×
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 11-20 из 25.
29.03.2019
№219.016.f66a

Способ пластической правки профилей из титановых сплавов

Изобретение относится к обработке металлов давлением профильных изделий постоянного сечения из титановых сплавов, преимущественно длинномерных, и может быть использовано в авиастроении, машиностроении, энергетике, судостроении и металлургии. Осуществляют нагрев профиля до температуры выше...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002403114
Дата охранного документа: 10.11.2010
04.04.2019
№219.016.fc53

Способ изготовления образцов

Изобретение относится к литейному производству. Разливку ведут в изложницу, содержащую полость для формирования слитка и полость для формирования образца, сообщающиеся между собой. Перед началом разливки в стандартную изложницу устанавливают разъемную вставку, высота которой составляет 0,3-0,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002355506
Дата охранного документа: 20.05.2009
10.04.2019
№219.017.0252

Кристаллизатор вакуумной дуговой печи

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к кристаллизаторам вакуумных дуговых и плазменно-дуговых печей. Кристаллизатор содержит соленоид, который выполнен в виде последовательно соединенных обмоток, и снабжен токораспределительными коллектором с подвижными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002347827
Дата охранного документа: 27.02.2009
10.04.2019
№219.017.06bb

Вакуумная дуговая печь

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкциям вакуумных дуговых печей для переплавки титановых отходов. В поддоне печи выполнены, по крайней мере, два углубления сферической или конусной формы, образующие литейные полости, предназначенные для заполнения их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002425158
Дата охранного документа: 27.07.2011
17.04.2019
№219.017.15e1

Способ изготовления расходуемого электрода

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано при изготовлении расходуемого электрода для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, в вакуумной дуговой электропечи. Способ изготовления расходуемого электрода из отходов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002382826
Дата охранного документа: 27.02.2010
19.04.2019
№219.017.2ed5

Способ получения листов из титанового сплава ti-6al-4v

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способу изготовления тонких листов из высокопрочного титанового сплава Ti-6Al-4V методом рулонной прокатки. Способ включает предварительную обработку слитка, резку листов и отделочные операции. Предварительную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002381296
Дата охранного документа: 10.02.2010
19.04.2019
№219.017.2f98

Инструмент для осадки с кручением

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при осадке заготовок из труднодеформируемых металлов и сплавов с получением заданных физико-механических свойств и структуры. Инструмент содержит верхний и нижний бойки, которые имеют возможность относительного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002374026
Дата охранного документа: 27.11.2009
19.04.2019
№219.017.30f8

Многослойное защитно-смазочное покрытие

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к составам временных покрытий, и может быть использовано для защиты сплавов от окисления при нагреве под горячую деформацию и смазки контактных поверхностей деформируемого металла и инструмента. Покрытие состоит из двух слоев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002412775
Дата охранного документа: 27.02.2011
19.04.2019
№219.017.341a

Способ изготовления фольги из интерметаллидных ортосплавов на основе титана

Изобретение предназначено для повышения качества фольги, изготавливаемой холодной прокаткой из сплавов на основе алюминидов титана, основанных на орторомбической фазе TiAlNb. Способ включает производство слитков или порошковых заготовок. Они подвергаются горячей термомеханической обработке, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002465973
Дата охранного документа: 10.11.2012
18.05.2019
№219.017.56e7

Способ изготовления листов из β-титановых сплавов

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке труднодеформируемых, высокопрочных β-титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении тонких листов методом прокатки. Способ изготовления листов из β-титановых сплавов включает механическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318913
Дата охранного документа: 10.03.2008
Показаны записи 11-20 из 36.
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
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.c0dd

Способ определения кристаллографической текстуры осесимметричных заготовок

Использование: для определения кристаллографической текстуры осесимметричных заготовок. Сущность: заключается в том, что проводят подготовительный этап получения тарировочных зависимостей, включающий стадию рентгеновского анализа, состоящую из отбора образцов, съемки трех обратных полюсных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002366934
Дата охранного документа: 10.09.2009
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
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
29.03.2019
№219.016.f66a

Способ пластической правки профилей из титановых сплавов

Изобретение относится к обработке металлов давлением профильных изделий постоянного сечения из титановых сплавов, преимущественно длинномерных, и может быть использовано в авиастроении, машиностроении, энергетике, судостроении и металлургии. Осуществляют нагрев профиля до температуры выше...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002403114
Дата охранного документа: 10.11.2010
29.03.2019
№219.016.f7a5

Способ непрерывного прессования расходуемых электродов для выплавки крупногабаритных слитков титановых сплавов

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу непрерывного прессования расходуемых электродов из высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, с последующей выплавкой из них крупногабаритных слитков. В способе смешивают сыпучие шихтовые материалы, подают их порциями в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002440428
Дата охранного документа: 20.01.2012
04.04.2019
№219.016.fc11

Способ правки цилиндрических заготовок

Изобретение относится к обработке металлов давлением цилиндрических заготовок, преимущественно титановых. Определяют величину необходимой корректирующей деформации изделия по приведенной формуле. За один ход пресса изгибают заготовку на эту величину и заданный изгиб фиксируют не более 10 с....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002347636
Дата охранного документа: 27.02.2009
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
+ добавить свой РИД