[ppa]

Здравствуйте,

Помогите, пожалуйста, подобрать сталь со следующими специфичными требованиями.
Изделие работает в диапазоне температур -60...+85С совместно со стеклянной деталью, поэтому ТКЛР должен не шибко сильно отличаться от стекла крон (7,5 1/С),
и сталь должна закаливаться до мин 45 HRC.
Использовали для этих целей сталь мартенситную 40Х13 (HRC 45...52, ТКЛР 10,6). Всем хороша, но поверхности с шероховатостью после резца (не шлифованные) после закалки, даже в вакууме, все равно
корродируют во влажной атмосфере.
20Х13 сталь мягче, а коррозионная стойкость такая же.
Сталь 14Х17Н2 даже лучше по ТКЛР, т.к. он меньше 10, но еще мягче и не стабилизируется, т.к. ферритно-мартенситная.
Аустенитные стали, как я понимаю, сразу ТКЛР больше. Например, 12Х18Н10Т - сразу ТКЛР 15.

[Bull]

Тут влияет не столько структура, сколько легирующие элементы. Посмотрите по разным материалам данные в сети. И по ним подбирать и коррозионостойкость, и КТЛР (а не ТКЛР)

[ppa]

В том-то и дело, что смотрели и не подобрали. Нужен реальный опыт людей. Та же 40Х13 относится к коррозионностойким сталям, но по сути ржавеет...

[deep_tool]

А не проще ли побороться за коррозионную стойкость, а не за линейное расширение? Покрытие гальваническое какое-нибудь сообразить.

[Солидворкер]

Сообщение от ppa совместно со стеклянной деталью

Можно хотя бы эскизно увидеть, в чем эта совместность?

[Bull]

Да, как это обычно бывает, наверное... Корпус осветительного прибора, на котором колпак стеклянный. При этом работа в широком диапазоне температур и должна быть герметичность.

Если это так, то лучше конструктивно (прокладками или овальными пазами с запасом под разность КТЛР) переработать. Но это уже другая тема. Тут вопрос конкретно по КТЛР стали.

[ppa]

Нет, не осветительный прибор. =)
Оптический энкодер - измерительный преобразователь угловых перемещений. Стеклянный лимб с кодировкой клеится специальным клеем на деталь, которая является одновременно корпусом подшипникового узла. Подшипники 2-го класса - самые точные. Посадки - единицы микрон.
Энкодер достаточно прецизионный, штрихи лимба шириной порядка 10 мкм. Разрешение прибора еще меньше.
Лимб приклеивается на шлифованную поверхность на тонкий микронный слой клея - чтобы во всем диапазоне температур обеспечить точность прибора. Пластичный клей тут не подойдёт.
Если температурные коэффициенты не совпадут, то лимб отскочит или треснет. Раньше использовался титановый сплав, но он плох в качестве корпуса прецизионного подшипникового узла: вязкий, плохо шлифуется, плохо стабилизируется.
Делать переходные детали - потеря точности.
Для этого идеально подходит 40Х13. Но - зараза, ржавеет даже при минимальной влаге там, где не шлифована. А т.к. на корпусе целый ряд извилистых поверхностей, все отшлифововывать нецелесообразно.
А если покрытие, то какое? Прецизионные поверхности после покрытия можно и отшлифовать. Но покрытие не должно отходить со временем (20 лет) и упасть на лимб.

P.S. В чем принципиальная разница понятий ТКЛР и КТЛР?

[Bull]

Сообщение от ppa А т.к. на корпусе целый ряд извилистых поверхностей, все отшлифововывать нецелесообразно.

Если только это составляет проблему, присмотритесь к УЗ-полировке.

----- добавлено через ~2 мин. -----

Сообщение от ppa В чем принципиальная разница понятий ТКЛР и КТЛР?

Есть официальный термин - "коэффициент теплового линейного расширения". Остальные варианты/трактовки - от лукавого.

[Солидворкер]

Сообщение от ppa Разрешение прибора еще меньше.

В смысле, больше?
Я так понимаю, важна только угловая точность положения лимба, но не линейная?

[ppa]

Сообщение от Солидворкер В смысле, больше? Я так понимаю, важна только угловая точность положения лимба, но не линейная?

Да, разрешение больше, а если выражаться микронами - меньше. Я некорректно написал.
Лимб круговой. Положение в радиальной плоскости лимба критично. На осевое перемещение лимба (влево-вправо по рисунку) допуски больше.
Но распространенная проблема при несовпадении ТКЛР в этом конкретном случае - стекло раскалывается при воздействии температуры и всё.

Сообщение от Bull Если только это составляет проблему, присмотритесь к УЗ-полировке. Есть официальный термин - "коэффициент теплового линейного расширения". Остальные варианты/трактовки - от лукавого.

За наводку на БУФО спасибо. Пишут, можно получить чуть ли не Ra 0,1.
Про термин - первый раз такое прочтение встречаю, если честно. Термин ТКЛР более распространен и встречается в официальной литературе. Например, ГОСТ 10994-74 "Сплавы прецизионные. Марки" используется термин "ТКЛР".

[deep_tool]

Сообщение от ppa А если покрытие, то какое?

Воронение.
Азотирование.
Цинк, как я понимаю, не подойдёт, т. к. соль испортит оптику.

[Tehnolog5]

Рекомендую попробовать мартенситную сталь 20Х17Н2. Термообработка по режиму: Закалка 1050-1100, охлаждение - масло или воздух, обработка холодом при минус 70, охл.- воздух, отпуск 250-300, охл.-воздух, HRC не менее 40 единиц. Путём цементации твёрдость можно поднять до 58-60. Удачи!!!

[Солидворкер]

Сообщение от ppa Но распространенная проблема при несовпадении ТКЛР в этом конкретном случае - стекло раскалывается при воздействии температуры и всё.

Вместо вопроса "как обеспечить крепление стекла без разрушения при расширении/сжатии " ставится вопрос "как найти металл, идентичный по коэффициенту расширения стеклу". Это не есть правильно, с моей точки зрения.

[supermen]

Вы эпиламирование не рассматривали? По опыту на открытом воздухе под болотной питерской погодой 09Г2С простояла год почти до начала коррозии. До этого разрушение начиналось через пару месяцев

[nlo740]

ковар, ЭН-42. 42Н
Правда насчет коррозионной стойкости не уверен... Но покрытия существуют...

Но ихма от лукавого это все, яб проставку резиновую поставил...

http://ferromagnon.ru/%D0%9F%D1%80%D...B2%D0%B0%D1%80

В принципе щас на заказ любой коэфф расширения могут сделать, но это денег стоит...

[Bull]

Сообщение от nlo740 http://ferromagnon.ru/%D0%9F%D1%80%D...B2%D0%B0%D1%80

Ковар. Никеля 29%. Коррозионостойкость должна быть хорошей.

Сообщение от ppa Про термин - первый раз такое прочтение встречаю, если честно. Термин ТКЛР более распространен и встречается в официальной литературе. Например, ГОСТ 10994-74 "Сплавы прецизионные. Марки" используется термин "ТКЛР".

Возможно, я ошибался в своем утверждении. Но почему-то ещё со времен института именно такая расшифровка. Да и при поиске не возникает проблем (а при ошибочной трактовке обычно они есть).

[nlo740]

Ну и собсно там же...

Сплав 29НК, 29 НК-ВИ (ковар)
32НКД (суперинвар)
Сплав 36Н, 36Н-ВИ (инвар)
Сплав 47НД
42НА-ВИ
38НКД
42Н
47НХ
80НМВ

http://ferromagnon.ru/%D0%9F%D1%80%D...B0%D1%81%D1%88

-----------------------------------

По опыту работали только с коваром (гермовводы в местах соединения с керамикой). Обрабатывается как нержавейка, варится к 12Х18Н10Т просто под аргоном.
На стекло или керамику ставится на ПСР.

[Tehnolog5]

Коллеги! Автор темы выдвигал три необходимых условия для "кандидата": близкий к стеклу коэффициент теплового расширения, отсутствие коррозии во влажной среде и твёрдость более 45 ед. по Роквеллу. Предложенные прецезионные сплавы, типа ковар, сразу не подходят по причине коррозии во влажной среде и это направление поиска заведёт в тупик. Удачи!!!

[ppa]

Спасибо всем за ответы. Tehnolog5 правильно отметил условия выбора материала. Можно добавить, что нам важна стабильность размеров для нормальной надежной работы подшипникового узла.

В своё время мы рассматривали сплавы 38НКД, 38НКД-ВИ (7,0-7,8*10-6 1/град), 47НХ (8,0-9,0*10-6 1/град), но не отважились их использовать именно по этой причине.

Также прошу учесть, что переработка конструкции сопряжена с целым рядом проблем, основными из которых являются: малые габариты изделия (не разгуляешься с дополнительными деталями), высокая точность (каждое дополнительное сочленение - это плюс в погрешность). К тому же, это потребует целой ОКР, которая займет много месяцев работы. Ведь придется переработать методы юстировки лимба, приклеивания лимбов, испытаний.

А сталь 40Х13 нас устраивает всем, и конструкция отработана, и точность получается, и юстировка отработана, и деталей минимум, твердость нужная, стабильна. И испытания проходила неоднократно. Только вот ржавеет.

В общем, сейчас изучаем стали 20Х17Н2, 25Х13Н2, ультразвуковую обработку и эпиламирование. Спасибо за наводки.

[Tehnolog5]

Дополнительно к вышеуказанному мной режиму термообработки стали 20Х17Н2 сообщаю: время выдержки при обработке холодом - не менее двух часов НЕЗАВИСИМО от сечения детали. Удачи!!!