способ изготовления профилированных кольцевых заготовок с торцевыми буртами

Классы МПК:B21H1/06 колец с ограниченной толщиной
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Акционерное общество "Кулебакский металлургический завод",
Волков Станислав Николаевич,
Процив Юрий Васильевич
Приоритеты:
подача заявки:
1994-09-08
публикация патента:

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления кольцевых заготовок. Сущность изобретения: исходные обечайки для отбортовки изготавливают не сварными из листа, а цельнораскатными из биллета, причем раскатку осуществляют в условиях, близких к изотермическим, которые обеспечивают за счет регулирования теплопотерь посредством подбора оптимального сочетания скорости вращения заготовки, температуры и степени ее деформации, а температуру индукционного нагрева под отбортовку принимают адекватной температуре раскатки, т.е. на 40 - 120oC выше. Данный способ обеспечивает формирование однородной структуры во всех зонах сечений готовой продукции и, как следствие, обеспечение высокого и стабильного уровня механических и эксплуатационных свойств. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

1. Способ изготовления профилированных кольцевых заготовок с торцевыми буртами, включающий изготовление тонкостенных обечаек, профилирование торцевых буртов путем отбортовки при локальном индукционном нагреве деформируемой зоны и окончательную термообработку, отличающийся тем, что тонкостенные обечайки изготавливают путем раскатки на кольцепрокатном стане заготовок из биллета, предварительно осуществив их осадку, прошивку и разгонку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раскатку обечаек на кольцепрокатном стане осуществляют в условиях, близких к изотермическим.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что изотермические условия раскатки обеспечивают путем использования теплой деформации при температурах 850 1000oС с регулированием теплопотерь.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что регулирование теплопотерь осуществляют путем регулирования скорости вращения изделий в валках и степени их разового обжатия.

5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что температуру индукционного нагрева при отбортовке торцевых буртов принимают адекватной температуре раскатки, обеспеченной путем печного нагрева, согласно соотношению

tдефинд способ изготовления профилированных кольцевых заготовок с   торцевыми буртами, патент № 2088364 tдефпеч + (40-120)способ изготовления профилированных кольцевых заготовок с   торцевыми буртами, патент № 2088364C,

где tltaинд - температура индукционного нагрева при отбортовке, oС;

tltaпеч - температура печного нагрева при раскатке, oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления кольцевых заготовок для деталей газотурбинных двигателей, и может найти применение в отраслях машиностроительной промышленности, где изготавливаются кольцеобразные изделия с торцевыми буртами.

Известен способ изготовления профилированных кольцевых заготовок посредством раскатки на кольцепрокатных станах [1]

Этот способ позволяет получать заготовки с сечениями большей высоты (в зависимости от технических характеристик станов), с торцовыми буртами, ориентированными внутрь или наружу изделия.

Недостаток этого способа невозможность получения тонкостенных заготовок с торцовыми буртами, имеющими величину выступания (внутрь или наружу) с коэффициентом кратности к толщине сечения более единицы. Другим недостатком этого способа является то, что размер конечного сечения в радиальном направлении (вместе с выступами) всегда меньше толщины сечения исходной заготовки.

Известен способ изготовления профилированных кольцевых заготовок методом отбортовки в горячем состоянии обечаек из листа посредством формообразования торцовых буртов изнутри и/или снаружи при локальном нагреве деформируемой зоны [2] прототип.

Этот способ позволяет преодолеть недостатки предыдущего способа и дает широкие возможности варьирования размеров сечений кольцевых заготовок, в частности, торцовых буртов.

Недостатком этого способа является то, что в сечениях готовых изделий формируется структура, существенно отличающаяся по зонам, например, структура в буртах резко отличается от структуры в исходной части сечения, т.к. сварные обечайки очень склонны к образованию разнозернистых структур. Это обусловливает большой разброс механических свойств в указанных зонах и может быть причиной забракования продукции или понижения ее надежности в работе (общеизвестно, что один и тот же материал с грубой структурой имеет более низкие механические свойства, чем со структурой оптимальной).

Техническим результатом изобретения является формирование однородной структуры во всех зонах сечений готовой продукции и как следствие, обеспечение высокого и стабильного уровня механических и эксплуатационных свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что:

исходные заготовки-обечайки для отбортовки изготавливают не из листа путем гибки и сварки, а в цельнораскатном варианте, путем осадки, прошивки, разгонки и раскатки заготовок из биллетов, что позволяет исключить сварной шов, явновыраженную зону слабины в контуре обечайки, характеризующейся разнозернистой структурой имеющей по сравнению с основным металлом существенно пониженный уровень механических свойств;

раскатку обечаек на кольцепрокатном стане осуществляют в условиях, близких к изотермическим;

условия близкие к изотермическим создают за счет управляемой компенсации теплопотерь посредством регулирования величины теплового эффекта теплой деформации подбором степени, скорости и температуры деформации в интервале 850-1000oC (чем ниже температура, выше степень и скорость деформации, тем больше тепловой эффект);

необходимый тепловой эффект получают посредством подбора скорости вращения при заданной степени и температуре деформации;

температуру индукционного нагрева при отбортовке торцовых буртов принимают адекватной температуре раскатки, обеспечиваемой посредством печного нагрева

способ изготовления профилированных кольцевых заготовок с   торцевыми буртами, патент № 2088364

(чем более легирован сплав, тем больше величина приращения температуры в заданном интервале),

где tlta&инд. температура индукционного нагрева при отбортовке, oC;

tlta&печн. температура печного нагрева при раскатке, oC.

Данный способ опробован при изготовлении профилированных заготовок с одним торцовым буртом из титанового сплава ВТ20. Из заготовок, вырезанных из биллетов и прошедших осадку, прошивку и разгонку, на кольцепрокатном стане КПС-1000М были раскатаны обечайки диаметром 715 мм с толщиной сечения 12 мм и высотой сечения 86 мм. Температурный интервал раскатки 870-910 oC, скорость раскатки 1,5-2,0 м/сек. Потом была проведена отбортовка одного торцового бурта наружу толщиной 10 мм и высотой 23 мм при температуре в зоне деформирующих роликов 920-980oC.

После отбортовки заготовки подвергались стандартному отжигу на продукцию из сплава ВТ20 (850oC, ч). Затем из одной готовой заготовки вырезали темплеты для исследования микроструктуры и образцы для механических испытаний. Для сравнения отбортовка была произведена и на обечайке, изготовленной по способу-прототипу.

Аналогичный эксперимент был проведен на заготовках из никелевых сплавов ЭИ437БУВД. При этом использовались обечайки диаметром 821 мм с толщиной сечения 13 мм. Размеры бурта 14х30 мм. Температура раскатки 870-910oC, скорость раскатки 1,5-2,0 м/сек, температура отбортовки 950-1000oC. Одно готовое изделие изрезано на образцы и темплеты. Термообработка: закалка на воздухе с 1080oC (1 ч) старение при 750oC, 16 ч.

Механические свойства кольцевых заготовок из сплавов ВТ20 и ЭИ4377БУВД приведены в табл.1 и 2. Полученные результаты подтверждают технический результат изобретения.

Использование данного способа изготовления кольцевых заготовок с торцовыми буртами позволит существенно повысить качество и надежность работы в ГТД деталей, выточенных из них, по сравнению с деталями, выточенными из кольцевых заготовок, изготовленных по способу-прототипу.

Кроме того, кольцевые заготовки, изготовленные по данному способу, имеют полную себестоимость на 10 30% более низкую, чем заготовки, изготовленные по способу-прототипу.

Класс B21H1/06 колец с ограниченной толщиной

способ изготовления уплотнительных колец -  патент 2507022 (20.02.2014)
способ получения фасонных кольцевых изделий -  патент 2499649 (27.11.2013)
способ получения крупногабаритных кольцевых полуфабрикатов из деформируемых алюминиевых сплавов -  патент 2487776 (20.07.2013)
способ для термомеханической обработки бесшовных колец, изготовленных на радиально-осевом кольцепрокатном стане -  патент 2441076 (27.01.2012)
способ изготовления цельнокатаных колец из жаропрочных никелевых сплавов -  патент 2349410 (20.03.2009)
способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из высоколегированных никелевых сплавов -  патент 2342215 (27.12.2008)
способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из высоколегированных никелевых сплавов -  патент 2335372 (10.10.2008)
способ изготовления кольцевых заготовок из высоколегированных жаропрочных сплавов -  патент 2301718 (27.06.2007)
способ изготовления колец из заготовок с мелкозернистой структурой -  патент 2271261 (10.03.2006)
способ прокатки колец -  патент 2260492 (20.09.2005)
Наверх