×
03.07.2018
218.016.69c2

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСКАТНЫХ КОЛЕЦ С РЕГУЛЯРНОЙ МИКРОСТРУКТУРОЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам раскатки заготовки в виде кольца. Раскатку заготовки осуществляют роликовыми инструментами. Вначале роликовым инструментом формируют регулярный микрорельеф поверхности за счет микрорельефа на его рабочей поверхности, а затем выглаживают поверхность микрорельефа его вдавливанием в поверхностный слой материала роликовым инструментом с гладкой рабочей поверхностью. В результате повышаются эксплуатационные характеристики раскатного кольца. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам раскатки предварительно нагретой заготовки в виде кольца с мелкозернистой структурой, и может быть использовано при производстве профильных кольцевых заготовок, в частности в авиадвигателестроении.

Известен способ раскатки кольцевых заготовок (а.с. СССР №373997, МПК B21H 1/06, опубл. 30.07.85 г.), включающий деформирование исходной заготовки вращающимися и перемещающимися в радиальном направлении наружным и внутренним раскатными валками с профилированными рабочими поверхностями, соответствующими наружной и внутренней поверхностям готового изделия, причем наружная и внутренняя поверхности заготовки имеют профили, соответствующие профилированным рабочим поверхностям соответственно внутреннего и наружного валков. При использовании такой заготовки раскатка осуществляется не путем обжима всего поперечного сечения заготовки, а изгибом ее осевого сечения в зоне с наименьшей толщиной сечения.

Недостатком способа является его неприменимость к высоколегированным труднодеформируемым металлам и сплавам.

Известен также способ изготовления колец, при котором полую заготовку раскатывают между нажимным и опорным радиальными валками при радиальном перемещении торцевых валков от центра заготовки к ее наружной поверхности, причем это перемещение осуществляют прерывисто, а перед каждым перемещением торцевые валки разводят. В результате такой обработки исключается возможность возникновения эллипсности прокатываемого кольца и таким образом повышается качество кольца (а.с. СССР №1214296, МПК B21H 1/06, опубл. 28.02.86 г.).

Недостатком способа является сложность процесса обработки и невозможность его использования для жаропрочных труднодеформируемых сплавов.

Известен способ изготовления кольцевых заготовок из стареющих жаропрочных материалов (а.с. СССР №1054990, МПК B21H 1/00, опубл. 20.02.1995 г.), при котором заготовку нагревают до температуры гомогенного состояния, затем охлаждают со скоростью 1-3 град/мин до температуры на 40-100°C ниже температуры полного растворения γ'-фазы, а раскатку производят в условиях, близких к изотермическим. Указанный способ позволяет повысить деформируемость стареющих сплавов при раскатке кольцевых заготовок за счет расширения температурного интервала, повышенной пластичности, а также за счет обеспечения деформации в условиях, близких к изотермическим.

Недостатком способа является низкая производительность и сложность техпроцесса в связи с невозможностью обеспечения высоких степеней деформации за один технологический переход.

Наиболее близким к предложенному является способ изготовления кольцевых деталей, при котором заготовку в виде кольца из материала с мелкозернистой структурой подвергают горячей деформации раскаткой путем обжатия торцевых и поверхностей вращения роликовым инструментом, причем внутренняя поверхность вращения обжимается роликом, ширина которого не превышает ширину заготовки, а наружная и торцевые поверхности - по меньшей мере двумя подвижными роликами, образующими с вышеуказанным роликом калибр, уменьшающийся в соответствии с величиной обжатия заготовки, причем горячую деформацию производят инструментом, нагретым на 50-200°C ниже, чем заготовка (заявка РФ №99106214, МПК B21H 1/00, опубл. 20.01.2001 г.).

Недостатком ближайшего аналога является низкая производительность и качество обработки по причине низких скоростей.

Задачей изобретения является повышение качества раскатываемых изделий и производительности обработки за счет интенсивного измельчения структуры материала заготовки.

Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик изделий, заготовкой для которых является раскатное кольцо.

Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления металлических колец из заготовок с регулярной структурой материала поверхностного слоя, включающем раскатку заготовки в виде кольца, согласно изобретению раскатку заготовки проводят роликовыми инструментами, осуществляя вначале формирование регулярного микрорельефа поверхности за счет регулярного микрорельефа на рабочей поверхности роликового инструмента, а затем выглаживают поверхность микрорельефа его вдавливанием в поверхностный слой материала роликовым инструментом с гладкой рабочей поверхностью.

Кроме того, согласно изобретению рисунок микрорельефа может быть выполнен в виде сот с размером описанной окружности, кратной величине окружности, описанной вокруг средней величины зерна исходного материала заготовки.

Кроме того, согласно изобретению раскатку заготовки могут проводить в регулируемых термомеханических условиях созданием в материале заготовки объемно-напряженного состояния, приводящего к интенсивному измельчению структуры материала, причем внутреннюю поверхность вращения заготовки обжимают роликом, ширина которого не превышает ширину заготовки, а наружную и боковую поверхности - оправкой, образующей с вышеуказанным роликом калибр, уменьшающийся в соответствии с величиной обжатия заготовки.

Кроме того, согласно изобретению раскатку проводят при нагреве заготовки в виде кольца и ее горячее деформирование - раскаткой путем обжатия роликовым инструментом, нагретым до температуры на 50-200°C ниже температуры заготовки.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена форма получаемого раскатного кольца с диаметрами Драс готового раскатного кольца и Дзаг предварительной заготовки перед раскаткой, имеющих отношение Драсзаг≤1,5-2. На фиг. 2 изображена возможная форма раскатного кольца, получаемая при совместном действии раскатных роликов, образующих замкнутую полость. На фиг. 3 изображена возможная форма раскатного кольца в случае, когда формообразующие ролики имеют профиль, повторяющий общий контур детали.

Способ осуществляется следующим образом. Исходную кольцевую заготовку с мелкозернистой не упорядоченной структурой устанавливают между оправкой и деформирующим роликом, имеющим регулярный микрорельеф, выполненный в виде сот. Также имеется деформирующий "выглаживающий ролик", расположенный сразу же после деформирующего ролика с регулярным микрорельефом на поверхности контакта с заготовкой в направлении вращения заготовки при раскатке, поверхность контакта которого упрочнена с помощью имеющегося на нем цементированного слоя, при этом данный ролик не имеет регулярного микрорельефа, выполненного в виде сот. При вращении заготовка поддерживается упорами, которые, в свою очередь, также выполняют роль выглаживающего ролика. Внутренняя поверхность вращения заготовки обжимается деформирующим и "выглаживающим" роликами, ширина которых не превышает ширину заготовки, а наружная и боковые поверхности - оправкой, имеющей регулярный микрорельеф, выполненный в виде сот, образующей с вышеуказанным роликом-инструментом калибр, уменьшающийся в соответствии с величиной обжатия заготовки. Данный способ раскатки применим для раскатки относительно небольших диаметров колец простой конфигурации, например для Драсзаг≤1,5-2 (фиг. 1), а для больших раскатываемых размеров при Драсзаг>2, где Драс - диаметр раскатанной заготовки, Дзаг - диаметр раскатываемой заготовки (предзаготовки), необходимо обеспечить правильность формы раскатываемого кольца дополнительными приемами, охлаждая инструмент (создавая градиент температуры), в частности осуществляя раскатку роликовыми инструментами, форма которых при их совместном действии образует замкнутую полость (фиг. 2), которая ограничивает течение материала заготовки со всех сторон в связке с выступами и углублениями на роликах, повторяющих контур заготовки профильной формы (фиг. 3).

Пример конкретной реализации способа

Осуществление раскатки заготовки, имеющей ступенчатый профиль с наружными диаметрами 250; 245; 225 мм, с внутренними диаметрами 232; 211; 180 мм, шириной 50 мм, материал заготовки - Сталь 20.

Для этого берут трубную заготовку по ГОСТ 8732-78 с наружным диаметром 219 мм, толщиной стенки 25 мм, шириной 43 мм. Заготовку устанавливают между профильными деформирующим и выглаживающим роликами и оправкой, имеющими регулярный микрорельеф. Валками прижимают заготовку к оправке первоначально усилием 5-10 т. После прохождения валками половины расстояния до окончания процесса раскатки постепенно увеличивают усилие до 45 т.

Под действием усилия заготовка раскатывается по диаметру и вкатывается между роликами и оправкой, при этом формируется поперечное сечение заготовки. После достижения заготовкой заданных форм и размеров ролики отводят, раскатанную заготовку снимают.

При поэтапном охлаждении инструмента (с плавным увеличением разницы температур между инструментом и заготовкой после определенной подачи или увеличения оборотов) от 50 до 250°C обеспечивается вначале "мягкая" схема деформации, при которой поверхностные слои заготовки охлаждаются, и деформация, преимущественно сдвигового характера, передается на более глубокие слои заготовки с последующим ее "ужесточением", когда разница температуры достигает максимальной величины, а толщина заготовки становится минимальной, обеспечивающим формирование субмикрокристаллического состояния равномерно по всему объему. Поэтапное снижение температуры в процессе раскатки обеспечивает поэтапное измельчение структуры материала и тем самым позволяет увеличивать скорость деформации, что, в свою очередь, положительно влияет на создание на поверхности заготовки упрочняющего послойного микрорельефа.

Благодаря указанному приему производится не только интенсивная деформация материала заготовки в локальной области, создающая регулярный микрорельеф, но и создаются условия для его дальнейшей деформационной обработки за счет упорядочивания структуры материала. В конкретном случае деформация не распределяется, а сосредотачивается в определенной зоне в замкнутом объеме. Поэтому в ней существенно быстрее, чем при любой деформации, достигается необходимая для рекристаллизации плотность дислокации. Следовательно, именно в этом объеме заготовки достигаются требуемые структурные изменения - деформации участка благодаря применению комбинации деформирующих роликов, включая деформацию с определенным градиентом температуры, а также возможности варьирования геометрическими размерами участка, величиной и направлением преимущественного развития деформации, применение профильных роликов, имеющих выступы и углубления в своей форме.

Итак, в результате получения раскатного кольца описываемым способом происходит повышение качества изделий и производительности обработки за счет интенсивного измельчения структуры материала заготовки. При этом повышаются эксплуатационные характеристики изделий, получаемых из раскатных колец, обработанных предложенным способом.


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСКАТНЫХ КОЛЕЦ С РЕГУЛЯРНОЙ МИКРОСТРУКТУРОЙ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСКАТНЫХ КОЛЕЦ С РЕГУЛЯРНОЙ МИКРОСТРУКТУРОЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 146.
26.08.2017
№217.015.edc7

Способ изготовления комбинированной полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава заключается в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628843
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0b8

Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к способу диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройству для диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя. Техническим результатом является повышение достоверности и быстродействия определения начала помпажа на всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638896
Дата охранного документа: 18.12.2017
19.01.2018
№218.016.02c3

Способ управления стартер-генератором, интегрированным в газотурбинный двигатель, при коротком замыкании

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в авиационных стартер-генераторах, интегрированных в авиационный газотурбинный двигатель. Технический результат: стабильная работа системы защиты от короткого замыкания в стартер-генераторе при высокой температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630285
Дата охранного документа: 06.09.2017
19.01.2018
№218.016.05f3

Электропривод летательного аппарата (варианты)

Группа изобретений относится к авиакосмическим летательным аппаратам. Электропривод для летательного аппарата содержит корпус, шарико-винтовую пару, состоящую из гайки и винта, аксиальный подшипник, электродвигатель, зубчатую передачу, датчик положения ротора, демпфер и систему управления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630966
Дата охранного документа: 15.09.2017
19.01.2018
№218.016.0c45

Форсунка с ультразвуковым излучателем

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная форсунка для ДВС, содержащая составной корпус 1 с топливным каналом высокого давления 7, распылитель 3 с иглой 2, штангу 5. В верхней части корпуса 1 форсунки закреплен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632639
Дата охранного документа: 06.10.2017
20.01.2018
№218.016.10cf

Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа, в медицине и других отраслях промышленности. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633867
Дата охранного документа: 18.10.2017
20.01.2018
№218.016.153d

Устройство защиты от короткого замыкания высокотемпературного стартер-генератора обращённой конструкции

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634836
Дата охранного документа: 07.11.2017
20.01.2018
№218.016.1b7e

Гибридный магнитный подшипник с использованием сил лоренца (варианты)

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Отличие по первому варианту гибридного магнитного подшипника с использованием сил Лоренца состоит в том, что введены две управляющие m-фазные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636629
Дата охранного документа: 24.11.2017
20.01.2018
№218.016.1d36

Способ изготовления полой лопатки газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя из титанового сплава. Используют трехслойные заготовки обшивок и/или заполнителя, причем внешние слои заготовок выполняют из титанового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640692
Дата охранного документа: 11.01.2018
20.01.2018
№218.016.1d3f

Способ упрочнения и формирования винтового арматурного стержня

Изобретение относится к области упрочнения и формирования винтового профиля, в частности арматурных стержней, используемых для изготовления железобетонных элементов. Способ включает скручивание арматурной заготовки вокруг своей продольной оси. Повышение прочности арматурных стержней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640705
Дата охранного документа: 11.01.2018
Показаны записи 1-10 из 134.
20.02.2013
№216.012.27d7

Способ оценки степени упрочнения поверхностного слоя твердых материалов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспресс-определения физико-механических свойств твердых материалов, в частности для оценки степени упрочнения поверхностного слоя деталей после защитно-упрочняющей обработки. Сущность: осуществляют приготовление шлифа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475719
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.313a

Способ получения ионно-плазменного покрытия на лопатках компрессора из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Детали помещают в вакуумную камеру установки, создают требуемый вакуум, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку поверхности основного материала детали с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478140
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.3617

Способ восстановления торца пера лопатки турбомашины с формированием щеточного уплотнения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашиностроении при восстановительном ремонте наплавкой или сваркой и модернизации рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479400
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3722

Способ ионно-имплантационной обработки деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Способ включает ионную очистку ионами аргона и ионно-имплантационную обработку поверхности детали ионами азота. Ионную очистку проводят при энергии от 8 до 10 кэВ и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479667
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3724

Способ получения теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам нанесения теплозащитных покрытий на рабочие лопатки газотурбинных двигателей и энергетических установок. Поверхность лопатки подвергают ионно-имплантационной обработке ионами одного из следующих элементов N, Y, Yt или их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479669
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.4751

Способ изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбины

Изобретение относится к машиностроению, а именно к изготовлению уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. Из порошка прирабатываемого материала формируют гранулы, поверхность которых оплавляют с образованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483837
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b8e

Элемент прирабатываемого уплотнения турбины

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. Элемент прирабатываемого уплотнения турбины выполнен из адгезионно соединенных между собой путем спекания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484924
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.10.2013
№216.012.7662

Способ полирования деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию деталей из титановых сплавов и может быть использовано в турбомашиностроении при полировании рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей, для обеспечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495966
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.7663

Способ электролитно-плазменного полирования деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию металлических изделий, преимущественно из титановых сплавов, и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495967
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a10

Способ ионно-имплантационной обработки лопаток компрессора из высоколегированных сталей и сплавов на никелевой основе

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для защитно-упрочняющей обработки пера рабочих лопаток компрессора и турбины из легированных сталей и сплавов на никелевой основе для повышения выносливости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496910
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД