19.06.2019
219.017.86b6

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОЧНЫХ ЗАГОТОВОК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002381083
Дата охранного документа
10.02.2010
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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. Способ включает прессование кольцевой заготовки, которая установлена на оправке в контейнере. Осуществляют ее прямое и обратное выдавливание в две симметричные полости. Одна полость расположена между контейнером и матричным узлом, вторая - между пресс-штемпелем и контейнером. Полученную заготовку подвергают последовательно термической и механической обработке. Затем разрезают на сектора, а сектора подвергают правке до получения пластин. Пластины раскраивают на симметричные лопаточные заготовки. В результате обеспечивается получение на универсальном прессовом, печном и станочном оборудовании лопаточной заготовки с рациональной геометрической формой, структурой и текстурой металла. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

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.

Технологический процесс изготовления лопаток должен обеспечивать их высокое качество, надежность и заданный ресурс. Вместе с тем при выборе способа обработки крупносерийных партий деталей, таких как лопатки газотурбинных двигателей, необходимо учитывать и экономическую эффективность.

Большинство лопаток турбин, использующихся в авиационных двигателях и других подобных системах, являются полыми, что обеспечивает циркуляцию охлаждающей среды внутри них. В настоящее время одной из наиболее прогрессивных технологий изготовления пустотелой лопатки является метод сверхпластической формовки заготовок из титановых сплавов, совмещенный с диффузионной сваркой. При этом в качестве исходных компонентов используются штампованные заготовки переменного сечения и листы с мелкозернистой структурой.

Применение механической обработки заготовок, имеющих законцовочные части, приводит к тому, что большой объем дорогостоящего материала, составляющий более 40%, переводится в стружку и обрезь. Поэтому данный способ по экономическим соображениям является малопривлекательным.

Известен метод производства лопатки (Патент США №6,739,049). Процесс производства для изготовления заготовок лопасти включает резку титановых плит на прямоугольные клиновидные изделия подходящей длины и толщины. Каждая деталь режется в продольном направлении вдоль наклонной плоскости для получения двух отдельных идентичных конических панелей, которые в дальнейшем станут боковыми компонентами лопасти. Резка выполняется посредством ленточной пилы. Преимущество данного способа в том, что он более экономичен в плане использования материала. К недостаткам данного способа относится то, что процесс предполагает наличие специального оборудования, производится с использованием дорогостоящего инструмента и малопроизводителен. Кроме того, жесткие требования к формированию текстуры (заданную ориентировку зерен сплава) лопатки при изготовлении заготовок делают данный способ труднореализуемым.

Известен способ изготовления штамповок горячим выдавливанием на прессах с подвижным контейнером, включающий подачу нагретой заготовки в контейнер, распрессовку заготовки в контейнере пресс-шайбой, прессование части заготовки в матрицу, входящую в состав матричного узла, с формированием штамповки с частью постоянного сечения и формирование на указанной штамповке утолщения путем осадки оставшейся части заготовки, часть матричного узла размещают в контейнере из условий обеспечения сопряжения их плоскостей, а осадку оставшейся части заготовки при формировании утолщения осуществляют в полости между сопрягаемыми плоскостями матричного узла и контейнера, которую образуют путем перемещения матричного узла относительно контейнера перед формированием утолщения, а осадку производят путем синхронного перемещения пресс-шайбы и контейнера (Патент РФ №2259897, опубл. 2005.09.10, МПК В21С 23/03).

Данный способ позволяет с одного установа заготовки производить оформления сложных внутренних и наружных поверхностей штамповки. Последовательным оформлением внутреннего и внешнего контура детали уменьшают усилие штамповки, увеличивают стойкость инструмента и повышают качество детали. Изобретение обеспечивает безотходность процесса, минимизацию удельных усилий на инструмент и повышение его стойкости, высокое качество изделий, расширение технологических возможностей горячей объемной штамповки по увеличению сложности формы внешнего контура и полости и улучшению служебных свойств деталей с использованием металлов и сплавов повышенной прочности. Также значительно расширяются технологические возможности универсальных гидравлических прессов с подвижным контейнером.

Недостатком данного способа является то, что он позволяет формировать утолщения только на наружной боковой поверхности, кроме того, полости элементов штамповки создаются за счет согласованного перемещения относительно друг друга матричного узла, контейнера и пресс-штемпеля, которые вследствие большой инерции подвижных частей пресса и значительных усилий, воспринимаемых ими, перемещаются с относительно большой погрешностью. Эти факторы ограничивают точность геометрических размеров прессованной заготовки. Кроме того, процесс штамповки растянут во времени, в результате чего элементы заготовки формируются при разных температурах, приводя к разбросу их механических и структурных свойств.

Известен способ изготовления заготовок лопаток, например, компрессора газотурбинного двигателя. Выдавливанием получают заготовку в виде двутаврового профиля с толщиной перемычки не меньше заданной максимальной толщины пера заготовки лопатки. Толщина полок профиля не меньше заданной максимальной толщины хвостовика заготовки лопатки. Полученный двутавровый профиль разделяют на фрагменты длиной не меньше заданной ширины хвостовика заготовки лопатки. После выдавливания двутаврового профиля можно осуществлять его прокатку или волочение. Полученную заготовку лопатки закручивают вдоль ее продольной оси (Патент РФ №2254200, опубл. 20.06.2005, МПК В21К 3/04) - прототип.

Недостатком данного способа является значительное усложнение технологического процесса, обусловленное появлением трудоемких дополнительных технологических операций, высокие трудозатраты и затраты электроэнергии.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является экономичный и высокопроизводительный способ получения лопаточных заготовок с постоянными механическими и структурными свойствами.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является создание стабильного процесса получения на универсальном прессовом, печном и станочном оборудовании лопаточной заготовки, имеющей рациональную геометрическую форму, заданную регламентируемую структуру и текстуру металла.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления лопаточных заготовок, включающем прессование кольцевой заготовки, установленной на оправке в контейнере, который смыкают с матричным узлом, путем ее выдавливания ходом пресс-штемпеля в две симметричные полости, одна из которых расположена между контейнером и матричным узлом, а вторая между пресс-штемпелем и контейнером, при этом осуществляют прямое выдавливание кольцевой заготовки в полость между контейнером и матричным узлом и обратное выдавливание в полость между пресс-штемпелем и контейнером, полученную заготовку последовательно подвергают термической и механической обработке, разрезают на сектора, а сектора подвергают правке до получения пластин, которые раскраивают на симметричные лопаточные заготовки.

Сектора подвергают правке крип-отжигом при величине нагрузки, обеспечивающей при температуре отжига скорость ползучести 10-5-10-8 с-1.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана лопаточная заготовка 1 с законцовочной частью 2, на фиг.2 - вверху исходное положение перед операцией прессования матричного узла 3, контейнера 4, оправки 5, кольцевой заготовки 6, пресс-шайбы 7 и пресс-штемпеля в сборе 8, внизу -выдавливание промежуточной заготовки 9 в полости 10 и 11, на фиг.3 - сектор 12, полученный после резки промежуточной заготовки 9, на фиг.4 - схема резки выпрямленных секторов на лопаточные заготовки 1.

Способ осуществляется следующим образом: кольцевую заготовку 6 нагревают и устанавливают на оправку 5 в контейнере 4, производят смыкание матричного узла 3 и контейнера 4, затем посредством пресс-шайбы 7 производят запрессовку прямым выдавливанием в полость 10 между контейнером и матричным узлом и обратным выдавливанием в полость 11 между пресс-штемпелем в сборе 8 и контейнером, после запрессовки промежуточную заготовку 9 извлекают из контейнера, производят термообработку для снятия остаточных напряжений, затем токарную обработку в заданные размеры. После токарной обработки в заданные размеры промежуточную заготовку разрезают на сектора. Сектора имеют малые толщины, поэтому для их правки применяется или изотермическая правка, или крип-отжиг. Полученные пластины режут на симметричные лопаточные заготовки, которые при изготовлении полых лопаток применяются попарно, т.к. они имеют идентичные прочностные и структурные характеристика, а также текстуру перьев, которая формировалась течением металла при прессовании центрального выступа к периферии или прямым или обратным выдавливанием.

Пример конкретного выполнения

Для опробования технологии изготовления лопаточных заготовок отпрессовали кольцевую заготовку из сплава Ti-6Al-4V с размерами ⌀246×⌀150×155 мм, которую нагревали до температуры Тпп 50…100°С в электрической печи сопротивления. Нагретую заготовку размещали в контейнере пресса 3150 тс с диаметром рабочей втулки ⌀ 250 мм. Осуществляли смыкание контейнера и матричного узла постановкой контейнера на «прижим», и ходом пресс-штемпеля производили выпрессовку металла прямым выдавливанием в полость между контейнером и матричным узлом и обратным выдавливанием в полость между пресс-штемпелем и контейнером.

После извлечения отпрессованной заготовки с размерами ⌀247×⌀221×135 мм по концам и внутренним выступом с размерами ⌀247×⌀149×65 мм заготовку термообработали на твердый раствор по режиму Тпп 30°С - 2 часа, провели механическую обработку на размеры ⌀242×⌀226×135 мм по концам и на части с внутренним выступом ⌀242×⌀156×51 мм. Затем механически обработанные заготовки разрезали по образующей параллельно оси на 6 секторов шириной 122-124 мм, которые правили в плоское состояние в штампах, нагретых до температуры нагрева металла с последующей разрезкой секторов по оси симметрии на 2 заготовки. Размеры полученных лопаточных заготовок 8×126×160 мм.

Механические свойства лопаточной заготовки приведены в таблице.

Механические свойства лопаточной заготовки
Направление вырезки σ0,2, МПа σв, МПа δ, % ψ, %
В направлении прессования 876 965 17,6 40,6
Поперек направления прессования 929 1008 15,0 39,5

Микроструктура лопаточных заготовок соответствует деформации и термообработке в (α+β)-области. Степень глобуляризации составляет 90%, количество α-фазы составляет 80%. Размер зерна 4-8 мкм в продольном направлении, 2-4 мкм в поперечном направлении.

Преимущества данного способа заключается в том, что он:

- позволяет изготавливать лопаточную заготовку максимально приближенных размеров к готовой детали, не требует дополнительной механической обработки;

- формирует однородную микроструктуру, ориентированную по оси лопатки, что обеспечивает повышение ресурса при эксплуатации лопатки;

- формирует оптимальные линии течения металла в зоне перехода от замковой части к перу:

- более экономичен в плане использования металла;

- цилиндрическая форма отпрессованного изделия обеспечивает технологичность при механической обработке;

- расширяет возможность трубопрофильных прессов.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 25.
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
10.06.2013
№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
27.06.2013
№216.012.50c0

Устройство для полунепрерывного получения слитков химически активных металлов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству для полунепрерывной выплавки и разливки химически активных тугоплавких металлов, например титана. Устройство содержит герметичную рабочую камеру, холодный под, независимые источники нагрева, механизм загрузки шихты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486265
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.09.2013
№216.012.6803

Способ изготовления прессованных полуфабрикатов из высокопрочного алюминиевого сплава и изделия, получаемые из них

Изобретение относится к способу производства длинномерных, тонкостенных панелей и профилей, предназначенных для использования на железнодорожном транспорте. Способ включает отливку слитков из сплава, содержащего следующее соотношение компонентов, мас.%: цинк 3,6-4,1, магний 0,6-1,1, марганец...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492274
Дата охранного документа: 10.09.2013
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
20.02.2019
№219.016.bf91

Расходуемый электрод вакуумной дуговой печи и способ его изготовления

Изобретение относится к области электротехники, в частности к расходуемым электродам для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, методом вакуумного дугового переплава, а также к способу изготовления указанных электродов. Электрод состоит из прессованных блоков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002359432
Дата охранного документа: 20.06.2009
20.02.2019
№219.016.bfeb

Способ контроля межэлектродного промежутка в процессе вакуумной дуговой плавки

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов. Способ включает измерение напряжения на дуге в момент нахождения ее в центральной части торцевой поверхности переплавляемого электрода во время...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002374337
Дата охранного документа: 27.11.2009
20.02.2019
№219.016.c308

Подовая печь для получения расплавленного металла

Изобретение относится к производству жидкого металла в черной и цветной металлургии, в частности, может быть использовано для производства титановых сплавов в вакуумных плавильных печах с холодным подом и независимыми источниками нагрева. Печь дополнительно содержит установленный над расплавом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002406048
Дата охранного документа: 10.12.2010
29.03.2019
№219.016.f18d

Способ контроля и регулирования межэлектродного промежутка в процессе вакуумной дуговой плавки и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов и может быть использовано при выплавке слитков из титановых сплавов. Технический результат - повышение точности измерения. Способ контроля заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395596
Дата охранного документа: 27.07.2010
29.03.2019
№219.016.f2e5

Способ правки короткомерных труб

Изобретение относится к области обработки металлов давлением цилиндрических заготовок, преимущественно к правке труб малой длины из труднодеформируемых сплавов, например титановых. Предлагаемый способ заключается в том, что перед нагревом трубы насаживают на металлическую оправку, фиксируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002374022
Дата охранного документа: 27.11.2009
Показаны записи 1-10 из 36.
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
20.04.2013
№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
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
27.12.2014
№216.013.1411

Способ управления электрической дугой при вакуумном дуговом переплаве

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при выплавке слитков преимущественно из титановых сплавов. В способе на электрическую дугу одновременно осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536561
Дата охранного документа: 27.12.2014
27.04.2015
№216.013.477c

Способ изготовления броневых листов из (альфа+бета)-титанового сплава и изделия из него

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава. Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава включает подготовку шихты, выплавку слитка состава, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549804
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.02.2016
№216.014.c167

Способ получения интерметаллидных сплавов на основе алюминида титана с повышенным содержанием ниобия

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам выплавки титановых сплавов и может быть использовано при производстве полуфабрикатов, предназначенных для изготовления деталей газотурбинных двигателей, силовых установок, агрегатов авиационного, топливно-энергетического и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576288
Дата охранного документа: 27.02.2016
20.03.2016
№216.014.cae2

Способ определения места образования айсбергов выводных ледников

Изобретение относится к способам дистанционных исследований ледников и может быть использовано для определения мест возможного образования айсбергов выводных ледников. Сущность: получают изображения поверхности ледника или осуществляют ее визуальные наблюдения с борта самолета или вертолета....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577917
Дата охранного документа: 20.03.2016
10.04.2016
№216.015.2ec9

Способ изготовления труб со спиральными ребрами из химически активных металлов и сплавов

Изобретение относится к области изготовления труб с наружными спиральными ребрами, используемых в теплообменных аппаратах. Способ включает закрутку трубы с наружными продольными ребрами в процессе ее продольного перемещения при местном нагреве трубы, подачу инертного газа на внутреннюю и на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580777
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.05.2016
№216.015.3dea

Экономнолегированный титановый сплав

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к титановым сплавам, полученным из вторичного сырья и обладающим заданными характеристиками прочности и пластичности. Сплав содержит Al 0,1-3,0, Fe 0,3-3,0, Cr 0,1-1,0, Ni 0,05-1,0, Si 0,02-0,3, N 0,02-0,2, O 0,05-0,5, C 0,02-0,1, Ti...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583556
Дата охранного документа: 10.05.2016
20.02.2019
№219.016.bce5

Способ механической обработки труб и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области обработки металлов резанием, обработке трубных заготовок для уменьшения их разностенности перед прокаткой, финишным операциям обработки нежестких труб. Способ включает обработку наружной поверхности закрепленной одним концом в плавающем патроне переднего ведущего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002288076
Дата охранного документа: 27.11.2006

Похожие РИД в системе