×
18.05.2019
219.017.5b92

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ (α+β)-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002468882
Дата охранного документа
10.12.2012
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении методом горячего деформирования промежуточных заготовок из титановых сплавов. Заготовку, полученную путем деформирования слитка после его нагрева до температуры на 100÷200°C выше температуры полиморфного превращения, деформируют в заготовку квадратного сечения. Деформирование производят после нагрева заготовки до температуры на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения. Далее проводят рекристаллизационную обработку методом нагрева до температуры на 50-100°C выше температуры полиморфного превращения и осадки в торец с уковом 1,3÷1,4 с последующим охлаждением в воде. Окончательное деформирование заготовки осуществляют за несколько переходов с величиной однократного укова 1,5÷2,0 после нагрева заготовки до температуры на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения. Величина суммарного укова при окончательном деформировании составляет 5,0÷6,0. В результате обеспечивается получение промежуточных заготовок с однородной регламентированной структурой, уменьшение затрат за счет сокращения количества нагревов и кузнечных операций, снижение энерго-силовых параметров деформирования. 1 пр., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления методом горячего деформирования промежуточных заготовок из титановых сплавов, преимущественно предназначенных для изготовления роторных деталей авиадвигателей.

Известен способ производства промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, включающий ковку слитка за несколько переходов при температуре β-области, промежуточную ковку прутка при температурах (α+β) и β-области, окончательное деформирование прутка при температурах (α+β)-области (Александров В.К. и др. Титановые сплавы. Полуфабрикаты из титановых сплавов. М.: ВИЛС, 1996, с.184-186).

Недостатками известного способа являются структурная неоднородность из-за захолаживания металла в процессе ковки, неравномерность деформации и наличие зон затрудненной деформации.

Известен способ производства промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, включающий операцию деформирования слитка при температурах β-области и комбинированные операции деформирования заготовки при температурах (α+β) и β-областей (патент РФ №2266171, 2005 г.) - прототип.

Недостатками известного способа являются неоднородность макроструктуры в пределах одного сечения, большое количество нагревов, особенно при окончательном деформировании при температурах (α+β)-области, что существенно снижает производительность процесса. Кроме того, для получения промежуточных заготовок по известному способу требуется кузнечно-прессовое оборудование значительной мощности, которое позволяет проводить всестороннюю ковку слитка при температурах (α+β)-области.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа получения промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, позволяющего повысить производительность процесса, расширить парк используемого кузнечно-прессового оборудования, а также повысить однородность макро- и микроструктуры по всему объему изготавливаемого материала.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является получение промежуточных заготовок с однородной регламентированной структурой, уменьшение затрат за счет сокращения количества нагревов и кузнечных операций, снижение энергосиловых параметров деформирования.

Указанный технический результат достигается тем, в способе изготовления промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, включающем комбинированные операции деформирования слитка при температурах β-области и операции деформирования заготовки при температурах (α+β) и β-областей, заготовку, предварительно деформированную после нагрева до температуры на 100÷200°C выше температуры полиморфного превращения, деформируют в заготовку квадратного сечения после ее нагрева до температуры на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения, проводят рекристаллизационную обработку методом нагрева до температуры на 50÷100°C выше температуры полиморфного превращения и осадки в торец с уковом 1,3÷1,4 и последующим охлаждением в воде, а окончательное деформирование заготовки в заданный размер осуществляют за несколько переходов с величиной однократного укова 1,5÷2,0 после нагрева заготовки до температуры на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения, при этом величина суммарного укова при окончательном деформировании составляет 5,0÷6,0.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Ковка слитка в пруток при температуре β-области после нагрева на 100÷200°C выше температуры полиморфного превращения на первых проходах разрушает литую структуру. Первая ковка в (α+β)-области после нагрева заготовки на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения разрушает большеугловые границы зерен. Последующий нагрев заготовки, предварительно деформированной в (α+β)-области, на 50÷100°C выше температуры полиморфного превращения и дальнейшая деформация заготовки сопровождается рекристаллизацией с измельчением зерна.

По известному способу рекристаллизационную обработку проводят методом нагрева и протяжки, при этом осуществляется деформация преимущественно поверхностных слоев заготовки, что не позволяет равномерно проработать весь объем металла, в частности центральных слоев заготовки. Кроме того, при протяжке деформирование заготовки совершается поступательно, т.е. выполняется последовательное обжатие части объема металла, что приводит к снижению температуры и повышению сопротивления деформации материала, и, следовательно, вызывает различие температурно-скоростных параметров в начале и конце операции. Все указанные факторы не позволяют в полной мере стабилизировать получение однородной структуры по всему сечению и объему промежуточных заготовок, особенно крупногабаритных - диаметром свыше 300 мм.

В отличие от прототипа рекристаллизационную обработку в предлагаемом изобретении осуществляют методом нагрева до температуры на 50÷100°C выше температуры полиморфного превращения и осадки заготовки квадратного сечения в торец с уковом 1,3÷1,4 и последующим охлаждением в воду.

Проведение осадки позволяет равномерно и единовременно деформировать весь объем заготовки, сохранить однородность деформации без значительных изменений температурно-скоростных параметров процесса, что благоприятно влияет в дальнейшем на равномерность и стабильность размера получаемого макрозерна. Полученную после рекристаллизационной обработки структуру фиксируют с помощью быстрого охлаждения в воде.

Заготовка квадратного сечения по сравнению с заготовкой круглого сечения обладает большей устойчивостью и жесткостью, что позволяет значительно снизить бочкообразование при осадке и достигнуть однородности деформации.

Осадка с величиной укова менее 1,3 недостаточна для полной рекристаллизации и проработки всего объема заготовки. При величине укова более 1,4 возможно значительное бочкообразование на образующей поверхности заготовки, что приводит к необходимости проведения дополнительных кузнечных операций по выравниванию образующей поверхности.

Окончательная деформация заготовки в (α+β)-области после нагрева заготовки на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения с однократными уковами 1,5÷2,0 и суммарным уковом 5,0÷6,0 изменяет структуру металла на (α+β)-деформированную и приводит к разрушению большеугловых границ β-зерен, что обеспечивает формирование однородной мелкозернистой микроструктуры.

Величину единовременных уковов необходимо поддерживать в интервале значений 1,5÷2,0. При превышении величины укова значения 2,0 длительность операции ковки увеличивается, что приводит к существенным различиям температурно-скоростных параметров в процессе деформирования металла. В случае если величина укова менее 1,5, возрастает количество нагревов, следовательно, увеличивается размер α-фазы, что приводит к возрастанию уровня структурных шумов при проведении УЗК и возможному невыполнению условий спецификации.

Величина суммарного укова при окончательном деформировании после нагрева до температур (α+β)-области составляет 5,0÷6,0. Окончательное деформирование с величиной суммарного укова менее 5 не позволяет получить заданный тип микроструктуры, в полной мере удовлетворяющий требованиям спецификации. Величина суммарного укова свыше 6,0 снижает общую эффективность процесса, увеличивая количество переходов без значительного изменения металлургического качества промежуточных заготовок.

Пример конкретного выполнения изобретения

Слиток диаметром 940 мм, длиной 2500 мм и массой 8000 кг из сплава TA6V с температурой полиморфного превращения (Тпп) 1008°C нагревали до температуры β-области, равной 1150°C (на 142°C выше Тпп), проводили осадку и протяжку слитка с суммарным уковом 2,5. Далее после нагрева заготовки до температуры (α+β)-области 968°C (на 40°C ниже Тпп) осуществляли протяжку с величиной укова 1,5 на квадратное сечение стороной 650 мм и рубку заготовки на две равные части. После этого проводили рекристаллизационную обработку методом нагрева заготовок до температуры β-области, равной 1070°C (на 62°C выше Тпп) и проведением осадки с уковом 1,33 и последующим охлаждением заготовок в воде.

Далее выполняли нагрев заготовки до температуры 968°C (на 40°C ниже Тпп). Окончательное деформирование осуществляли через квадратное и восьмигранное сечение с уковами 1,93; 1,71; 1,77 за один переход (соответственно 1, 2, и 3 протяжки). После чего выполнили промежуточный структурный отжиг и последующую калибровку для получения кованой заготовки диаметром 350 мм. Суммарный уков после окончательного деформирования составил 5,84. Затем заготовки обточили на диаметр 330 мм, подвергли ультразвуковому контролю иммерсионным методом (диаметр плоскодонного отражателя 1,2 мм) и исследованию структуры. Полученные результаты исследований приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления промежуточных заготовок, по сравнению с известным, позволяет улучшить качество металла в части получения регламентированной макро- и микроструктуры с сохранением уровня структурных шумов при ультразвуковом контроле обточенной заготовки, снизить затраты за счет уменьшения количества нагревов и кузнечных операций, а также позволяет применять для получения промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов оборудование меньшей мощности.

Способ изготовления промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, включающий комбинированные операции предварительного деформирования слитка при температурах β-области и операции деформирования заготовки при температурах (α+β)- и β-областей, отличающийся тем, что заготовку, полученную предварительным деформированием после нагрева слитка до температуры на 100÷200°С выше температуры полиморфного превращения, деформируют в заготовку квадратного сечения после ее нагрева до температуры на 20÷60°С ниже температуры полиморфного превращения, проводят рекристаллизационную обработку методом нагрева заготовки до температуры на 50÷100°C выше температуры полиморфного превращения и осадки в торец с уковом 1,3÷1,4 и последующим охлаждением в воде и осуществляют окончательное деформирование заготовки в заданный размер за несколько переходов с величиной однократного укова 1,5÷2,0 после нагрева заготовки до температуры на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения, при этом величина суммарного укова при окончательном деформировании составляет 5,0÷6,0.
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
10.11.2013
№216.012.7ccc

Способ технологического испытания листов из титановых сплавов при глубокой вытяжке и устройство для его осуществления

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497621
Дата охранного документа: 10.11.2013
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
Showing 1-10 of 10 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
20.02.2019
№219.016.bf04

Способ получения расходуемого электрода

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, в т.ч. слитков титана и его сплавов. Способ включает заливку твердой металлической составляющей жидким металлом. В качестве твердой металлической составляющей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002313590
Дата охранного документа: 27.12.2007
29.03.2019
№219.016.f0e9

Способ изготовления цельнокатаных колец из жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении колец из жаропрочных никелевых сплавов. Кованую кольцевую заготовку нагревают и подвергают горячей раскатке в условиях, близких к изотермическим. Раскатку осуществляют за несколько непрерывно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002349410
Дата охранного документа: 20.03.2009
29.03.2019
№219.016.f231

Способ получения слитка металла

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при вакуумно-дуговой гарнисажной плавке металлов, например титана и его сплавов. В объеме тигля с гарнисажем создают знакопеременное магнитное поле электромагнитом, магнитопроводом которого служат ферромагнитный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002385957
Дата охранного документа: 10.04.2010
19.04.2019
№219.017.2c0c

Сплав на основе титана

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к созданию современных титановых сплавов, обладающих высокой степенью универсальности. Предложен сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%: алюминий - 4,0-6,0; ванадий - 4,5-6,0; молибден - 4,5-6,0; хром - 2,0-3,6; железо -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002283889
Дата охранного документа: 20.09.2006
29.04.2019
№219.017.3ef2

Способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков титановых сплавов

Изобретение относится к металлургии, в частности к полунепрерывному прессованию расходуемых электродов из высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, с последующей выплавкой из них крупногабаритных слитков. В способе последняя порция шихты запрессовывается одновременно с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002284360
Дата охранного документа: 27.09.2006
18.05.2019
№219.017.54ce

Способ полунепрерывного прессования расходуемого электрода и матрица для его осуществления

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам полунепрерывного прессования расходуемых электродов и матрице для изготовления указанных электродов. Способ полунепрерывного прессования расходуемого электрода включает засыпку шихты в цилиндрическо-коническую матрицу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002291030
Дата охранного документа: 10.01.2007
19.06.2019
№219.017.8458

Сплав на основе титана

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе титана, используемым для изготовления высокопрочных и высокотехнологичных изделий. Сплав на основе титана состоит из алюминия, ванадия, молибдена, железа, кислорода. При этом компоненты сплава взяты в следующем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002269584
Дата охранного документа: 10.02.2006
19.06.2019
№219.017.86b6

Способ изготовления лопаточных заготовок

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению на гидравлических трубопрофильных прессах заготовок для производства лопаток турбин, а также других типов роторных лопаток или лопастей статора для турбомашин или пропеллеров преимущественно из титановых сплавов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002381083
Дата охранного документа: 10.02.2010
24.10.2019
№219.017.d9fa

Способ изготовления крупногабаритной кольцевой детали газотурбинного двигателя из жаропрочного сплава на никелевой основе

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении изделий типа деталей корпуса статора газотурбинного двигателя из жаропрочного сплава на никелевой основе. Слиток вакуумного дугового переплава диаметром 500 мм осаживают. Затем производят прошивку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703764
Дата охранного документа: 22.10.2019
+ добавить свой РИД