×
27.09.2014
216.012.f7bc

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ПОДГРУППЫ ТИТАНА И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение предназначено для повышения однородности механических свойств толстостенной и тонкостенной частей труб переменного сечения в осевом направлении. Способ включает последовательную деформационную обработку трубной заготовки постоянного по длине поперечного сечения. Минимальная разница степени накопленной деформации по длине трубы обеспечивается за счет того, что сначала проводят деформационную обработку трубной заготовки на части длины, соответствующей тонкостенному участку готовой трубы, с уменьшением наружного диаметра и толщины стенки до промежуточных размеров, после чего осуществляют термическую обработку полученной заготовки переменного сечения по наружному диаметру и толщине стенки, затем проводят редуцирование части заготовки, соответствующей толстостенной части готовой трубы, до промежуточного наружного диаметра с уменьшением или без него толщины стенки и получением промежуточной заготовки преимущественно постоянного наружного диаметра и переменной по длине толщиной стенки, после чего проводят окончательную деформационную обработку до размеров готовой трубы с уменьшением промежуточных размеров наружного диаметра и толщины стенки и формированием переходного участка, а затем - заключительную термообработку. 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способу изготовления профильных труб переменного сечения в осевом направлении, и может быть использовано, например, при изготовлении труб для направляющих каналов тепловыделяющей сборки ядерного реактора из циркониевых сплавов с малым сечением захвата нейтронов.

Известен способ изготовления цилиндрических труб с постоянным наружным диаметром и разной толщиной стенки прокаткой цилиндрической заготовки постоянного поперечного сечения в осевом направлении на пилигримовом стане путем изменения кольцевой щели между калибрами и оправкой за счет перемещения конусной оправки, устанавливаемой в очаге деформации меньшим диаметром вперед по ходу прокатки (Розов Н.В. Прокатка стальных труб. М.: Металлургия, 1977).

Известен способ изготовления направляющей трубы для топливной сборки ядерного реактора, согласно которому проводят уменьшение толщины стенки на части длины трубы-заготовки постоянного поперечного сечения при сохранении постоянного внутреннего диаметра с последующим редуцированием по наружному диаметру оставшейся части трубы-заготовки с получением трубы постоянного наружного диаметра и переменной толщины стенки (US5,606,583, опубл. 25.02.1997).

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления труб переменного сечения из циркониевых сплавов для направляющих каналов тепловыделяющей сборки ядерного реактора методом прокатки цилиндрической заготовки постоянного поперечного сечения в осевом направлении на пилигримовом стане с использованием ступенчатой оправки (ЕР0859369В1, опубл. 22.08.2001).

К недостаткам известных способов относится формирование различного уровня механических свойств на частях трубы с различной толщиной стенки вследствие разной степени накопленной деформации при формировании профильной трубы переменного поперечного сечения в осевом направлении из трубы-заготовки постоянного поперечного сечения (табл.1).

Кроме того, к недостаткам известных способов относится невозможность формирования переходного по внутреннему диаметру участка с кривизной образующей заданной функции с воспроизводимыми и с высокой точностью регламентируемыми параметрами. При реализации известных способов формируется отличный от заданного протяженный переходный участок, имеющий криволинейную образующую с недостаточной точностью воспроизводства (фиг.1).

Задачей предлагаемого способа является формирование труб переменного поперечного сечения в осевом направлении из цветных металлов и сплавов подгруппы титана с более однородными механическими свойствами толстостенной и тонкостенной частей.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления труб переменного сечения, имеющих при постоянном наружном диаметре тонкостенный и толстостенный участки, соединенные переходным участком, включающем последовательную деформационную обработку трубной заготовки постоянного по длине поперечного сечения, сначала проводят деформационную обработку трубной заготовки на части длины, соответствующей тонкостенному участку готовой трубы, с уменьшением наружного диаметра и толщины стенки до промежуточных размеров, после чего осуществляют термообработку полученной заготовки переменного сечения по наружному диаметру и толщине стенки, затем проводят редуцирование части заготовки, соответствующей толстостенной части готовой трубы, до промежуточного наружного диаметра с уменьшением или без него толщины стенки и получением заготовки преимущественно постоянного наружного диаметра и переменной по длине толщиной стенки, после чего проводят окончательную деформационную обработку до размеров готовой трубы с уменьшением промежуточных размеров наружного диаметра и толщины стенки и формированием переходного участка. После окончательной деформационной обработки проводят заключительную термическую обработку.

Для обеспечения воспроизводимых регламентированных параметров переходного участка: заданной длины (менее 100 мм) с кривизной его образующей заданной функции при окончательной деформационной обработке формирование тонкостенного участка трубы и переходного участка проводят на ступенчатой оправке, состоящей, по крайней мере, из двух преимущественно цилиндрических участков с диаметрами, равными соответствующим внутренним диаметрам получаемой трубы, и переходного участка с образующей формы, идентичной форме образующей переходного участка готовой трубы, которую после завершения формирования тонкостенного участка перемещают в осевом направлении подачи трубы.

Внутренний диаметр тонкостенной части промежуточной заготовки преимущественно постоянного наружного диаметра и переменной по длине толщиной стенки перед окончательной деформационной обработкой обеспечивают больше внутреннего диаметра каждой из частей готовой трубы, что необходимо для свободного ввода тонкостенной части заготовки на оправку, а внутренний диаметр толстостенной части заготовки - больше внутреннего диаметра толстостенной части, но меньше внутреннего диаметра тонкостенной части готовой трубы, что необходимо для свободного ввода толстостенной части заготовки на оправку и создания подпора течению металла со стороны переходного участка оправки при формировании переходного участка трубы.

При изготовлении труб для направляющих каналов тепловыделяющей сборки ядерного реактора может быть применен сплав на основе циркония с суммарной массовой долей легирующих элементов Nb, Fe, Sn, O от 1,0 до 3,2%, в таком случае термические обработки осуществляют при температуре 450-650°С в течение от 2 до 7 часов до достижения степени рекристаллизации α-фазы готового изделия 60-100%.

Проведение сначала деформационной обработки трубной заготовки на части длины, соответствующей тонкостенному участку трубы, с уменьшением наружного диаметра и толщины стенки до промежуточных размеров, а затем - термообработка полученной заготовки переменного сечения по наружному диаметру и толщине стенки, после которой проводится редуцирование части заготовки, соответствующей толстостенной части трубы, до промежуточного наружного диаметра с уменьшением или без него толщины стенки и получением заготовки преимущественно постоянного наружного диаметра и переменной по длине толщиной стенки обеспечивает отожженное состояние тонкостенной части, а толстостенной части - регламентируемую относительную степень остаточной холодной деформации 30-40%. В результате, после окончательной деформационной обработки до размеров готовой трубы с уменьшением промежуточных размеров наружного диаметра и толщины стенки и формированием переходного участка получаем примерно одинаковую степень накопленной деформации тонкостенной и толстостенной частей сформированной трубы перед заключительной термообработкой, что обеспечивает после заключительной термообработки одинаковую степень рекристаллизации материала тонкостенной и толстостенной частей трубы, а следовательно, и однородность механических свойств.

После завершения деформации тонкостенного участка трубы переходный участок оправки, установленный в очаге деформации обратным направлению смещения металла конусом, создает подпор, препятствующий осевому течению металла, что способствует формированию трубы с переходной зоной, равной по размерам переходной зоне оправки, позволяя получать переходный участок воспроизводимо и с высокой точностью по внутреннему диаметру с кривизной образующей заданной функции (фиг.2) и требуемой длины.

Внутренний диаметр промежуточной заготовки для заключительного формирования трубы в тонкостенной и толстостенной частях должен обеспечивать минимальное редуцирование диаметра для предотвращения образования дефектов на внутренней поверхности и получения требуемого структурного состояния, и вместе с тем достаточный зазор между внутренней поверхностью трубы-заготовки и оправкой для свободного ввода оправки и сохранения смазки.

Данный способ может быть реализован преимущественно на станах пилигримовой прокатки типа ХПТ/ХПТР, а также на машинах радиальной/ротационной ковки.

Изобретение поясняется следующими графическими материалами.

На фиг.1 показана форма образующей переходного участка готовой трубы, изготовленной согласно известным способам, и форма соответствующего участка использованной оправки.

На фиг.2 показана форма образующей переходного участка готовой трубы, изготовленной согласно заявленному способу, и форма соответствующего участка использованной оправки.

На фиг.3 показана заготовка переменного сечения по наружному диаметру и толщине стенки, полученная из трубной заготовки постоянного сечения.

На фиг.4 показана заготовка преимущественно постоянного наружного диаметра и с переменной по длине толщиной стенки.

На фиг.5 показана готовая труба.

Пример реализации заявляемого способа.

В качестве заготовки для формирования трубы переменного поперечного сечения в осевом направлении использовали трубу-заготовку постоянного поперечного сечения с наружным диаметром Do, толщиной стенки So и внутренним диаметром do из сплава циркония с суммарной массовой долей легирующих элементов Nb, Fe, Sn, O от 1,0 до 3,2%, полученную за несколько стадий холодной прокатки.

Проводили прокатку трубной заготовки на участке, составляющем до 0,8 части длины, который соответствует тонкостенному участку готовой трубы, на промежуточный размер с наружным диаметром D1, толщиной стенки S1 порядка 1,3-1,4 мм и промежуточным внутренним диаметром порядка 11,7-11,9 мм (фиг.3). Остальную часть трубной заготовки, соответствующую толстостенному участку готовой трубы, деформации не подвергали. Полученный полуфабрикат, состоящий из деформированной части, соответствующей тонкостенному участку готовой трубы, и части, не подвергавшейся деформации, соответствующей толстостенной части готовой трубы, сопряженных между собой переходным (конусным) участком, подвергали термообработке (рекристаллизационный отжиг) при температуре 600°C с выдержкой в течение 3 часов.

Далее проводили прокатку толстостенного участка трубы с получением заготовки промежуточного размера с постоянным наружным диаметром и переменными толщиной стенки и внутренним диаметром (фиг.4). Полученная заготовка переменного поперечного сечения в осевом направлении имела тонкостенную часть с наружным диаметром Di и толщиной стенки S1 в рекристаллизованном состоянии, а толстостенную с наружным диаметром D1 и толщиной стенки S2 - в холоднодеформированном состоянии. При формировании трубы готового размера использовали ступенчатую оправку, состоявшую из двух преимущественно цилиндрических участков с диаметрами, равными соответствующим внутренним диаметрам готовой трубы, и переходного участка, идентичного по форме переходному участку готовой трубы. Тонкостенный, переходный и толстостенный участки трубы проходили последовательно прокатку на указанной оправке. При этом формирование переходного участка осуществлялось посредством перемещения заготовки вместе с оправкой в осевом направлении подачи.

Готовая труба имела постоянный наружный диаметр D, тонкостенный и толстостенный участки с толщиной стенки S3 и S4 соответственно, соединенные переходным участком (фиг.5).

В результате формировали готовую трубу из промежуточной заготовки переменного сечения с различной степенью накопленной деформации на тонкостенной и толстостенной частях конечной трубы, имеющих различную площадь поперечного сечения, и обеспечивали минимальную разницу степени накопленной деформации. Заключительную термообработку проводили в температурном диапазоне 450-650°С с выдержкой в течение 3 часов до достижения степени рекристаллизации α-фазы готового изделия 60-100%.

После заключительной термообработки получали большую однородность механических свойств, чем при одностадийном формировании профильной трубы из трубы-заготовки постоянного поперечного сечения в осевом направлении.

Кроме того, заявляемый способ позволил получить переходный участок с воспроизводимой и высокой точностью по внутреннему диаметру с кривизной образующей заданной функции при длине менее 100 мм.

Данный способ может быть применен при изготовлении труб переменного сечения из цветных металлов подгруппы титана и сплавов на их основе.

Таблица 1
Механические свойства труб из сплава циркония с суммарной массовой долей легирующих элементов Nb, Fe, Sn, 0 от 1,0 до 3,2%, полученных по прототипу и заявляемому способу
Способ Место пробоотбора Продольное направление Поперечное направление
Тисп.=350±5°С Тисп.=350±5°C
σB, кгс/мм2 σ0,2, кгс/мм2 δ, % σB, кгс/мм2 σ0,2, кгс/мм2 δ, % σB, кгс/мм2 σ0,2, кгс/мм2 δ, % σB, кгс/мм2 σ0,2, кгс/мм2 δ, %
Прототип тонкостенная часть 52 35 40 29 17 45 47 42 26 25 22 32
толстостенная часть 56 41 22 33 24 19 58 50 28 32 28 32
Заявляемый тонкостенная часть 51 37 40 27 18 47 48 42 26 24 21 33
толстостенная часть 51 36 32 28 19 36 56 47 27 27 23 31


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ПОДГРУППЫ ТИТАНА И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ПОДГРУППЫ ТИТАНА И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ПОДГРУППЫ ТИТАНА И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ПОДГРУППЫ ТИТАНА И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ПОДГРУППЫ ТИТАНА И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 19 items.
20.04.2013
№216.012.361a

Способ обработки наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) энергетических реакторов. Осуществляют обработку наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов шлифованием абразивными лентами. На первой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479403
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.08.2013
№216.012.608b

Способ получения чистого ниобия

Изобретение относится к области металлургии тугоплавких редких металлов, в частности к способу получения чистого ниобия. Способ включает восстановление пентаоксида ниобия алюминием и кальцием с получением черновых слитков ниобия, их термическую обработку и последующий многократный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490347
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.01.2014
№216.012.93c5

Способ изготовления прецизионных труб и устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве прецизионных труб из циркония, титана и сплавов на их основе, нержавеющих коррозионно-стойких сталей, используемых на АЭС в качестве конструкционных материалов. Способ включает горячую деформацию гильзы из кованой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503523
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.07.2014
№216.012.db60

Способ изготовления тонкостенных труб с наружными спиральными ребрами и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области изготовления труб со спиральными ребрами на наружной поверхности из различных конструкционных материалов используемых в основном, в теплообменных аппаратах. Способ включает формирование трубы с продольными ребрами и скручивание ее на оправке. Упрощение процесса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521938
Дата охранного документа: 10.07.2014
27.08.2014
№216.012.eef4

Композиция для склеивания металлических изделий

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники, в частности металлических деталей и узлов машин. Композиция для склеивания металлических изделий содержит анаэробный герметик АН-111 и наполнитель - углеродные нанотрубки «Таунит-М». Изобретение обеспечивает сокращение времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526991
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f11d

Способ получения изделия в форме неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция

Изобретение предназначено для снижения энергетических затрат, трудоемкости процесса и минимизации отходов при изготовлении неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция. Способ включает загрузку в контейнер пресса кальция и прессование со сваркой последовательно загружаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527547
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.10.2014
№216.012.ffc6

Установка для получения гранул сплавов центробежным распылением

Изобретение относится к области цветной металлургии. Установка для получения гранул сплавов центробежным распылением расплава содержит печь, герметичный плавильник с плавильным стаканом, герметичную камеру грануляции расплава, диспергатор в виде перфорированного стакана с приводом вращения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531334
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.10.2014
№216.013.0214

Пробоотборник

Изобретение относится к пробоотборнику для сыпучих материалов, например, порошков химически активных металлов с размерами частиц до 15 мм. Пробоотборник содержит цилиндрическую трубу с засыпными окнами, снабженными отбойными козырьками. Засыпные окна пробоотборника выполнены в виде щелевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531930
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.0539

Способ получения гранул кальция

Изобретение относится к металлургии. Кальциевую стружку с толщиной не более среднего размера частиц основной фракции получаемых гранул кальция измельчают последовательно в двух дробилках с вращающимся ротором и удаляют продукты дробления из зоны дробления через отверстия охватывающего ротор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532735
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.01.2015
№216.013.1924

Композиция для покрытия металлических изделий

Изобретение относится к химической и машиностроительной промышленности, касается ремонта техники путем нанесения полимерных покрытий на металлические детали и узлы машин, в частности на посадочные места подшипников в металлических деталях машин. Композиция для покрытия содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537864
Дата охранного документа: 10.01.2015
Showing 1-10 of 15 items.
20.04.2013
№216.012.361a

Способ обработки наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) энергетических реакторов. Осуществляют обработку наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов шлифованием абразивными лентами. На первой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479403
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.08.2013
№216.012.608b

Способ получения чистого ниобия

Изобретение относится к области металлургии тугоплавких редких металлов, в частности к способу получения чистого ниобия. Способ включает восстановление пентаоксида ниобия алюминием и кальцием с получением черновых слитков ниобия, их термическую обработку и последующий многократный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490347
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.01.2014
№216.012.93c5

Способ изготовления прецизионных труб и устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве прецизионных труб из циркония, титана и сплавов на их основе, нержавеющих коррозионно-стойких сталей, используемых на АЭС в качестве конструкционных материалов. Способ включает горячую деформацию гильзы из кованой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503523
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.07.2014
№216.012.db60

Способ изготовления тонкостенных труб с наружными спиральными ребрами и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области изготовления труб со спиральными ребрами на наружной поверхности из различных конструкционных материалов используемых в основном, в теплообменных аппаратах. Способ включает формирование трубы с продольными ребрами и скручивание ее на оправке. Упрощение процесса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521938
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.09.2014
№216.012.f11d

Способ получения изделия в форме неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция

Изобретение предназначено для снижения энергетических затрат, трудоемкости процесса и минимизации отходов при изготовлении неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция. Способ включает загрузку в контейнер пресса кальция и прессование со сваркой последовательно загружаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527547
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.10.2014
№216.012.ffc6

Установка для получения гранул сплавов центробежным распылением

Изобретение относится к области цветной металлургии. Установка для получения гранул сплавов центробежным распылением расплава содержит печь, герметичный плавильник с плавильным стаканом, герметичную камеру грануляции расплава, диспергатор в виде перфорированного стакана с приводом вращения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531334
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.10.2014
№216.013.0214

Пробоотборник

Изобретение относится к пробоотборнику для сыпучих материалов, например, порошков химически активных металлов с размерами частиц до 15 мм. Пробоотборник содержит цилиндрическую трубу с засыпными окнами, снабженными отбойными козырьками. Засыпные окна пробоотборника выполнены в виде щелевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531930
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.0539

Способ получения гранул кальция

Изобретение относится к металлургии. Кальциевую стружку с толщиной не более среднего размера частиц основной фракции получаемых гранул кальция измельчают последовательно в двух дробилках с вращающимся ротором и удаляют продукты дробления из зоны дробления через отверстия охватывающего ротор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532735
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.03.2015
№216.013.3220

Способ контроля основных компонентов хлоралюминатного расплава

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для автоматического или экспресс-анализа в лабораторных или промышленных условиях. Способ контроля основных компонентов хлоралюминатного расплава включает определение мольного соотношения этих компонентов в жидком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544307
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.06.2015
№216.013.5583

Способ оценки стойкости против межкристаллитной коррозии сталей и сплавов

Изобретение может быть использовано для испытаний нержавеющих сталей и сплавов на устойчивость к межкристаллитной коррозии (МКК) с целью прогнозирования их поведения в агрессивных средах, оказывающих коррозионное воздействие на металлы. Способ включает изготовление и подготовку образцов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553412
Дата охранного документа: 10.06.2015
+ добавить свой РИД