×
10.11.2014
216.013.04fc

СПОСОБ КРИП-ОТЖИГА ТИТАНОВОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002532674
Дата охранного документа
10.11.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для правки листового проката в процессе отжига под постоянной нагрузкой, преимущественно крупногабаритных листов и плит из титановых сплавов. Способ крип-отжига титанового листового проката включает установку садки, состоящую из одного или нескольких листовых изделий, на стальную подогреваемую плиту установки вакуумной правки, создание разряжения в рабочем пространстве установки при одновременном равномерном нагружении внешней наружной поверхности садки, нагрев до температуры отжига, выдержку и охлаждение. Охлаждение проводят с промежуточной ступенью при температуре на ступени 220±20°С с выдержкой от 1 до 5 часов. Обеспечивается стабильность форм поверхности листового проката из титановых сплавов. 1 з.п. ф-лы.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для правки листового проката в процессе отжига под постоянной нагрузкой (крип-отжиг) преимущественно крупногабаритных листов и плит из титановых сплавов, применяемых, например, в авиации, кораблестроении, машиностроении и химической промышленности.

Высокие требования по геометрии при производстве листовых полуфабрикатов, в частности требования к неплоскостности, реализуются в изобретении, используя эффект ползучести (крипа) - медленное нарастание во времени пластической деформации материала при силовых воздействиях меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Ползучесть сопровождается релаксацией напряжений. Она свойственна практически всем конструкционным материалам во всем диапазоне температур.

Оптимальным является совмещения отжига с крип-правкой, который проводится либо в колпаковых электрических печах под нагрузкой, создаваемой стальными плитами, либо в установке вакуумной крип-правки. Это радикально снижает время технологической операции правки. Также процесс крип-отжига позволяет за счет медленного охлаждения избежать возникновения больших внутренних напряжений, что очень важно для избежания искривления плит при их последующей механической обработке.

Как известно, титан существует в двух стабильных аллотропических модификациях - высокотемпературной с объемно-центрированной кубической решеткой β и низкотемпературной гексагональной α. В сплавах титана в зависимости от легирования могут присутствовать обе фазы уже при комнатной температуре. В процессе нагрева от комнатной температуры до температуры полиморфного превращения Тпп происходит увеличение количества β-фазы до 100%. При охлаждении от температуры полиморфного превращения Тпп до комнатной температуры в сплаве происходит обратное изменение соотношения этих фаз. Крип-отжиг, как правило, производится при температуре около 800°С. В зависимости от типа сплава процентное содержание β - фазы при данной температуре может составлять от 10% до 100%.

Указанные структурные превращения сопровождаются объемными изменениями титанового сплава. Кроме того, в процессе охлаждения особенно в температурном интервале 300-400°С при превращении β→α аблюдается появление промежуточной нестабильной ω-фазы. Если полиморфное превращение β↔α сопровождается небольшим по величине объемным эффектом, который, по оценкам различных авторов, составляет около 0,15%, то при превращении β→ω объемный эффект составляет порядка 0,9-1,2%. При этом надо учитывать, что даже незначительные локализованные изменения объема металла приводят к возникновению внутренних напряжений, которые могут суммироваться случайным образом в процессе охлаждения и вызывать возвратные деформации, приводящие к искажению наружных геометрических форм изделия.

Величина деформации в определенный момент времени является величиной постоянной и представляет сумму, состоящую из деформации возврата (упругой деформации) и деформации ползучести. Деформация ползучести все время увеличивается, а суммарная деформация остается постоянной; отсюда следует, что уменьшается первое слагаемое -деформация возврата, которая связана с напряжением по закону Гука (напряжение, возникающее в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации). Это означает, что рост деформации ползучести приводит к уменьшению напряжения. В частности при крип-отжиге титанового листового проката, в процессе охлаждения необходимо создать условия, при которых происходит релаксация внутренних напряжений за счет увеличения деформации ползучести и уменьшения деформации возврата.

Известен способ крип-отжига титанового листового проката, включающий установку садки, состоящей из одного или нескольких листовых изделий, на стальную подогреваемую плиту, создание разряжения в рабочем пространстве при одновременном равномерном нагружении верхней наружной поверхности садки, нагрев до температуры отжига, выдержку и принудительное охлаждение в условиях разряжения (Патент РФ №2357827, МПК B21D 1/00, публ. 10.06.2009) - прототип.

Использование данного изобретения позволяет провести высококачественную правку листов на стадии отжига, которая позволяет исключить или свести к минимуму механическую обработку поверхности листовых изделий из титановых сплавов.

Существенным недостатком известного способа является то, что в нем не учитываются фазовые превращения при охлаждении, свойственные титановым сплавам, результатом которых являются объемные изменения металла и возникновения внутренних напряжений. В технологии не предусмотрены необходимые временные и температурные режимы охлаждения, позволяющие в достаточной мере трансформировать возникающую возвратную деформацию в деформацию релаксации. Поэтому процесс не стабилен и в процессе крип-правки, по данному способу, наблюдались отдельные случаи превышение величины поля допуска листового полуфабриката по неплоскостности в 2 и более раза.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение стабильности форм поверхности листового проката из титановых сплавов.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в регламентации тепловых и временных режимов крип-отжига на стадии охлаждения, при которых отношение деформации ползучести к деформации возврата увеличится, а внутреннее напряжение в изделиях листового проката снижается до величин, гарантирующих получение продукции с неплоскостностью, находящейся в пределах допуска.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе крип-отжига титанового листового проката, включающего установку садки, состоящую из одного или нескольких листовых изделий, на стальную подогреваемую плиту, создание разряжения в рабочем пространстве при одновременном равномерном нагружении внешней наружной поверхности садки, нагрев до температуры отжига, выдержку и охлаждение, охлаждение производится с промежуточной ступенью при температуре на ступени 220±20°С с выдержкой от 1 до 5 часов.

Погрешности формы изделий листового проката могут быть уменьшены дополнительным введением промежуточных ступеней охлаждения с интервалом температур 150-400°С между ступенями, начиная с температуры отжига, и выдержкой на каждой ступени от 1 до 5 часов.

В процессе нагрева листового проката до температуры отжига в районе 800°С и более в структуре происходят фазовые изменения - в зависимости от типа сплава процентное содержание β - фазы при данной температуре может составлять от 10% до 100%. Соответственно локальные изменения размеров зерен, связанных с полиморфными превращениями β↔α и β↔ω, могут составлять 0,15-1,2%. Вследствие этого возникающие напряжения могут суммироваться случайным образом и вызвать деформацию, состоящей из возвратной деформации и деформации ползучести. Значительная возвратная деформация после снятия нагрузки может вызвать изменения формы изделий, превышающие допустимые. Введение промежуточной ступени охлаждения с выдержкой от 1 до 5 часов при температуре 220±20°С позволяет трансформировать возвратную деформацию в деформацию ползучести, что гарантирует сохранения формы изделия, подвергнутого крип-отжигу. При данном температурном режиме фазовые изменения становятся незначительными и не создают значительных напряжений, при этом накопленная величина ползучести металла, при данной температуре и выдержке позволяет уменьшить величину возвратной деформации до приемлемого уровня.

При значительной составляющей β-фазы в сплаве, а также в зависимости от геометрических размеров изделия необходимо вводить дополнительные ступени охлаждения с интервалом температур 150-400°С между ступенями, начиная с температуры отжига, и выдержкой на каждой ступени от 1 до 5 часов

Температурные интервалы между ступенями, а также их температура подбирается опытным путем.

Промышленная применимость изобретения подтверждается конкретным примером его выполнения.

Проводился крип-отжиг (совмещенный с крип-правкой) плит сплава 6AL4V размером готового изделия 6,858×1828,8x3251,2 (размер на операции 7,3×1835×3700). Садка состояла из 4-х плит.

Результаты контроля неплоскостности до крип-отжига:

Плита №1 максимальная неплоскостность 16,0 мм;

Плита №2 максимальная неплоскостность 19,5 мм;

Плита №3 максимальная неплоскостность 7,0 мм;

Плита №4 максимальная неплоскостность 15,0 мм.

Крип-отжиг выполнялся на установке вакуумной правки плит и листов, габаритные размеры подкладной плиты 1880x3900 мм. Температура крип-отжига 720°С, выдержка 10 часов, охлаждение с печью в течение 48 часов до температуры 200±10°С, с выдержкой в течение 5 часов. Далее металл охлаждался до 120°С в течение 40 часов.

Результаты контроля неплоскостности после крип-отжига:

Плита №1 максимальная неплоскостность 5,0 мм;

Плита №2 максимальная неплоскостность 3,5 мм;

Плита №3 максимальная неплоскостность 4,0 мм;

Плита №4 максимальная неплоскостность 5,0 мм.

Неплоскостность была сосредоточена на концах плит. После подрезки плит в размер по длине неплоскостность не превышала 1,8 мм. Данная неплоскостность оказалась достаточной для дальнейшего шлифования плит на оборудовании заказчика.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 82.
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
№216.012.3269

Способ изготовления тонких листов из труднодеформируемых титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к пластической деформации металлов, в частности к способам изготовления тонких листов из (α-β)-, псевдо-β, β-титановых сплавов. Способ изготовления тонких листов из труднодеформируемых титановых сплавов включает подготовку под прокатку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478448
Дата охранного документа: 10.04.2013
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
10.06.2013
№216.012.48a4

Способ изготовления тонких листов из псевдо-бета-титановых сплавов

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов методом холодной прокатки из высокопрочных псевдо-β-титановых сплавов, которые могут быть использованы в аэрокосмической, химической отраслях промышленности, машиностроении, медицине и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484176
Дата охранного документа: 10.06.2013
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
10.09.2013
№216.012.6804

Способ изготовления плит из двухфазных титановых сплавов

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к термомеханической обработке двухфазных титановых сплавов в процессе получения толстых листов и плит. Способ включает горячее деформирование слитка в сляб, горячую прокатку и последующую термическую обработку плит, где горячее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492275
Дата охранного документа: 10.09.2013
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
Показаны записи 1-10 из 49.
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
№216.012.3269

Способ изготовления тонких листов из труднодеформируемых титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к пластической деформации металлов, в частности к способам изготовления тонких листов из (α-β)-, псевдо-β, β-титановых сплавов. Способ изготовления тонких листов из труднодеформируемых титановых сплавов включает подготовку под прокатку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478448
Дата охранного документа: 10.04.2013
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
10.06.2013
№216.012.48a4

Способ изготовления тонких листов из псевдо-бета-титановых сплавов

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов методом холодной прокатки из высокопрочных псевдо-β-титановых сплавов, которые могут быть использованы в аэрокосмической, химической отраслях промышленности, машиностроении, медицине и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484176
Дата охранного документа: 10.06.2013
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
10.09.2013
№216.012.6804

Способ изготовления плит из двухфазных титановых сплавов

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к термомеханической обработке двухфазных титановых сплавов в процессе получения толстых листов и плит. Способ включает горячее деформирование слитка в сляб, горячую прокатку и последующую термическую обработку плит, где горячее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492275
Дата охранного документа: 10.09.2013
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
+ добавить свой РИД