[发明专利]Fe-Cr-Ni基高温合金高强度螺旋弹性挡圈的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温合金弹性元件，特别涉及一种Fe-Cr-Ni基高温合金高强度螺旋弹性挡圈的制备方法。

背景技术

高强度螺旋弹性挡圈主要是用于发动机轮毂齿轮轴，作用在于保持高的强度、高弹性、高寿命以使能确保限位作用，其经历了从碳钢卡圈、不锈钢垫圈、不锈钢挡圈的发展历程。高强度螺旋弹性挡圈普遍使用温度在450℃～550℃，瞬时使用温度可以达到610℃，在这种工作温度下，高强度螺旋挡圈若不能保持良好的高温性能，将导致元件变形或断裂，造成齿轮和轴卡死，导致发动机工作故障，严重者将导致机毁人亡。

目前国内外普遍采用不锈钢螺旋弹性挡圈作为高强度螺旋弹性挡圈 ，其结构包括单圈的卡圈及垫圈。这种不锈钢螺旋弹性挡圈，其韧性差、脆性大，由于结构为单圈的卡圈及垫圈。使其拆装困难，可以拆装的次数少。另外，由于目前不锈钢螺旋弹性挡圈均为国外进口，因此还有成本高的缺点。

由于高强度螺旋弹性挡圈所用材料需要特殊冶炼和冷轧加工，硬度要求高，尺寸要求严，径厚比大，零件加工时绕制成圈型非常困难 ，目前在国内外尚属空白。因此，如何尽快的开发出具有耐高温、高强韧性、长期弹性稳定性的高温合金高强度螺旋弹性挡圈，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种制备Fe-Cr-Ni基高温合金高强度螺旋弹性挡圈的方法，采用该方法制备的挡圈在450～550℃下和短暂610℃环境下能保持高的强度和良好的弹性性能，工作时不变形或断裂，能够很好地限制齿轮和轴的位置，并且还具有耐高温、高强韧性、长期弹性稳定性、拆装方便，可以拆装的次数多的优点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

Fe-Cr-Ni基高温合金高强度螺旋弹性挡圈的制备方法，高强度螺旋弹性挡圈为用高温合金扁带经螺旋绕制形成的至少两层弹性工作圈的圆柱螺旋结构，各层弹性工作圈之间留有弹性变形间隙，所述两层弹性工作圈的端头之间留有变径开口，该挡圈的制备方法有以下步骤：

1）按Fe-Cr-Ni基高温合金的配比配料；

2）取步骤1）所述的配料，真空炉中精炼，在温度1530～1560℃下，电磁搅拌均匀，浇注，获得重熔电极棒；

3）步骤2）所述的重熔电极棒经真空电弧重熔得到钢锭，钢锭锻造成钢坯，经探伤、精整，将钢坯热加热到1140℃～950℃，轧制成的圆条；圆条经过固溶热处理，得到Fe-Cr-Ni基高温合金丝材坯料；

4）取步骤3）所得的丝材坯料，用多道次的冷加工拉拔成表面光洁、无裂纹、无褶皱、无氧化皮的丝材，用高精度窄带轧机，轧制成高精度窄带；

5）在全自动绕簧机上设定卷绕参数，启动，卷绕高精度窄带制得螺旋挡圈，测定螺旋挡圈外径，调整参数，至精度控制在工艺要求范围内，得到成型的高温合金高强度螺旋挡圈；

6）成型的高温合金螺旋挡圈，球磨倒圆倒角，超声波清洗，定型热处理，得到连续的两圈以上的Fe-Cr-Ni基高温合金高强度螺旋弹性挡圈。

步骤2）所述的精炼为2次精炼，其中，第一次精炼时间为10～20分钟，真空度为1～6Pa，第2次精炼时间为10分钟，真空度≤1×10^-1Pa。

步骤2）所述的浇注采用细流中速均匀浇注，浇注时间为12～18秒。

步骤3）所述的圆条直径为φ10mm～φ12 mm。

步骤3）所述的固溶处理的方法是保温温度1080℃、保温时间30~60分钟、水淬。固溶处理时，粗拉阶段（拉拔直径至大于φ6mm前）变形量控制在50~60%冷加工后均要进行1080保温时间60~100分钟的固溶软化处理；细拉阶段φ6mm~φ3mm，固溶处理制度为保温温度1050℃~1080℃，保温时间30~60分钟、水淬。

步骤4）所述的多道次的冷加工拉拔的道次为20~32道次。

步骤4）所述的丝材的直径精度为0.005~0.015mm。

步骤6）所述的定型热处理在真空热处理炉中800℃加热5h。

发明所述高温合金扁带的厚度为0.07～2.0，宽度为0.25～15mm，其厚度公差最高控制在0.003mm，宽度公差最高控制在0.005mm时，为高精度精密窄带。

本发明所述高温合金高强度螺旋弹性挡圈的直径为9mm～200mm,直径公差为0～0.40mm。