×
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 21-25 из 25.
18.05.2019
№219.017.56e8

Способ изготовления листов из β-титановых сплавов

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении листов из высокопрочных β-титановых сплавов методом прокатки. Способ изготовления листов из β-титановых сплавов включает горячее прессование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318914
Дата охранного документа: 10.03.2008
18.05.2019
№219.017.5709

Способ изготовления особо тонких листов из высокопрочных титановых сплавов

Изобретение относится к способу изготовления особо тонких листов из высокопрочных титановых сплавов методом пакетной прокатки. Способ включает получение исходной листовой заготовки, сборку пакета из листовых заготовок с обмазывающим покрытием с использованием кейса, горячую прокатку и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002381297
Дата охранного документа: 10.02.2010
18.05.2019
№219.017.57c7

Способ подготовки расходуемого электрода

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для выплавки слитков тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых. Способ включает нагрев и обезвоживание расходуемого электрода путем пропускания тока короткого замыкания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002374338
Дата охранного документа: 27.11.2009
19.06.2019
№219.017.871e

Разжимная пресс-шайба

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для полунепрерывного прессования расходуемых электродов из шихтовых материалов титановых сплавов и, в частности, для очистки внутренних поверхностей тел вращения. Разжимная пресс-шайба для очистки конической или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002359769
Дата охранного документа: 27.06.2009
19.06.2019
№219.017.87d6

Способ получения расходуемого электрода

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к изготовлению прессованных расходуемых электродов из высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, для последующего переплава. В способе устанавливают в полый контейнер арматурные стержни, порционно загружают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002331679
Дата охранного документа: 20.08.2008
Показаны записи 21-30 из 36.
19.04.2019
№219.017.2f43

Способ изготовления слитков высокореакционных металлов и сплавов и вауумная дуговая печь для изготовления слитков высокореакционных металлов и сплавов

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при выплавке слитков первого переплава с максимальным вовлечением стружки в процесс переплава. В способе изготовления слитков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002355791
Дата охранного документа: 20.05.2009
19.04.2019
№219.017.3055

Оснастка токарного станка для обработки труб

Оснастка содержит установленный на шпинделе передней бабки плавающий патрон, прижимное устройство, обеспечивающее постоянный контакт трубы и оправки в направлении действия режущего инструмента, при этом инструмент и опорный ролик оправки установлены напротив друг друга с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002364473
Дата охранного документа: 20.08.2009
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
18.05.2019
№219.017.5778

Способ изготовления горячекатаных труб из альфа- и псевдо-альфа- титановых сплавов

Изобретение относится к трубному производству и может применяться при изготовлении бесшовных труб из α- и псевдо-α-титановых сплавов. Слиток куют в заготовку за несколько переходов с чередованием β и (α+β)-области, причем последний переход - в (α+β)-области. В заготовке формируют центральное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002355489
Дата охранного документа: 20.05.2009
18.05.2019
№219.017.58cf

Наборный плавильный инструмент

Изобретение относится к плавильному оборудованию, а именно к конструктивным элементам вакуумно-дуговых печей, плазменно-дуговых и электронно-лучевых печей, в конструкции которых используется водоохлаждаемый плавильный инструмент. Плавильный инструмент изготовлен наборным из прессованных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002324126
Дата охранного документа: 10.05.2008
18.05.2019
№219.017.5b4b

Способ изготовления холоднодеформируемых труб из двухфазных сплавов на основе титана

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству высокопрочных труб из двухфазных сплавов на основе титана, преимущественно из псевдо-α и (α+β)-сплавов. Способ изготовления холоднодеформированных труб из двухфазных сплавов на основе титана включает выплавку слитка, ковку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002463376
Дата охранного документа: 10.10.2012
18.05.2019
№219.017.5b92

Способ изготовления промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002468882
Дата охранного документа: 10.12.2012
24.05.2019
№219.017.5ff9

Способ прессования профилей

Способ прессования профилей относится к области обработки металлов давлением и может быть использован при производстве профилей, преимущественно прутков, методом горячего прессования из труднодеформируемых материалов, в частности из титановых сплавов, при прессовании профилей между стеклошайбой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002333061
Дата охранного документа: 10.09.2008
13.06.2019
№219.017.81e7

Способ получения монолитных слитков-электродов

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при вакуумном дуговом переплаве слитков тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов. Техническим результатом является возможность использования в процессе получения монолитных слитков-электродов вакуумных дуговых печей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386707
Дата охранного документа: 20.04.2010
+ добавить свой РИД