов деформаций.

Известен способ [1] изготовления упругих подвесов из материала 44НХТЮ путем токарно-фрезерной обработки поверхностей рабочей части упругого подвеса ДНГ, термообработки и электроэрозионного удаления материала в отверстиях крестовины с получением толщины крестовин, обеспечивающей требуемую жесткость упругого подвеса.

Недостатком известного способа является получение в процессе изготовления крупнозернистой структуры материала в рабочей зоне упругого подвеса.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ [2] изготовления упругого подвеса ДНГ с радиусным изменением профиля путем вырезки заготовки с учетом направления проката, термообработки полученной заготовки, механической двухсторонней ее обработки для получения предварительного профиля подвеса электроэрозионной обработкой и электрохимического травления полученной детали до получения требуемой жесткости упругого подвеса.

Недостатком известного способа является слабая усталостная прочность полученного упругого подвеса, т.к. и механическая обработка, и последующее электрохимическое травление нарушают волокнистую структуру материала, вследствие чего имеющиеся волокна обрезаются и, в результате, образуются межкристаллические растравы рабочей поверхности материала подвеса, что резко снижает его эксплуатационную стойкость.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение усталостной прочности упругого подвеса ДНГ.

Технический результат заключается в повышении стабильности работы упругого подвеса ДНГ.

Поставленная задача решается за счет того, в способе изготовления упругого подвеса ДНГ из сплава 44НХТЮ, включающем получение заготовки подвеса в виде стакана, термоциклическую обработку, механическую обработку заготовки с получением профиля в виде крестовины, дисперсионное твердение, стабилизирующее старение при температуре 160-170°C в течение 6-8 часов и последующую электроэрозионную обработку для удаления материала в отверстиях крестовины с получением толщины, обеспечивающей требуемую жесткость, согласно изобретению перед стабилизирующим старением проводят циклическое дисперсионное твердение, причем при первом цикле нагревают заготовку до температуры 745-755°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C, при втором цикле нагревают до температуры 695-705°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C и при третьем цикле нагревают до температуры 595-605°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C.

Отличительным признаком заявленного способа является изменение режима циклического дисперсионного твердения с целью формирования максимально твердой, однородной, стабильной структуры материала упругого подвеса. При таком способе изготовления обеспечиваются усталостная прочность и стабильность упругих подвесов, изготовленных из материала 44НХТЮ.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Согласно заявленному варианту изобретения, из исходного материала путем токарной обработки вырезают заготовку детали подвеса, затем проводят термоциклическую обработку, необходимую для повышения пластических свойств материала, после чего выполняют механическую обработку заготовки, заключающуюся в токарно-фрезерной обработке с целью придания необходимых конструкционных форм. Механическую обработку производят таким образом, чтобы после нее остался необходимый припуск на окончательную механическую обработку. Затем проводят циклическое дисперсионное твердение для окончательного формирования структуры упругого подвеса ДНГ, после чего проводят стабилизирующее старение при температуре 160-170°C в течение 6-8 часов. И, наконец, на электроэрозионном станке вырезают пазы крестообразной конфигурации, которые позволяют осуществить упругие колебания упругого подвеса ДНГ, чем завершается получение окончательного профиля упругого подвеса ДНГ.

Применение заявленного способа изготовления упругих подвесов ДНГ позволило повысить их стойкость по сравнению с известным способом-прототипом, что подтверждается результатами испытаний на усталостную прочность и частотную стабильность упругого подвеса.

Пример реализации предложенного способа изготовления упругого подвеса.

Получают заготовку в виде прутка диаметром 15 мм. На токарном станке из прутка получают заготовку в виде стакана с толщиной стенки 1,2 мм. Термоциклическую обработку заготовки из материала 44НХТЮ проводят следующим образом: нагревают заготовку до температуры 900-920°C в течение двух минут, после чего охлаждают в воде до температуры 20°C. Термоциклическую обработку проводят в три этапа. Далее проводят цикл токарно-фрезерных предварительных и окончательных обработок с целью получения заготовки для упругого подвеса ДНГ. Затем проводят циклическое дисперсионное твердение, заключающееся в том, что сначала производят нагрев заготовки до температуры 745-755°C, выдержку в течение 15 минут и охлаждение в воде до температуры 20°C, затем производят нагрев заготовки до температуры 695-705°C, выдержку в течение 15 минут и охлаждение в воде до температуры 20°С, после чего производят нагрев заготовки до температуры 595-605°C, выдержку в течение 15 минут и охлаждение в воде до температуры 20°C. Затем проводят стабилизирующее старение при Т=+160…+170°C в течение 6-8 часов. После чего путем электроэрозионного удаления материала в конструкционных пазах и отверстиях крестовины получают необходимую толщину крестовин, обеспечивающую требуемую жесткость упругого подвеса ДНГ.

Применение заявленного способа изготовления упругих подвесов позволит повысить их твердость и получить равновесную структуру материала, что повысит их усталостную прочность и частотную стабильность упругих подвесов. Упругие подвесы, изготовленные в соответствии с предлагаемым способом, установлены в приборах и подтверждены положительными результатами испытаний.

Литература

1. ГОСТ 14119-85. «Прутки из прецизионных сплавов для упругих элементов. Технические условия». Стр. 4.

2. Патент РФ №2245210. «Способ изготовления подвеса динамически настраиваемого гироскопа (Варианты)».

Способ изготовления упругого подвеса динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ) из сплава 44НХТЮ, включающий получение заготовки подвеса в виде стакана, термоциклическую обработку, механическую обработку заготовки с получением профиля в виде крестовины, дисперсионное твердение, стабилизирующее старение при температуре 160-170°C в течение 6-8 часов и последующую электроэрозионную обработку для удаления материала в отверстиях крестовины с получением толщины, обеспечивающей требуемую жесткость, отличающийся тем, что перед стабилизирующим старением проводят циклическое дисперсионное твердение, причем в первом цикле нагревают заготовку до температуры 745-755°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C, во втором цикле нагревают до температуры 695-705°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C, в третьем цикле нагревают до температуры 595-605°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C.