×
10.11.2013
216.012.7ccc

СПОСОБ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002497621
Дата охранного документа
10.11.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к горячей листовой штамповке (вытяжке) и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для установления технологических параметров деформирования листовых материалов из титановых сплавов. Производятся несколько циклов испытаний на максимальную вытяжку в изотермических условиях с последующим построением графика «максимальная вытяжка - температура испытания» и определением параметров технологического процесса или пригодности испытанного листового материала, из которого был изготовлен образец. Устройство содержит камеру с нагревательными элементами, в камере на одной оси установлены верхний термошток, к которому жестко крепится матричный корпус с пазом, в корпус устанавливается испытуемый образец и термовставка, пуансон со сферической поверхностью размещен на нижнем термоштоке и имеет возможность перемещения в осевом направлении с помощью привода. Технический результат - повышение точности деталей, снижение трудоемкости контроля качества листовых полуфабрикатов в процессе изготовления изделий из них, а также универсальность применения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к горячей листовой штамповке (вытяжке) и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для установления технологических параметров деформирования листовых материалов из титановых сплавов при проектировании процессов изготовления разнообразных деталей, подвергаемых двухосным и трехосным деформациям (вытяжкам), а также для мониторинга их пригодности в технологическом процессе, например при изготовлении методом горячей листовой штамповки деталей типа "чашка" из титановых сплавов, в частности при изготовлении корпусов защитных шлемов (касок).

Основными факторами, влияющими на процесс формообразования при глубокой вытяжке листов из титановых сплавов, являются условно постоянные параметры (механические свойства, структура сплава, толщина заготовки), а также переменные (температура и скорость деформации при вытяжке).

Существующие математические модели из-за большого количества допущений дают весьма приближенную картину процесса и могут быть применены только для предварительных оценок штампуемости изделий из конкретного сплава.

Для оценки способности материала к деформации в условиях, максимально приближенных к производственным, служат специальные технологические испытания. Результаты этих испытаний носят качественный характер. Они позволяют подбирать материал и определять переменные технологические режимы для изготовления изделий, требующих значительной и сложной пластической деформации, а также осуществлять объективный мониторинг свойств материала в технологическом процессе при серийном производстве.

Реализация этих технологических режимов при глубокой вытяжке может быть осуществлена, в частности, в процессе изотермической штамповки, которая представляет собой процесс горячего деформирования заготовок, осуществляемый с регламентированными скоростями перемещения инструмента, при заданном тепловом режиме деформации. Штамповка с малыми скоростями в изометрических условиях обеспечивает наиболее высокие пластические свойства обрабатываемого материала, однородность температурного поля внутри заготовки, равномерность распределения и получение максимально высоких степеней деформаций, снижение усилия штамповки и усилия нагрузки на инструмент.

Известен способ листовой штамповки деталей электровакуумного производства из слоистого холоднокатаного нерекристаллизованного тугоплавкого металла, включающий операции вырубки заготовок, отжига, нанесения смазки, подогрева, в котором оптимальную температуру подогрева заготовки непосредственно перед вытяжкой определяют заранее путем испытания образцов на растяжение при разной температуре от комнатной до 1000°С с определением пластичности, построением графика "относительное удлинение - температура испытания" и нахождением экстремального значения повышения пластичности и соответствующей ему температуры (Патент РФ №2065792, МПК B21D 26/02, публ. 27.08.1996) - прототип.

Недостатком данного способа является то, что состояние материалов в процессе штамповки оценивается и измеряется по ограниченному числу параметров в условиях испытаний на одноосное растяжение. Предлагаемые в указанном способе технологические испытания не пригодны для комплексной оценки штампуемости - способности материала в форме листовых полуфабрикатов воспринимать заданную объемную деформацию при штамповке, например, защитных шлемов, и, следовательно, способ не может быть использован для оценки штампуемости титановых сплавов, которые подвергаются двухосным и трехосным деформациям.

Известно устройство для испытаний на вытяжку по методу Эриксена (метод получил широкое распространение при технологических испытаниях листов толщиной до 2 мм). Устройство содержит матрицу, зажимное устройство, пуансон с полированным стальным шариком, который с помощью привода перемещается в осевом направлении. Исследуемый образец зажимается между зажимным устройством и матрицей, а вдавливание шарика производится посредством привода до образования трещин (X. Блюминауэр, Испытание материалов, М., Металлургия, 1979 г., стр.132-133) - прототип.

Устройство предназначено для оценки способности к вытяжке листов при комнатной температуре, а испытываемые образцы имеют ограничения по толщине.

Целью изобретения является способ определения оптимальных температурных и деформационных параметров формообразования при горячей вытяжке листовых заготовок, в том числе толщиной более 2 мм, при двухосной и трехосной деформациях с учетом технологических свойств применяемых материалов, а также для осуществления контроля пригодности листового проката перед операцией вытяжки, способ осуществляется с помощью предложенного устройства.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является повышение предельных возможностей технологических процессов листовой штамповки изделий, повышение точности изготавливаемых деталей, оценка возможности на стадии проектирования применения новых, более прочных сплавов, повышение объективности и снижение трудоемкости контроля качества листовых полуфабрикатов в процессе изготовления изделий из них, а также универсальность применения.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе технологического испытания листов из титановых сплавов, включающем изготовление образцов, их установку в приспособление, проведение испытаний, построение графиков по результатам испытаний и определение параметров технологического процесса, производятся несколько циклов испытаний на максимальную вытяжку в изотермических условиях в интервале температур от 450°С до 900°С включительно, дискретно с шагом от 25 до 100°С, для одной или более фиксированных скоростей деформации в интервале от 10-4 с-1 до 10-2 с-1, с последующим построением графика «максимальная вытяжка - температура испытания» и определением параметров технологического процесса или пригодности испытанного листового материала, из которого был изготовлен образец.

Для реализации способа предложено устройство, включающее корпус, матрицу, зажимное устройство, пуансон со стальным шариком, привод пуансона, дополнительно содержит камеру с нагревательными элементами, в камере на одной оси установлены верхний термошток, к которому жестко крепится матричный корпус с пазом, в корпус устанавливается испытуемый образец и термовставка, при этом коэффициент теплового расширения материала термовставки выше аналогичного коэффициента материала корпуса, пуансон со сферической поверхностью размещен на нижнем термоштоке и имеет возможность перемещения в осевом направлении с помощью привода.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

Фиг.1 - общий вид устройства.

Фиг.2 - график влияния температуры испытаний при различных скоростях деформации на глубину вытяжки.

Для реализации способа изготавливают образцы в форме пластин размерами 90×80 мм. Определяют формуемость образцов путем моделирования глубокой вытяжки, посредством вдавливания пуансона со сферической поверхностью в жесткозакрепленный образец листового материала до формирования чашевидной вмятины, вплоть до появления трещины на образце. Испытания проводят в интервале температур от 450 до 900°С включительно с шагом, например, 25-100°С при заданной скорости деформации в интервале от 10-4 с-1 до 10-2 с-1.

Область нагрева при испытаниях соответствует установившейся практике теплой и горячей штамповки листовых полуфабрикатов титановых сплавов. Температурные интервалы в границах 25-100°С позволяют с достаточной точностью определить зависимость глубины вытяжки от температуры и скорости деформации.

Скорость деформации ниже 10-4 с-1 создает условия для адгезии испытуемого материала к инструменту, а также приводит к удлинению цикла, снижению производительности и увеличению себестоимости производства. Такая низкая скорость деформации может также оказать отрицательное влияние на микроструктуру сплава, вызывая рост зерна, выделение альфа-фазы и т.п.

Исходя из условий поставленной задачи, а именно определение диапазона технологических параметров для труднодеформируемых титановых сплавов, скорость деформации свыше 10-2 с-1 не позволяет раскрыть весь потенциал данных материалов и повышает риск разрушения материала. По результатам испытаний строят таблицу или график «относительная деформация - температура испытания при ступенчатом изменении скорости деформации» и находят экстремальное значение повышения пластичности и соответствующие ему температуру и скорость деформации. Находят интервалы оптимальных температур и скорости деформации с учетом возможности оборудования и допустимого их влияния на свойства материала.

При отлаженном технологическом процессе способ может быть использован для осуществления входного контроля штампуемости листовых полуфабрикатов.

Способ реализуется с помощью устройства, показанного на фиг.1. Устройство содержит термошток верхний 1, матричный корпус 2 с пазом 3, термовставки 4, пуансон 5 со сферической поверхностью 6, термошток нижний 7, соединенный с приводом (не показан), камеру с нагревательными элементами 8.

Способ осуществляется следующим образом: испытываемый образец 9 совместно с термовставками 4 устанавливаются в паз 3 матричного корпуса 2, корпус устанавливается в нагревательную камеру 8 и жестко крепится к верхнему термоштоку 1. Пуансон 5, закрепленный на нижнем штоке 7, посредством привода подводится к образцу. Включаются нагревательные элементы, и устройство с установленным в нем образцом нагревается до заданной температуры. В процессе нагрева вследствие различных линейных коэффициентов температурного расширения материалов термовставки и корпуса обеспечивается надежное прижатие листового образца 9. По достижении заданной температуры сферическая поверхность 6 пуансона 5 с помощью привода с фиксированной скоростью вдавливается в жестко зафиксированный листовой образец до формирования чашевидной вмятины, вплоть до появления трещины на образце. Повторяют испытание при разных температурах и скоростях деформации и находят их оптимальные величины.

Тестирование подаваемого изобретения проводили на псевдо-β титановом сплаве VST-2 для детали типа «чашка», диаметр - 300 мм, высота - 150 мм, толщина листа - 3,0 мм. Для технологического испытания были изготовлены образцы размером 90×80×3 мм. Образцы испытывались при скоростях деформации 0,00081 с-1 и 0,009 с-1, испытания проводились в интервале температур от 450°С до 750°С, с шагом 50°С. Результаты испытаний приведены на графике фиг.2. По результатам испытаний была выбрана скорость деформации равной 0,00081 с-1, при температуре 600±15°С. Далее была отштампована опытная партия деталей в количестве 5 шт., все детали соответствовали требованиям чертежа.


СПОСОБ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 69 items.
10.03.2013
№216.012.2d8c

Способ изготовления полой вентиляторной лопатки

Изобретение может быть использовано в авиационном двигателестроении при изготовлении полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя, состоящей из выполненных из титанового сплава обшивок и заполнителя. Способ предполагает использование диффузионной сварки для соединения обшивок и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477191
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.337b

Способ установки расходуемого электрода в кристаллизатор

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к способам вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов, в частности титана и его сплавов. Способ включает загрузку расходуемого электрода в кристаллизатор, центрирование электрода по оси кристаллизатора и фиксацию данного положения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478722
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3718

Сплав на основе титана

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, используемых в медицине для изготовления деталей эндопротезов и имплантатов, предназначенных для применения в ортопедии, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Предложен сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%: алюминий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479657
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.372a

Способ теплового регулирования электролизеров для получения магния и хлора и устройство для его осуществления

Изобретение относится к тепловому регулированию электролизеров для получения магния и хлора. При электролизе хлормагниевого сырья в электролизерах с верхним вводом анодов осуществляют отвод тепла от верхней части анодов над перекрытием путем подвода хладоагента к кессонам, контроль расхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479675
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.07.2013
№216.012.53fe

Калийно-магниевое удобрение

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Калийно-магниевое удобрение, которое содержит хлориды калия, магния, кальция, натрия и оксид магния, причем оно дополнительно содержит компоненты марганца, ванадия, хрома, цинка, меди и кобальта. Все компоненты взяты при определенном соотношении....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487105
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.5752

Способ изготовления тонких листов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления тонких листов из жаропрочного псевдо-альфа-титанового сплава. Предложен способ изготовления тонких листов из слитка псевдо-альфа-титанового сплава. Способ включает деформацию слитка сплава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487962
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.10.2013
№216.012.79fc

Вакуумная дуговая гарнисажная печь

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к конструкции вакуумных дуговых гарнисажных печей, и может быть использовано для выплавки слитков из тугоплавких высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых, применяемых в аэрокосмической технике и судостроении. В печи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496890
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.12.2013
№216.012.8945

Способ получения слитков-электродов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к конструкции вакуумных дуговых гарнисажных печей, и может быть использовано для выплавки слитков из тугоплавких высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых, применяемых в аэрокосмической технике и судостроении. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500823
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.01.2014
№216.012.94a7

Устройство подготовки карналлита для электролитического получения магния и хлора

Изобретение относится к цветной металлургии. Устройство включает емкость в виде футерованного кожуха, разделенную перегородками на камеру плавления карналлита, камеру хлорирования расплава, выполненные с возможностью обогрева графитированными электродами, и камеру отстоя расплава, фурмы для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503749
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.06.2014
№216.012.cd70

Способ получения неорганического материала на основе оксинитридов титана

Изобретение относится к металлургии. Cпособ получения слитков на основе оксинитридов титана состава TiNO включает сжигание титансодержащей шихты в реакторе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в атмосфере азота под давлением 40-150 атм. В качестве титансодержащей шихты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518363
Дата охранного документа: 10.06.2014
Showing 1-10 of 32 items.
10.03.2013
№216.012.2d8c

Способ изготовления полой вентиляторной лопатки

Изобретение может быть использовано в авиационном двигателестроении при изготовлении полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя, состоящей из выполненных из титанового сплава обшивок и заполнителя. Способ предполагает использование диффузионной сварки для соединения обшивок и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477191
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.337b

Способ установки расходуемого электрода в кристаллизатор

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к способам вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов, в частности титана и его сплавов. Способ включает загрузку расходуемого электрода в кристаллизатор, центрирование электрода по оси кристаллизатора и фиксацию данного положения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478722
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3718

Сплав на основе титана

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, используемых в медицине для изготовления деталей эндопротезов и имплантатов, предназначенных для применения в ортопедии, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Предложен сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%: алюминий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479657
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.372a

Способ теплового регулирования электролизеров для получения магния и хлора и устройство для его осуществления

Изобретение относится к тепловому регулированию электролизеров для получения магния и хлора. При электролизе хлормагниевого сырья в электролизерах с верхним вводом анодов осуществляют отвод тепла от верхней части анодов над перекрытием путем подвода хладоагента к кессонам, контроль расхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479675
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.07.2013
№216.012.53fe

Калийно-магниевое удобрение

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Калийно-магниевое удобрение, которое содержит хлориды калия, магния, кальция, натрия и оксид магния, причем оно дополнительно содержит компоненты марганца, ванадия, хрома, цинка, меди и кобальта. Все компоненты взяты при определенном соотношении....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487105
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.5752

Способ изготовления тонких листов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления тонких листов из жаропрочного псевдо-альфа-титанового сплава. Предложен способ изготовления тонких листов из слитка псевдо-альфа-титанового сплава. Способ включает деформацию слитка сплава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487962
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.10.2013
№216.012.79fc

Вакуумная дуговая гарнисажная печь

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к конструкции вакуумных дуговых гарнисажных печей, и может быть использовано для выплавки слитков из тугоплавких высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых, применяемых в аэрокосмической технике и судостроении. В печи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496890
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.12.2013
№216.012.8945

Способ получения слитков-электродов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к конструкции вакуумных дуговых гарнисажных печей, и может быть использовано для выплавки слитков из тугоплавких высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых, применяемых в аэрокосмической технике и судостроении. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500823
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.01.2014
№216.012.94a7

Устройство подготовки карналлита для электролитического получения магния и хлора

Изобретение относится к цветной металлургии. Устройство включает емкость в виде футерованного кожуха, разделенную перегородками на камеру плавления карналлита, камеру хлорирования расплава, выполненные с возможностью обогрева графитированными электродами, и камеру отстоя расплава, фурмы для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503749
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.06.2014
№216.012.cd70

Способ получения неорганического материала на основе оксинитридов титана

Изобретение относится к металлургии. Cпособ получения слитков на основе оксинитридов титана состава TiNO включает сжигание титансодержащей шихты в реакторе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в атмосфере азота под давлением 40-150 атм. В качестве титансодержащей шихты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518363
Дата охранного документа: 10.06.2014
+ добавить свой РИД