Производство на щамповъчни дискове от термоустойчиви никелови и титанови сплави. Частично горещо щамповане Етикетиране и опаковане

(28) Приоритет на Държавния комитет на СССР по въпросите на изобретенията и откритията (72) Автори на изобретението Производствено обединение Ленинградски металургичен завод (54) МЕТОД ЗА ПРОИЗВОДСТВО НА ЩАМПОВАНИ ПРОДУКТИ ОТ ТОПЛОУСТОЙЧИВА СТОМАНА И СПЛАВИ Изобретението се отнася до областта на формоването на метали и може да се използва за щамповане на ковашки продукти, изработени от топлоустойчиви стомани и сплави, например турбинни лопатки и дискове.Има известен метод за производство на продукти от топлоустойчиви стомани и сплави, включително нагряване на детайла до температурата на гореща деформация, предварително щамповане, нагряване и окончателно щамповане (по-специално с чук) със степен на деформация 3 - 10%)11 ) Недостатъкът на известния метод (при щамповане на чук) е ниската качество на продуктите поради трудността да се осигури даден размер на аустенитното зърно в метала на продукта Целта на изобретението е да се премахне този недостатък по време на щамповане с чук, а именно да се подобри качеството на продуктите чрез осигуряване на даден размер на аустенит.зърно.Целта се постига с факта, че интервалите между ударите на чука при окончателното щамповане са 0,5 - 10 секунди, общата продължителност на окончателното щамповане е 8 - 35 секунди, а общата степен на деформация на детайла при окончателното щамповане надвишава обхвата на критичните степени на деформация с 2 - 15%, Получаването на даден размер на аустенитното зърно в продукти, щамповани върху чукове, е свързано с необходимостта да се осигурят такива температурно-времеви параметри на 1-во щамповане (различни за различните степени на стомана и сплави) което би осигурило възможността за получаване на общата деформация за няколко удара с чук като сума от деформациите за отделните удари, т.е. така че в интервалите между ударите с чук, при избрани температури на деформация, процесите на рекристализация на обработката нямат време да се появят, премахвайки втвърдяването от предишната деформация.Долната и горната граница на интервала от време между ударите се определят от големината на повишаването на температурата на деформирания детайл в интервала от време между ударите 3 спрямо прага на рекристализация на обработката за избраната марка сплав (стомана) и диапазона на степените на деформация на метала в различни области на детайла с един удар с чук. В този случай минималната стойност на интервала от време (0,5 сек) се отнася до случая, когато температурата в края на предишната деформация (върху метала на детайла) надвишава прага на рекристализация на обработката с максималната стойност (180 - 200) C. За да се постигне това, относителната деформация на детайла по време на предшестващия удар трябва да бъде изключително голяма (4 - 5)%. Максималната стойност на интервала от време (10 сек) се отнася за случая, когато стойността на относителната деформация на детайла за предишния удар е била минимална (1%) и превишена. температурата, предхождаща деформацията по отношение на прага на прекристализацията на обработката, е минимална (20 - 30). температура на щамповане, тъй като това е свързано със значително повишаване на устойчивостта на детайла към деформация; 2) разширяване на обхвата на критичните степени на деформация с намаляване на температурата на края на деформацията и във връзка с това увеличаване на вероятност отделни участъци от детайла да попаднат в зони с критични степени на деформация при еднакви общи стойности на деформация; 3) увеличаване на вероятността за получаване на неприемливо големи зърна в зони на детайла с инхибиран метален поток (където отн. значителна деформация е значително по-ниска от средната (изчислена) в избрания участък на детайла), тъй като в тези зони подготвителните етапи на процеса на рекристализация на обработката не могат да бъдат напълно прекъснати от частични компресии при всеки удар с чук и при определено продължителност на цикъла на щамповане, процесът на рекристализация и обработка в тези зони може да започне до края на щамповането, напр. в този случай в тези зони общите деформации няма да бъдат равни на сумата от частичните деформации за всички удари с чук, което означава, че общата деформация в тези зони може да не е суперкритична, което ще доведе до появата на неприемливо големи зърна в тези зони 733828 4 10 15 20 25 ZO Z 5 40451Я55 Експериментално са получени числени ограничения за общата продължителност на цикъла на щамповане върху топлоустойчиви сплави от тип N 65 VMTI (EI - 893) за различни температури и степени на деформация. По този начин новият положителен ефект, създаден чрез въвеждането на определени интервали от време, е свързан с осигуряване на производството на даден размер на аустенитното зърно при щамповане на детайли от топлоустойчиви стомани и сплави на чукове с няколко удара, поради факта, че при щамповане на продукти са изковани в оптималния температурен диапазон от всички топлоустойчиви сплави и стомани, рекристализацията на метала на щампованите детайли няма време да настъпи по време на деформация; металът на детайлите се укрепва по време на процеса на деформация и следователно устойчивостта на детайлите до деформация се увеличава значително с увеличаване на относителната деформация. В тази връзка, за да се осигури възможността за щамповане на детайли с максимални размери с даден размер на зърното на аустенита, общата деформация по време на производството на детайлите се разпределя между предварителните и окончателните щампования по такъв начин, че по време на окончателното щамповане стойността на относителната деформация в целия обем на детайла (като се вземе предвид неравномерното му разпределение) е на минималното ниво на стойностите на суперкритичните степени на деформация (5 - 20)% за различни степени на топлоустойчиви сплави и стомани, т.е. с (2 - 15)% превишаване на обхвата на критичните степени на деформация) По време на окончателното щамповане получените относителни деформации в детайла и отделните удари с чук се сумират и възлизат на критична стойност от (5 - 20)% за целият цикъл на щамповане , По време на интервала от време между ударите на чука, процесите могат да настъпят почивка, полигонизация и началните етапи на процеса на рекристализация. Въпреки това площите, заети от новообразувани рекристализирани зърна през интервалите между ударите, не трябва да надвишават площите, съответстващи на максимално допустимия размер на зърната. В същото време, за различни степени на топлоустойчиви сплави и стомани и различни действителни температури на деформация, интервалите от време между ударите не трябва да надвишават (0,5 - 10) s, а общата продължителност на окончателното щамповане не трябва да надвишава (8 - 30 сек След окончателното щамповане, поради това е неприемливо голям интервал от време между щамповане и изправяне, за да се избегне появата на големи зърна по време на последваща топлинна обработка, комбинирано подрязване на флаш и изправяне се извършва на преса за подрязване , при които практически се елиминират допълнителни малки (критични) деформации (изместване на метала във флаш) по протежение на тялото на детайла.твърди детайли33828 6 от размера на аустенитното зърно, в резултат на което експлоатационната дълготрайност на продуктите, за пример, остриета, увеличава се приблизително 2 пъти, 25 Съставител: О. КорабельниковТехред А, Шчепанская Коректор Г. Решетник Редактор Т. Кузнецова Заповед 1957/15 Тираж 986 Абониран ЦНИИПИ на СССР Държавен комитет за изобретения и отвори 13035, Чосква, Ж, Раушская наб. , 4/5 клон на ПЧП "Патент", Ужгород, ул. Проектная, 4 5 7 работи, които не са подложени на неприемливо голямо изкривяване по време на конвенционално (некомбинирано) подрязване на светкавица на кантиращи преси, след окончателното щамповане, обичайното подрязването на светкавицата се извършва на преса за подрязване без след. следваща редакция. Пример. Извършено е експериментално щамповане на заготовки на турбинни лопатки от сплав EI - 893/HB 65 V 9 M 4 YUT с дължина 730 mm и тегло 30 kg Заготовките са нагрети до температура 1150 С, предварително щамповани на щампован чук с маса на падащи части: 25 тона при няколко удара чук в температурен диапазон (1000 - 1140) С, с подщамповане, осигуряващо при окончателното щамповане относителна деформация по тялото на детайла в диапазона от (8 - 20)%, заготовките на детайлите се отрязват на фрезова преса. След това детайлите се нагряват до температура от 150 C и накрая се щамповат на същия чук за 5 - 6 удара с интервали между ударите ( - 5) сек и общата продължителност на цикъла на щамповане (15 - 20) сек. Размерът на аустенитното зърно, получено в щамповани продукти, е главно в диапазона от 0,8 mm, отделни зърна до 1 mm, с допустим размер на зърното 1 mm Използването на предложения метод за производство на щамповани продукти от топлоустойчиви стомани и сплави осигурява, в сравнение с известния метод, възможността за щамповане на големи продукти с дадена формула на изобретението Метод за производство на щамповани продукти от топлоустойчиви стомани и сплави, включително нагряване на детайла до температура на гореща деформация , предварително щамповане, нагряване на окончателното горещо щамповане с няколко удара с чук и т.н., че за да се подобри качеството на 15 продукта чрез осигуряване на даден размер на аустенитното зърно, интервалите между ударите с чук по време на окончателното щамповане са (0,5 - 10) секунди , общата продължителност на окончателното щамповане е (8 - 35) секунди, а общата степен. Деформацията на детайла по време на окончателното щамповане надвишава обхвата на критичните степени на деформация с (2 -15)%. Източници на информация, взети предвид по време на изследването 1. Mayevsky I. L. Обработка под налягане на ZO, топлоустойчиви сплави, М., 1964, стр. 30 - 32, 46,115 - 117.2, сп. "Ковашко-щамповъчно производство", 1977, U 5, p. 22 - 23 (прототип),

Приложение

2512647, 01.08.1977

ПРОИЗВОДСТВЕНО ОБЕДИНЕНИЕ НА ТУРБО СТРОИТЕЛСТВО "ЛЕНИНГРАДСКИ МЕТАЛЕН ЗАВОД"

НЕМАЙЗЕР ЮРИЙ АЙЗИКОВИЧ, ШОБОЛОВ ПЕТЪР АЛЕКСАНДРОВИЧ, МКРТИЧЯН ЗОРАБ АНТОНОВИЧ, ЧИВИКСИН ЯКОВ ЕФИМОВИЧ, ПАВЛОВ АНАТОЛИЙ ФЕДОРОВИЧ, САВИНОВ АВЕНИР МИХАЙЛОВИЧ, ЛЕВИН АЛЕКСАНДЪР ЕВГЕНЕВИЧ, БУРМИСТРОВ ИВАН Д МИТРИЕВИЧ

IPC / етикети

Код на връзката

Метод за производство на щамповани изделия от топлоустойчиви стомани и сплави

Подобни патенти

Изобретението е за подобряване на качеството и производителността на щамповането.За тази цел формоването се извършва чрез двустранно кримпване на детайла, последвано от сплескване на мястото, където се събира металът, и окончателното щамповане се извършва чрез напречно кримпване с аксиална опора Фигура 1 показва заготовка с изпъкналост, получена чрез аксиално кримпване; на фиг. 2 детайл след изравняване на изпъкналостта; какво за Бога. 3 - щампован тройник , Методът се извършва, както следва.Заготовка 1, получена чрез аксиално кримпване в щампа, се сплесква на дорник или свободно на мястото на изпъкналостта 2 до височина, равна на минималния диаметър на компресирания край сечения 3 с образуване на овал 4 в равнината 5 на прилагане на сила. Така получената заготовка се поставя в печат...

В посока на ширина, докато влязат в пълен контакт, Тъй като 7 P = ve, коефициентът на удължение се определя от Ptiz израз K = - ,. Тоест използването на заготовки с фигурни изрези води до намаляване на коефициента на изтегляне, което е от полза. върху качеството на щампованите продукти.Под влиянието на напреженията на ширина на натиск, възникващи в детайла по време на щамповане, голямата ос на овалните отвори намалява.Като се има предвид, че осите на вала са избрани въз основа на стойността на коефициента на удължение, овалът ще се обърне в кръг до крайния момент на щамповане, което гарантира захващане при транспортиране на щампованото дъно, Овалните отвори, направени по периферията на детайла, съответстващи на технологичния припуск, не водят до...

Производство на щамповъчни дискове от термоустойчиви никелови и титанови сплави.За решаване на най-важния проблем за осигуряване на производството на малогабаритни газотурбинни двигатели с икономични, висококачествени дискови заготовки, изработени от високотоплоустойчиви никелови и високоякостни титанови сплави с ефективни технически и икономически показатели, набор от фундаментални разработени са нови технологии, внедрени на новосъздадено специализирано уникално оборудване за топене и обработка под налягане, което няма аналози в местната и чуждестранната индустрия.

Разработеният технологичен процес включва използването както на сериен пресов прът, така и за първи път в световната практика директно измерен слитък, получен по метода на високоградиентна насочена кристализация (HGNC) като изходна заготовка за изотермично щамповане в свръхпластичност. режим.

За осъществяването на този процес институтът е разработил специална технология за производство на топлоустойчиви сплави, включително дълбоко обезвъглеродяване и рафиниране на стопилката, използване на шихтови материали с висока чистота за примеси, комплексно рафиниране с редкоземни метали и използване на всички видове отпадъци от металургично и леярно производство на топлоустойчиви сплави.

Разработената технология осигурява свръхвисока чистота на топлоустойчивата сплав по отношение на примеси, постигане на тесни граници на легиране и спестяване на скъпи и дефицитни материали.

Създадена е високоградиентна технология на насочена кристализация, която няма аналози в световната практика, за реализирането на която за първи път в родната и чуждестранната практика са създадени специализирани вакуумни топилно-леярски комплекси с компютърни системи за управление на високотехнологични продукти. градиентна насочена кристализация на детайли от хетерофазни сплави за деформация на УВНК- са проектирани и произведени в производствената база на ВИАМ 14, УВНК-10. ВИАМ създаде единна компютърна система за управление на технологичните процеси на леене на заготовки.

ФГУП "ВИАМ" разработи принципно нови методи за термомеханична обработка на труднодеформируеми хетерофазни сплави, осигуряващи образуването на регулирани структури с повишена технологична пластичност и проява на свръхпластичност при оптимални параметри на температурата и скоростта на деформация.

В резултат на това е разработена уникална технология за формоване, която осигурява производството на дискови заготовки със сложна геометрия с гарантирано ниво на свойства от трудни за деформиране никелови сплави - изотермично щамповане във въздуха.

Като основен механизъм за постигане на пластичност на метала и еднородност на структурата му се използва процесът на контролирана динамична рекристализация.

Отличителна черта на новата интегрирана енерго- и ресурсоспестяваща технология в сравнение с чуждестранните е, че високотемпературното изотермично щамповане се извършва във въздуха, а не в структурно сложни вакуумни инсталации с молибденови матрици.

За разлика от щамповането във вакуумна атмосфера, което се използва в чужбина, за първи път в местната практика, топлоустойчива сплав с висок ресурс за матрици и специални защитни антиокислителни покрития, които също са високотемпературна смазка по време на деформация , са разработени и използвани.

Разработени са специални защитни технологични високотемпературни емайлирани покрития за защита на детайли от топлоустойчиви Ni и Ti сплави. Разработените във ВИАМ защитни технологични покрития позволяват извършването на неокисляващо технологично нагряване на стомани в конвенционални пещи вместо в пещи с контролирана атмосфера. Използването на защитни покрития в технологичните процеси дава възможност за получаване на прецизни щамповки, спестяващи метал до 30%, електроенергия - до 50%. Покритията увеличават издръжливостта на оборудването за матрици 2-3 пъти.

За практическото внедряване на разработените технологии във ВИАМ е създадена пилотна производствена база за производство на щампи за дискове на газотурбинни двигатели (ГТД) и електроцентрали. Модернизирано е технологичното оборудване, което позволява процесите на нагряване и формоване на детайла да се извършват автоматично по разработена компютърна програма с прецизно изпълнение на оптималните термомеханични параметри на деформация. Производството на щампи се извършва на изотермични преси с усилие 630 и 1600 tf с индукционно нагряване на щампите.

За изотермично щамповане при температури до 1200 ° C във въздуха е разработен състав от високоресурсна топлоустойчива сплав, както и защитни технологични покрития, които в същото време са ефективни технологични смазки по време на щамповане. Разработените технологии и комплексът от оборудване, създаден за тяхното прилагане, нямат аналози в местната и чуждестранната индустрия, а технологията за високотемпературно изотермично щамповане във въздуха надхвърля световното ниво.

Технологията осигурява:

получаване на икономични високопрецизни щампования от високотоплоустойчиви трудни за деформиране сплави поради прилагането на ефекта на свръхпластична деформация с оптимални термомеханични параметри;
увеличаване на степента на използване на CMM материала с 2-3 пъти поради намаляване на технологичните надбавки по време на щамповане и механична обработка;
намаляване на трудоемкостта и енергоемкостта на производството с 3-5 пъти чрез намаляване на операциите по време на щамповане и обработка на части;
увеличаване на производителността на процеса с 4-5 пъти;
повишаване на хомогенността на макро- и микроструктурата и намаляване на дисперсията на механичните свойства с 1,5–2 пъти;
намаляване на разходите за щамповане с 30–50%.

Валовете и дисковете на газотурбинните двигатели, работещи при повишени температури и натоварвания и предаващи големи въртящи моменти, се изработват от висококачествени и скъпи никелови сплави. Доставката на валове и дискове за критични цели се извършва в термично и механично обработено състояние с пълен металургичен контрол на качеството, включващ контрол на свойствата, ултразвуков контрол, повърхностен контрол по луминисцентен (капилярен) метод, както и контрол на макро- и микроструктура на изковки.

Дългогодишният опит в производството на щамповки от топлоустойчиви сплави ни позволява успешно да решаваме проблемите с производството на сложни щамповки на валове и дискове, като се вземат предвид изискванията на клиента. Разработените технологии са насочени основно към минимизиране на потреблението на метал и получаване на възможно най-висок набор от свойства чрез създаване на регулирана структура по време на деформация и термична обработка.

Има три основни типа щамповане на топлоустойчиви сплави въз основа на температурата на инструмента:

традиционно горещо щамповане в относително студени матрици;

щамповане в нагрети щампи, при които температурата на щампата е с 200400С по-ниска от температурата на заготовката;

изотермично щамповане, при което температурите на матрицата и детайла са равни.

Температурният диапазон, в който суперсплавта може да бъде обработена на горещо, е относително малък и зависи от състава на сплавта. За топлоустойчиви сплави на основата на никел температурният диапазон на деформируемост в горещо състояние се стеснява при преминаване от сплави с ниско обемно съдържание на фазата  към сплави с повишено съдържание на нея. За повечето операции на деформация този интервал се определя от началната температура на топене, от една страна, и температурата на -solvus, от друга. С увеличаване на обемната част на -фазата, началната температура на топене на сплавта намалява, а температурата на -солвуса се повишава. В същото време температурата на рекристализация се повишава и пластичността намалява. Ширината на технологичния интервал на пластичност може да бъде, т.е. само 10°C. Допълнителни трудности възникват в резултат на адиабатно нагряване на детайла, което е особено значимо при повишени скорости на деформация, както и в резултат на охлаждане на материала от стените на матрицата. При избора на оптимални условия за гореща деформация на топлоустойчиви сплави е необходимо да се вземе предвид целият набор от технологични фактори, включително:

характеристики на пластичното течение на детайла в зависимост от микроструктурата, температурата, степента на деформация и скоростта на деформация;

свойства на материала на матрицата, определени от състава, температурата и контактните напрежения;

свойства на смазката в междината между детайла и стените на матрицата, изразени чрез коефициента на триене и коефициента на топлопреминаване;

характеристики на оборудването за щамповане;

микроструктура на щампованата част и свързаните с нея механични свойства.

Повечето изковки на дискове се извършват с помощта на чукове и хидравлични преси в стоманени матрици, загряти до температура 200450°C, т.е. до ограничената температура на темпериране на материала на щампата. При щамповане с чукове има значителна неравномерност в температурата, степента и скоростта на деформация по целия обем на заготовката. Неравномерната деформация се проявява под формата на застояли зони и зони на концентрирана деформация. Когато температурата на детайла в началото на щамповането е 1150°C, повърхностните му слоеве се охлаждат до 600-1000°C, а повишената скорост на деформация (6-8 m/s) води до увеличаване на устойчивостта на деформация, трудност запълване на кухината на жлеба на матрицата и повишено износване. Локализацията на деформацията и термичният ефект на деформация водят до структурна хетерогенност на изковките, която не се елиминира чрез последваща топлинна обработка. Въпреки това, високата мощност на чуковото оборудване, съчетана с много фино управление на процеса на щамповане, прави възможно решаването на сложния проблем за получаване на дадена микроструктура чрез прилагане на широк диапазон от енергии на удар (от леко докосване до пълен удар), извършва се с доста висока възпроизводимост и точност.

За щамповане на въртящи се части на реактивни двигатели се препоръчва щамповане в затворени матрици, за да се увеличи деформацията на периферните части на изковките и да се намали охлаждането на повърхностните слоеве на детайлите, като се използват топлоустойчиви стомани материала на щампата, което позволява на щампата да се нагрее до 500700°C. Освен това е известно, че щамповането на чукове е много по-евтино от щамповането на хидравлични преси.

По-благоприятни условия за скорост на деформация се реализират при щамповане на хидравлични преси. При щамповане на преси става възможно да се намали температурата на нагряване с 50100°C при запазване на същите специфични сили, както при щамповане с чук. При преминаване от динамично прилагане на натоварване върху чукове към статично приложение върху преси, при същата пластичност на сплавите, тяхната устойчивост на деформация намалява. Въпреки това, бързото охлаждане на детайлите поради продължителен контакт с относително студен щампова намалява ефекта, постигнат чрез намаляване на деформиращите сили по време на щамповане при ниски скорости.

Изходът е да се използва изотермично щамповане и щамповане в нагрети матрици. Основният принцип на изотермичното щамповане е да се осигури еднаквост на температурата на детайла и температурата на матрицата. В този случай изковката не се охлажда и деформацията може да настъпи с намалена скорост с малко съпротивление на деформация. Използването на първата или втората опция за щамповане се определя както от технически, така и от икономически обстоятелства.

При коване на никелови сплави в нагрети матрици успехът до голяма степен се определя от правилния избор на високотемпературна смазка. Щамповането на сплави на основата на никел се извършва с помощта на смазки на основата на стъкло, тъй като тези смазки осигуряват хидродинамичен режим на триене с коефициент на триене < 0,05. Различные фирмы ограничивают температуру инструмента при штамповке в обогреваемых штампах 750850°С. Перепад температур в пределах 200400°С между заготовкой и штампом приводит к незначительному остыванию заготовки, которое компенсируют повышением скорости деформирования с целью сокращения времени контакта штампа с заготовкой. Этот прием является компромиссом между изотермической и обычной штамповкой и широкого практического применения при штамповке никелевых сплавов не нашел.

Изброените недостатъци на традиционните методи за щамповане и щамповане в нагрети матрици на изковки, изработени от никелови сплави, непрекъснато нарастващият капацитет на оборудването за щамповане и повишените изисквания към точността и свойствата на щампованите изковки принудиха производителите да обърнат специално внимание на въвеждането на изотермично щамповане . Предотвратяването на загубата на топлина и, като следствие, охлаждането на повърхността на детайла определя следните предимства на изотермичното щамповане: по-ниски деформиращи сили, по-добро запълване на кухината на матрицата и възможност за щамповане на изковки със сложни форми с тънки ребра и остриета, възможност за щамповане на сплави в тесен температурен диапазон и при по-ниски температури, повишена пластичност на детайлите, по-голяма равномерност на деформацията и висока точност на изковките.

Изотермичното щамповане изисква допълнителни разходи, свързани с използването на уникални и скъпи топлоустойчиви материали за щамповане, мощни електрически или газови устройства за нагревателни матрици и специални хидравлични преси с намалена скорост на буталото. При изотермично щамповане на никелови сплави се използват матрици от молибденови сплави. Най-широко използваната молибденова сплав е TZM (0,5 Ti; 0,1 Zr; 0,01-0,04 C) с карбидно усилване. Сплавта с плътност 10,2 g/cm 3 има висока якост и устойчивост на пълзене до 1200°C. Заготовки с тегло до 4,5 тона се произвеждат чрез прахова металургия чрез изостатично пресоване, синтероване и последващо коване. Основните недостатъци на молибденовите матрици са високата цена и интензивното окисляване при температури над 600°C. Следователно процесът на щамповане се извършва във вакуум или в защитна атмосфера, за което са разработени специални инсталации на леглото на пресата за подаване на детайла в работната зона през шлюз с помощта на механична транспортна система и сложна система за контрол на температурата .

По-прост и технологично усъвършенстван метод за изотермизиране на зоната на деформация е термичната изолация на нагрятия детайл от контакт със студен инструмент. Като топлоизолационни слоеве могат да се използват разтопени соли, стъкло, керамика, азбест и стомана. Те донякъде затрудняват контрола на размерите, но значително намаляват пукнатините, причинени от охлаждането на детайла с инструмент. Разходите за защитни покрития се възстановяват поради по-малки резерви за обработка. В промишлеността за тези цели широко се използват стъклени, емайлирани и стъклоемайлирани покрития, които заедно с топлоизолационните свойства действат като смазка. Стъклените смазки осигуряват лек спад на температурата по време на процеса на прехвърляне на детайла от нагревателните устройства, но не позволяват поддържането на изотермични условия по време на целия процес на деформация на детайла. През последните години се появиха публикации за изследвания на изотермично и съответно суперпластично коване в студен инструмент чрез използването на гъвкави дистанционни елементи от органична тъкан между инструмента и нагрятия детайл. Редица американски компании, когато щамповат титанови и никелови сплави, използват гъвкава керамична тъкан Nextell, която се използва за изолация в системите за космически совалки. Уплътнението издържа на температури до 1400°C. В местната промишленост мулитовият силициев филц се тества като топлоизолационни подложки.

Технологията за изотермично щамповане също така позволява щамповане при свръхпластични условия, което е идеално за прецизно щамповане на изковки със сложна форма с тънки ребра. Прилагането на условия за свръхпластична деформация намалява потреблението на метал повече от 2 пъти, докато разходите за рязане намаляват и става възможно да се щамповат изковки със сложни форми с един ход на пресата. Например, при щамповане на турбинен диск от сплав Astroloy по метода "getorizing", масата на първоначалния детайл е 72,6 kg, а масата на диска след рязане е 68 kg. Преди това такива дискове се произвеждаха чрез конвенционално щамповане от детайл с тегло 181 кг. Както показват изчисленията, суперпластичната деформация е сериозна алтернатива при използване на конвенционални преси със сила от 50 MN. Ползите от намалената сила на пресоване превишават разходите за нагряване на матрицата и защитна атмосфера.

В сравнение с традиционните методи, методът на изотермично щамповане позволява да се произвеждат продукти със сложни форми с висока точност, със зададена структура и физико-механични свойства. Максималният диаметър на щампованите заготовки е 1000 mm. Благодарение на минималните надбавки, разходите за последваща обработка на продуктите са значително намалени.

Технологията осигурява:

увеличаване на експлоатационния живот и експлоатационните характеристики на частите с 20-25%

намаляване на потреблението на метал с 1,5-3 пъти

10-кратно намаляване на мощността на използваното ковашко оборудване

значително намаляване на разходите за продукти

По-специално, заготовката на спирачния корпус за самолет TU-204 е произведена чрез изотермично щамповане при температура 950 O C от титанова сплав VT9 (тегло 48 kg, коефициент на използване на метала - 0,53). Технологията позволява да се премахнат болтовите и заварени връзки в конструкцията на корпуса, да се намали теглото на детайла с 19%, да се увеличи експлоатационният живот с 2 пъти, да се намали консумацията на титанова сплав и да се намали количеството на обработка с 42% .

Заготовката на задвижващия диск за носещите етапи на авиационен двигател е получена чрез газово формоване (аргон) при изотермични условия при температура 9600C от титанова сплав VT9 (тегло - 18 kg, коефициент на използване на метала - 0,58). Технологията позволява да се премахнат заварените съединения в частите, да се увеличи експлоатационният живот с 15%, да се намали потреблението на титанова сплав и да се намали количеството на обработка с 52%.

Използвани материали за щамповане:- алуминиеви, магнезиеви, медни, месингови сплави; - електротехнически и автоматични стомани.

Размериподпечатан заготовки:- диаметър 10...250 mm; - височина 20...300 mm; - тегло 0,05...5,0 кг.

Използвано оборудване:- триони за рязане на изходен материал; - Натиснете (хидравлични пресисила от 160ts до 630ts); - електропещи за нагряване на оригинала и закаляване на щамповани заготовки; - универсално металорежещо оборудване.

Изотермично щамповане на сложни профилни заготовки

Магнезиеви заготовки

Фиг.3.2. Титаниева сплав

Фиг.3.3.Титаниева сплав

Необходимостта от повишаване на работните температури на никеловите сплави и съответното повишаване на степента на тяхното легиране, както и ограниченията, свързани с сегрегацията по време на леенето на блокове, хетерогенизация на структурата и, като следствие, намаляване на технологичната пластичност и стабилността на експлоатационните свойства отвориха перспективата за развитие на технологията на праховата металургия. Още в средата на седемдесетте години стана възможно да се създаде газова турбина, почти изцяло произведена по методите на праховата металургия. Известни са следните схеми за обработка на прахообразни гранули чрез пластична деформация:

синтероване + изотермично щамповане;

GIP + конвенционално щамповане;

HIP + екструзия + изотермично щамповане.

Областите на приложение също така определят границите на използването на прахова технология за производство на детайли от суперсплави за газови турбини. Прахообразните суперсплави се използват в случаите, когато „конвенционалните части“, направени чрез методи на леене и щамповане, не отговарят на изискванията, наложени от работните условия. Повредата на конвенционалните материали обикновено възниква в резултат на сегрегация, която причинява влошаване или нестабилност на механичните свойства и намаляване на термомеханичните свойства. В такива случаи праховата технология може да замени други (по-предпочитани) методи за производство на части, които не са в състояние да осигурят необходимото качество на продуктите.

След като през 1980 г. два изтребителя F 18 на ВМС на САЩ се разбиха по време на летателни тестове на дискове, произведени от GIP в двигателя F 404, с интервал от два месеца, чуждестранните компании дават предпочитание на технологични схеми, които включват пластична деформация.

Разработен от Прат и Уитни в края на 60-те години на миналия век, процесът на "геторизиране" позволява традиционно необработени никелови сплави, като IN100, да бъдат изковани по начин, подобен на кованите сплави. Същността на процеса е, че материалът на детайла се прехвърля в свръхпластично състояние чрез пресоване и след това полуготовите продукти, близки до крайната форма на продукта, се щамповат с помощта на изотермично щамповане при определени температурни и скоростни условия. Процесът е патентован от разработчика и е подходящ само за сплави, способни да показват свръхпластичност. Комбиниран с топлинна обработка, този процес осигурява по-висока якост при повишени температури и по-голяма издръжливост при високотемпературни тестове в сравнение с леярските и конвенционалните ковани сплави и е най-ефективен при производството на твърди дискови продукти.

С помощта на процеса „геторизиране“ са произведени продукти от сплавта IN100 на преса със сила от 18 MN, която не може да бъде произведена по традиционен начин дори на преса със сила от 180 MN (180 000 тона).

Понастоящем конфигурацията на изковките за дискове на авиационни двигатели се определя от възможностите на ултразвуковото откриване на дефекти, въпреки че използваните нискоскоростни методи за деформация позволяват получаването на по-точни и по-леки детайли.

Кратък път http://bibt.ru

8. Характеристики на щамповани части от магнезиеви сплави, неръждаеми и топлоустойчиви стомани.

Диаграма на матрица с хлътнали опори.

Изрязването на детайли от магнезиеви сплави (дебелина на детайла до 2 mm) в отгрято състояние и пробиване на отвори се извършва без нагряване. Изрязването на детайли с по-голяма дебелина, както и огъването, фланцоването и изтеглянето се извършват при нагряване на детайла до температура от 360°C.

За изрязване на части и пробиване на дупки в тях се препоръчва използването на комбинирани печати със скосени режещи ръбове върху матрица.

Ориз. 28. Схема на матрица с хлътнали опори: 1 - потънала опора; 2 - празно

23. Стойности на коефициента на свиване

За да се намали преносът на топлина на нагрятия материал, трябва да се монтират опори, за да се осигури въздушна междина (фиг. 28); печатът не се нагрява.

При щамповане с нагряване на детайл крайните размери на частта L" (в mm) се изчисляват, като се вземе предвид свиването

L"=L d (1+β) (85)

където L d е размерът според чертежа на детайла в mm; β е коефициент, който отчита линейното разширение по време на нагряване.

За сплавта MA8-M стойностите на β в зависимост от температурата на нагряване се вземат от таблицата. 23.

Частите от неръждаема и топлоустойчива стомана се щамповат без нагряване на детайлите. За да се възстанови металната конструкция, частите след щамповане се подлагат на топлинна обработка.