脱落连接器锁紧结构局部热处理工艺_曹先铭.pdf
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1、第 2 期2023 年 4 月机电元件ELECTOMECHANICAL COMPONENTSVol.43 No.2Apr.2023收稿日期:2022 05 27工 艺 与 材 料脱落连接器锁紧结构局部热处理工艺曹先铭,何浩,程迪(贵州航天电器股份有限公司,贵州贵阳,550009)摘要:针对公司某型号脱落连接器锁紧结构出现卡死现象,提出拉杆、衬套、锁紧套三种零件局部硬化的设计要求。本文采用高频感应加热局部淬火、盐浴局部淬火和局部渗氮热处理工艺方法,获得了满足不同形状、材料工件硬度值大于 60 HC 的局部硬化热处理工艺。关键词:脱落连接器;锁紧结构;局部硬化Doi:10 3969/j issn
2、1000 6133 2023 02 008中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1000 6133(2023)02 0035 041引言脱落电连接器是连接飞行器与母体之间的电连接器。当飞行器起飞离开母体之前或是同时,插头与插座按预定的方式实现分离。脱落连接器技术含量高,属于连接器中的高端产品,主要用于战略、战术武器系统、航天运载系统与发射设备、地面设备之间以及系统各级之间的线路连接与分离。公司某型号脱落电连接器锁紧局部结构示意图(见图 1)。图中位置为锁紧状态。解锁时,拉杆向右移动,锁紧套左移,处于拉杆细小端部和衬套之间钢球的钢球下落,实现电连接器分离;锁紧时,拉杆左移,顶钢球于锁
3、紧套台阶处实现电连接器的锁紧。在锁紧和解锁使用过程中,衬套、拉杆与钢球零件间形成滚动摩擦;衬套与锁紧套形成滑动摩擦。电连接器经多次使用后,发现拉杆、衬套、锁紧套零件存在磨损沟槽,出现卡死现象,影响产品的可靠性能。因此,设计要求衬套、拉杆、锁紧套零件在与钢球接触的部位需具有较高的硬度及耐磨性。图 1脱落连接器锁紧结构图根据经验,零件材料可选为 9Cr18、4Cr13、Cr12MoV高碳高铬不锈钢。产品初期,对零件采用整体真空淬火热处理,细长的拉杆、衬套、锁紧套零件经淬火后易变形;而且,在装配后的模拟试验时发现,拉杆的螺纹段存在拉断现象;衬套零件中部台阶同样也出现了断裂现象。基于上述存在的问题,对
4、产品衬套、锁紧套、拉杆零件提出了局部硬化的设计要求。本文采用高频感应加热局部淬火、盐浴局部淬火和局部渗氮热处理工艺对其进行研究,以满足零件局部硬化的设计要求。2零件硬度设计要求基于以上存在的问题,对拉杆、衬套、锁紧套零件提出局部硬化要求,硬度值大于60 HC,见图2 图4 所示。图 2拉杆工件图 3衬套工件图 4锁紧套工件3零件局部硬化工艺在热处理行业中,通常采用局部淬火硬化热处理和局部化学热处理(如:气体渗氮、离子渗氮等)实现工件局部硬化要求,来提高金属零件局部的硬度、强度和耐磨性。局部淬火是将钢件指定部位加热到奥氏体化温度,保温一定时间,随后以超过临界转变速度冷却获得马氏体组织,以此来提高
5、硬度、强度的一种热处理工艺方法;表面化学渗氮硬化热处理,其原理是氨分解为活性氮原子(或氮离子),在一定温度范围内,通过吸附及扩散,与铁和合金元素形成化合物硬化层的一种热处理工艺方法。氮化处理由于处理温度低,处理温度范围一般在 480 600 之间,氮化处理后零件变形量小、耐磨性好,因此,氮化处理在工业中是较为广泛的一种提高工件表面硬度的方法。3 1高频感应加热局部淬火感应加热原理是利用感应加热设备感应线圈产生电磁感应,使置于感应圈中的工件表面产生涡流,涡流经工件电阻产生热量而被加热,涡流产生的热量与涡流强度的平方成正比(Q=0 24I2t)1。9Cr18 材料为高碳高铬马氏体不锈钢,工业上常作
6、为不锈轴承钢材料使用。按材料相关热处理标准规定淬火加热温度在 1020 1060,淬火后硬度值大于 55 HC。实际地,零件淬火处理后,硬度一般在 55 59 HC,其硬度值仍不能满足离脱落连接器零件局部硬度值大于60 HC 的设计要求。为此,公司对 9Cr18 材料淬火后硬度提高,进行了工艺研究。针对衬套零件,直接在空气中进行加热,在温度到达淬火温度后,由于工件需在空气中保温一段时间,零件表面造成严重氧化,导致后续电镀工艺不好处理,且经电镀处理后,易引起工件尺寸不合格。考虑到衬套零件内部中空,设计相应气氛保护工装,将热电偶放置于衬套内腔,再将衬套放入气氛保护工装内。密封保护工装,对保护工装通
7、入保护气氛纯氮或氩气,采用高频加热设备对装有热电偶及衬套的工装加热,热电偶实时监测工件加热段温度。深冷处理目的是使残余奥氏体在低温下进一步转变为马氏体,提高工件硬度。对 9Cr18 材料衬套工件分别进行 1020、1040、1060、1080、1100 加热淬火试验,整个加热过程采用热电偶测温,保温10 15 分钟,保温时间结束后,连同气氛保护工装水冷至常温后,取出衬套工件并立即采用深冷处理,将工件放置于液氮(196)中保温 1 2 h。取出工件在电阻箱内低温回火(回火温度 140,保温 2 2 5 h)处理后,检测出工件局部淬火区硬度值,见图 5 所示。图 5淬火温度与深冷处理对 9Cr18
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