×
27.06.2013
216.012.50ca

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ ЗАГОТОВКИ ЛОПАТКИ ГТД ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиадвигателестроении при получении заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой структурой из титановых сплавов включает предварительный нагрев заготовки до температуры ниже температуры полиморфного превращения и обработку путем многократной интенсивной пластической деформации со сменой направлений деформирования в несколько циклов. Обработку ведут в изотермических условиях при одинаковой температуре заготовки и штампа. В каждом цикле деформацию осуществляют при температуре отжига сплава по этапам, которые включают осадку цилиндрической заготовки в закрытом штампе, открытую осадку с получением заготовки в виде диска, плющение на ребро диска в закрытом штампе для получения заготовки с квадратным сечением, ее осадку в закрытом штампе на цилиндрическую заготовку. Количество циклов обработки определяют исходя из достижения степени накопленной деформации не менее пяти. Затем ведут закрытую осадку заготовки при температуре на 50-100°С ниже температуры отжига сплава, выдавливание в цилиндрическую заготовку, имеющую два различных диаметра поперечного сечения под замок и перо лопатки, и плоскую штамповку заготовки лопатки. Получают однородную ультрамелкозернистую структуру в заготовке лопатки, обеспечивающую высокие физико-механические и эксплуатационные свойства лопатки. 2 ил.
Основные результаты: Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой структурой из титановых сплавов, включающий предварительный нагрев заготовки до температуры ниже температуры полиморфного превращения и последующую обработку путем многократной интенсивной пластической деформации со сменой направлений деформирования, которую осуществляют в несколько циклов, отличающийся тем, что обработку ведут в изотермических условиях при одинаковой температуре заготовки и штампа, причем в каждом цикле пластическую деформацию осуществляют при температуре отжига обрабатываемого сплава по последовательным этапам, которые включают осадку цилиндрической заготовки с исходными заданными размерами в закрытом штампе, открытую осадку с получением заготовки в виде диска, плющение на ребро диска в закрытом штампе для получения заготовки с квадратным сечением и ее осадку в закрытом штампе на цилиндрическую заготовку с исходными размерами, причем количество циклов обработки определяют, исходя из достижения степени накопленной деформации не менее пяти, после чего осуществляют закрытую осадку полученной цилиндрической заготовки при температуре на 50-100°С ниже температуры отжига обрабатываемого сплава, последующее выдавливание в цилиндрическую заготовку, имеющую два различных диаметра поперечного сечения для обеспечения объема материала под замок и перо лопатки, и плоскую штамповку заготовки лопатки.

Изобретение относится к деформационно-термической обработке титановых сплавов с целью формирования ультрамелкозернистой структуры, обеспечивающей значительное повышение физико-механических свойств титановых сплавов, и может найти применение в авиадвигателестроении, медицине, машиностроении, например, с целью получения заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД).

Известен способ получения ультрамелкозернистых заготовок из титановых сплавов, включающий интенсивную пластическую деформацию и термомеханическую обработку. Интенсивную пластическую деформацию проводят методом многократной всесторонней ковки со сменой осей деформации до достижения степени накопленной логарифмической деформации не менее 3, которую начинают при температуре ниже температуры полиморфного превращения с последующим ее снижением после каждого этапа деформации до температуры ниже порога рекристаллизации, с которой начинают термомеханическую обработку, осуществляемую со ступенчатым понижением температуры обработки до комнатной (патент РФ №2364660, МПК C22F 1/18, опубл. 20.08.2009). Недостатком известного способа являются недостаточно высокие физико-технические свойства заготовок.

Известен способ получения ультрамелкозернистых заготовок из металлов и сплавов, включающий интенсивную пластическую деформацию методом многократной всесторонней ковки со сменой на каждом этапе направлений деформирования последовательно по трем осям координат, которую начинают в интервале ковочных температур материала заготовки с последующим ее снижением после каждого или нескольких этапов деформирования до температуры ниже порога рекристаллизации. Ковку осуществляют в полости штампа по схеме плоскодеформированного состояния, при которой обеспечивают на каждом этапе деформирования уменьшение размера заготовки в направлении первой оси координат, совпадающей с направлением приложения деформирующего усилия, увеличение размера заготовки в направлении второй оси координат - со свободной стороны заготовки и сохранение размера заготовки в направлении третьей оси координат - с заневоленной стороны заготовки, причем по окончании этапа деформирования размер заготовки в направлении первой оси координат не превышает размера заготовки в направлении третьей оси координат, а обработку проводят в несколько циклов до достижения степени накопленной деформации не менее 3 (патент РФ №2393936, МПК B21J 5/0, C22F 1/18, опубл. 10.07.2010). Способ принят за прототип.

Недостаток прототипа заключается в следующем. По описанному техническому решению получают квадратную заготовку с дефектами в углах квадрата, которую для получения заготовки лопатки необходимо подвергать дальнейшей обработке кузнечной протяжкой с применением ручного труда с целью придания заготовке цилиндрической формы. В результате такой обработки получают неоднородную по объему заготовки структуру с неоднородными свойствами, что влияет на эксплуатационные характеристики лопатки, в частности на усталостные свойства.

Задачей изобретения является получение цилиндрической заготовки под лопатку с однородной ультрамелкозернистой структурой, обеспечивающей высокие физико-механические и эксплуатационные свойства лопатки.

Задача решается способом получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки ГТД из титановых сплавов, включающим предварительный нагрев заготовки до температуры ниже температуры полиморфного превращения и последующую многократную интенсивную пластическую деформацию со сменой направлений деформирования, которую осуществляют в несколько циклов. В отличие от прототипа, обработку ведут в изотермических условиях при одинаковой температуре заготовки и штампа, причем в каждом цикле пластическую деформацию осуществляют при температуре отжига обрабатываемого сплава по этапам, которые включают последовательно: осадку цилиндрической заготовки с исходными заданными размерами в закрытом штампе, открытую осадку с получением заготовки в виде диска, плющение на ребро диска в закрытом штампе для получения заготовки с квадратным сечением и ее осадку в закрытом штампе на цилиндрическую заготовку с исходными размерами, причем количество циклов обработки определяют исходя из достижения степени накопленной деформации не менее пяти, после чего осуществляют закрытую осадку полученной цилиндрической заготовки при температуре на 50-100°С ниже температуры отжига обрабатываемого сплава, последующее выдавливание в цилиндрическую заготовку, имеющую два различных диаметра поперечного сечения для обеспечения объема материала под замок и перо лопатки, и плоскую штамповку заготовки лопатки.

Технический результат изобретения достигается благодаря следующему. Обработка в изотермических условиях при отсутствии разницы температур заготовки и штампа обеспечивает равномерность и однородность ультрамелкозернистой структуры по всему объему заготовки и, соответственно, высокие физико-механические свойства. Кроме того, однородность структуры обеспечивается всесторонним объемным сжатием, предотвращающим появление дефектов в заготовке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где показан способ получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки ГТД из титанового сплава:

на фиг.1 а), б), в), г) - этапы одного цикла интенсивной пластической деформации заготовки; на фиг.2 - последующая обработка заготовки, включающая: а) - закрытую осадку полученной цилиндрической заготовки, б) - последующее выдавливание в цилиндрическую заготовку, имеющую два различных диаметра поперечного сечения, в) - плоскую штамповку заготовки лопатки.

Способ включает предварительный нагрев заготовки до температуры ниже температуры полиморфного превращения до температуры отжига обрабатываемого сплава и многократную интенсивную пластическую деформацию со сменой направлений деформирования, которую осуществляют в несколько циклов. В каждом цикле заготовку обрабатывают поэтапно (фиг.1):

1 этап - осадка цилиндрической заготовки с исходными заданными размерами в закрытом штампе (фиг.1а);

2 этап - открытая осадка с получением заготовки в виде диска (фиг.1б);

3 этап - плющение на ребро диска в закрытом штампе для получения заготовки с квадратным сечением (фиг.1в);

4 этап - осадка в закрытом штампе на цилиндрическую заготовку с получением исходных размеров (фиг.1г).

Количество циклов обработки определяют исходя из достижения степени накопленной деформации не менее пяти.

Затем осуществляют: закрытую осадку полученной цилиндрической заготовки при температуре на 50-100° ниже температуры отжига обрабатываемого сплава (фиг.2а), последующее выдавливание в цилиндрическую заготовку (фиг.2б), имеющую два различных диаметра поперечного сечения для обеспечения объема материала под замок и перо лопатки, и плоскую штамповку заготовки лопатки (фиг.2в).

Пример реализации способа

По заявляемому способу была обработана партия заготовок в количестве 100 штук из сплава ВТ6.

Вначале цилиндрические заготовки ⌀28×91 мм эмалировали и нагревали до температуры отжига сплава, равной 750°С, причем штампы нагревали до той же температуры. Далее осуществляли закрытую осадку заготовок до ⌀42×47 мм. После этого следовала открытая осадка до ⌀70×18 мм с получением заготовок в виде диска и плющение на ребро диска со сменой оси деформирования в закрытом штампе для получения заготовок с квадратным сечением размерами 20,7×20,7×70 мм. После этого осуществляли закрытую осадку заготовок до исходных размеров ⌀28×91 мм. Вышеуказанные этапы осуществляли в 4 цикла до достижения суммарной деформации е≥5.

Далее осуществляли обработку с целью получения штампованных заготовок лопаток. Для этого цилиндрические заготовки ⌀28×91 мм, подвергшиеся интенсивной пластической деформации, описанной выше, вновь подвергали эмалированию и нагреву, причем температура нагрева составляла 700°С. Штампы нагревали до этой же температуры. Осуществляли закрытую осадку заготовок до ⌀42×47 мм и последующее прямое выдавливание заготовок в цилиндрические, имеющие два различных диаметра поперечного сечения для обеспечения объема материала под замок и перо лопатки. Далее осуществляли плоскую штамповку заготовок лопаток.

В результате для обработанной партии заготовок были получены следующие результаты: размер зерна - 200-400 нм, предел прочности σB - 1300 МПа, что превышает физико-механические свойства лопаток ГТД из титановых сплавов, обработанных известными способами.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить цилиндрическую заготовку под лопатку с однородной ультрамелкозернистой структурой, обеспечивающей высокие физико-механические и эксплуатационные свойства лопатки.

Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой структурой из титановых сплавов, включающий предварительный нагрев заготовки до температуры ниже температуры полиморфного превращения и последующую обработку путем многократной интенсивной пластической деформации со сменой направлений деформирования, которую осуществляют в несколько циклов, отличающийся тем, что обработку ведут в изотермических условиях при одинаковой температуре заготовки и штампа, причем в каждом цикле пластическую деформацию осуществляют при температуре отжига обрабатываемого сплава по последовательным этапам, которые включают осадку цилиндрической заготовки с исходными заданными размерами в закрытом штампе, открытую осадку с получением заготовки в виде диска, плющение на ребро диска в закрытом штампе для получения заготовки с квадратным сечением и ее осадку в закрытом штампе на цилиндрическую заготовку с исходными размерами, причем количество циклов обработки определяют, исходя из достижения степени накопленной деформации не менее пяти, после чего осуществляют закрытую осадку полученной цилиндрической заготовки при температуре на 50-100°С ниже температуры отжига обрабатываемого сплава, последующее выдавливание в цилиндрическую заготовку, имеющую два различных диаметра поперечного сечения для обеспечения объема материала под замок и перо лопатки, и плоскую штамповку заготовки лопатки.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ ЗАГОТОВКИ ЛОПАТКИ ГТД ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ ЗАГОТОВКИ ЛОПАТКИ ГТД ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 121-125 of 125 items.
04.04.2018
№218.016.30ed

Литниковая система для заливки лопаток из жаропрочных сплавов для газотурбинного двигателя в формы, изготовленные автоматизированным способом

Изобретение относится к литейному производству. Литниковая система содержит приемную чашу 1, вертикальный колодец 2 с дросселирующим элементом 3 и зумпфом 4. От вертикального колодца 2 отходят нижние 5 и верхние 7 питатели, соединенные кольцевыми коллекторами 8. Нижние питатели 5 направлены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644868
Дата охранного документа: 14.02.2018
19.04.2019
№219.017.3211

Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов

Изобретение относится к деформационной обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении, авиа-двигателестроении, автомобильной промышленности. Способ включает многократное повторение операций осадка-протяжка с приложением деформирующего усилия поочередно по трем осям...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456111
Дата охранного документа: 20.07.2012
19.06.2019
№219.017.89c9

Способ линейной сварки трением деталей из титановых сплавов

Изобретение может быть использовано при соединении трением деталей в виде пера лопатки и диска турбомашины, в частности при производстве или ремонте моноблоков турбомашин из титановых сплавов. На стадии нагрева заготовки прижимают друг к другу по контактным поверхностям с усилием,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456141
Дата охранного документа: 20.07.2012
19.06.2019
№219.017.89cf

Способ линейной сварки трением заготовок из титановых сплавов для моноблоков турбомашин

Изобретение может быть использовано при производстве или ремонте моноблоков турбомашин из титановых сплавов. На стадии нагрева заготовки прижимают друг к другу по контактным поверхностям с усилием, обеспечивающим давление процесса сварки стыка при заданной амплитуде и частоте относительного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456143
Дата охранного документа: 20.07.2012
27.06.2019
№219.017.98d9

Установка для очистки поверхностных сточных вод

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложена установка для очистки стоков. Установка содержит водосточный коллектор, отстойную камеру с секциями для удаления нефтепродуктов и взвешенных веществ, насос для подачи стоков на коническое биоплато. Секция удаления нефтепродуктов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692590
Дата охранного документа: 25.06.2019
Showing 141-149 of 149 items.
20.02.2019
№219.016.bf40

Способ штамповки заготовок из наноструктурных титановых сплавов

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано, например, в авиационной промышленности при изготовлении деталей из титановых сплавов, преимущественно лопаток. Производят предварительную и окончательную штамповку наноструктурных заготовок из титановых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002382686
Дата охранного документа: 27.02.2010
20.02.2019
№219.016.c0a2

Снегоход

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к гусеничным машинам. Снегоход содержит двигатель внутреннего сгорания, ходовую часть с ведущим валом гусеницы, клиноременный вариатор с ведущим и ведомым дисками и ведомым валом, установленным соосно ведущему валу гусеницы, коробку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002307759
Дата охранного документа: 10.10.2007
19.04.2019
№219.017.3211

Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов

Изобретение относится к деформационной обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении, авиа-двигателестроении, автомобильной промышленности. Способ включает многократное повторение операций осадка-протяжка с приложением деформирующего усилия поочередно по трем осям...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456111
Дата охранного документа: 20.07.2012
18.05.2019
№219.017.5b2c

Компактное пальчиковое уплотнение

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в конструкциях газотурбинных двигателей для уплотнения кольцевых щелей между статором и ротором. Пальчиковое уплотнение содержит, по меньшей мере, две примыкающие друг к другу кольцевые детали, которые имеют кольцевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442050
Дата охранного документа: 10.02.2012
14.06.2019
№219.017.8315

Смесь для изготовления литейных керамических стержней полых лопаток из жаропрочных сплавов литьем по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству, а именно к смеси для изготовления литейных керамических стержней, преимущественно используемых при литье лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов. Смесь содержит, мас.%: электрокорунд (AlO) 77,0-85,0, плавленую двуокись кремния...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691435
Дата охранного документа: 13.06.2019
19.06.2019
№219.017.869c

Способ электрохимической обработки поверхностей малой кривизны секционным электродом-инструментом и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области импульсной электрохимической обработки токопроводящих материалов. Способ включает взаимное позиционирование электрода-инструмента, состоящего из нескольких электрически изолированных друг от друга токопроводящих секций, в совокупности представляющих собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002389588
Дата охранного документа: 20.05.2010
10.07.2019
№219.017.b0fa

Способ получения армированного теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам нанесения теплозащитных покрытий на лопатки энергетических и транспортных турбин, в частности газовых турбин авиадвигателей. Способ включает нанесение подслоя из жаростойкого сплава и формирование на подслое армированного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002447195
Дата охранного документа: 10.04.2012
20.08.2019
№219.017.c180

Противопригарная краска для песчаных форм и стержней, используемых при литье магниевых сплавов

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения фасонных отливок, в т.ч. крупногабаритных (более 1000 мм) в разовых песчаных формах из холоднотвердеющих смесей с синтетическими связующими (ХТС). Противопригарная краска содержит компоненты в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697680
Дата охранного документа: 16.08.2019
24.11.2019
№219.017.e5bc

Способ штамповки заготовок с ультрамелкозернистой структурой из двухфазных титановых сплавов

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении заготовок из титановых двухфазных сплавов. Заготовку подвергают термической обработке для получения дуплексной структуры с объемной долей зерен первичной α-фазы не более 30%. Затем пластически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707006
Дата охранного документа: 21.11.2019
+ добавить свой РИД