Способ изготовления штамповок лопаток из титановых сплавов


 


Владельцы патента RU 2614294:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления штамповок лопаток ГТД из титановых сплавов. Способ изготовления штамповок лопаток из титановых сплавов включает выдавливание заготовки в изотермических условиях при одинаковой температуре нагрева заготовки и штампа и последующую изотермическую штамповку выдавленной заготовки. Выдавливание и изотермическую штамповку осуществляют при температуре нагрева штампа и заготовки 800-830°C±40°C при средней скорости деформации не более 0,3 мм/с. Снижается сопротивление деформации сплава и повышается размерная стойкость штампов. Получают штамповки лопаток с мелкозернистой структурой. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления штамповок лопаток ГТД из титановых сплавов.

Известен способ изготовления штамповок лопаток из двухфазного титанового сплава, включающий фасонирование исходной заготовки в виде прутка, последующую изотермическую штамповку предварительно смазанной и нагретой фасонированной заготовки на гидравлическом прессе, обрезку облоя полученной штамповки лопатки, затем размерное химическое травление альфированного слоя на поверхности штамповки лопатки и ее вакуумную термообработку, после которой производят правку штамповки лопатки методом изотермической термофиксации предварительно нагретой штамповки (Патент РФ на изобретение №2525961 от 06.05.2013, опубл. 20.08.2014, МПК В21K 3/04, B21D 53/78, B21D 3/16).

Недостатком данного способа является низкая размерная стойкость штампов из-за высокой температуры изотермической штамповки и высокого сопротивления пластической деформации деформируемого сплава.

Известен способ изготовления штамповок лопаток из титанового сплава, включающий предварительную и окончательную штамповку, причем нагрев заготовки под каждый переход предварительной штамповки осуществляют до температуры выше температуры начала полиморфного превращения, окончательную штамповку производят в интервале температур начала полиморфного превращения и полного полиморфного превращения (Патент на изобретение №2229952 от 15.11.2002, опубл. 10.06.2004, МПК B21J 5/00, В21K 3/04).

Недостатком данного способа является низкая стойкость штамповой оснастки и высокого сопротивления пластической деформации деформируемого сплава.

Наиболее близким является способ получения ультромелкозернистой заготовки лопаток ГТД из титановых сплавов, включающий выдавливание заготовки в изотермических условиях при одинаковой температуре нагрева заготовки и штампа, и последующую изотермическую штамповку выдавленной заготовки (Патент на изобретение №2486275 от 24.05.2012, опубл. 27.06.2013, МПК C22F 1/18, B21J 1/00, F01D 5/00).

Недостатком данного способа является большое количество переходов осадки для получения ультромелкозернистой структуры, что значительно увеличивает технологический процесс получения штамповки лопатки, а также низкая температура нагрева (порядка 700°C) заготовки и штампов способствует значительному росту β-фазы титанового сплава и повышению сопротивления деформации сплава, что сопровождается высокими контактными напряжениями и как следствие деформацией штампового инструмента.

Техническим результатом, на который направлено изобретение, является снижение сопротивления деформации деформируемого сплава и как следствие повышение размерной стойкости штампов.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления штамповок лопаток из титановых сплавов, включающем выдавливание заготовки в изотермических условиях при одинаковой температуре нагрева заготовки и штампа и последующую изотермическую штамповку выдавленной заготовки, выдавливание и изотермическую штамповку осуществляют при температуре нагрева штампа и заготовки 800-830°C±40°C при средней скорости деформации не более 0,3 мм/с.

Изобретение поясняется чертежом, где показана микроструктура полученной штамповки из сплава ВТ6.

Способ осуществляется следующим образом.

Цилиндрическую заготовку из титанового сплава нагревают до температуры 800-830°C±40°C и помещают в контейнер матрицы. Причем деформирующий инструмент должен быть нагрет до температуры штамповки, то есть до 800-830°C±40°C.

Если заготовку нагреть до температуры ниже 800°C, то в ходе деформирования значительно повышается сопротивление деформации, что приводит к значительному износу штамповой оснастки (очка матрицы) и получению бракованной заготовки под дальнейшую штамповку (возможно образование пресс-утяжины, расслаивание заготовки), кроме того, в результате деформационного разогрева в деформируемом сплаве происходит рост зерна и выделение β-фазы в виде пластин, что повышает сопротивление деформации и снижает пластические свойства сплава.

Если заготовку и деформирующую оснастку нагреть выше температуры 830°C, формирования мелкозернистой структуры не наблюдается, в результате чего увеличивается сопротивление деформации деформируемого сплава и снижаются прочностные характеристики штамповой оснастки и в результате этого снижается ее стойкость.

Затем проводят операцию выдавливания заготовки в изотермических условиях. При этом средняя скорость деформации должна быть не более 0,3 мм/с. Соблюдение этих условий обеспечивает формирование мелкозернистой структуры и снижение сопротивления деформации.

Если скорость деформации будет больше 0,3 мм/с, то в ходе выдавливания в микроструктуре полученной заготовки наблюдается выделение β-фазы титанового сплава, что значительно увеличивает сопротивление деформации, а также происходит увеличение зерна титанового сплава.

После выдавливания осуществляют изотермическую штамповку, причем штампы и инструмент нагревают также до температуры до 800-830°C±40°C. Штамповку также осуществляют со средней скоростью деформации не более 0,3 мм/с.

Пример реализации способа.

В качестве примера взяли цилиндрическую заготовку из титанового сплава ВТ6 с размерами: диаметр 25 мм, высота 35 мм.

Заготовку нагрели до температуры 830°C, уложили в контейнер штампа для выдавливания, причем сам штамп был нагрет до температуры 830±40°C. Провели выдавливание со средней скоростью деформации 0,1 мм/с.

Затем полученную заготовку поместили в штамп. Температура штампа и заготовки составляла 820±40°C. После штамповки в изотермических условиях со средней скоростью деформации 0,1 мм/с получили штамповку лопатки из сплава ВТ6.

Металлографические исследования образцов проводились на инвертированном металлографическом микроскопе EPIPHOT 200 ф.Nikon при увеличении 500 (чертеж).

Согласно чертежу видно, что микроструктура штамповки лопатки из сплава ВТ6 однородная мелкозернистая, с незначительным содержанием β-фазы.

Таким образом, в предложенном способе изготовления штамповок лопаток из титановых сплавов, включающем выдавливание заготовки в изотермических условиях при одинаковой температуре нагрева заготовки и штампа и последующую изотермическую штамповку выдавленной заготовки, выдавливание и изотермическую штамповку осуществляют при температуре нагрева штампа и заготовки 800-830°C±40°C при средней скорости деформации не более 0,3 мм/с, что позволяет снизить сопротивление деформации деформируемого сплава и как следствие повысить размерную стойкость штампов, а также получить мелкозернистую структуру штамповки лопатки.

Способ изготовления штамповок лопаток из титановых сплавов, включающий выдавливание заготовки в изотермических условиях при одинаковой температуре нагрева заготовки и штампа и последующую изотермическую штамповку выдавленной заготовки, отличающийся тем, что выдавливание и изотермическую штамповку осуществляют при температуре нагрева штампа и заготовки 800-830°C±40°C при средней скорости деформации не более 0,3 мм/с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства монокристаллических рабочих лопаток газовых турбин с повышенными характеристиками по ресурсу и рабочей температуре.

Изобретение относится к способу изготовления композитных лопаток со встроенными полками. В способе за счет многослойного тканья формируют волоконную заготовку, продольное направление которой соответствует продольному направлению изготавливаемой композитной лопатки.

При обработке детали газовой турбины, включающей металлическую подложку с дефектом поверхности, наносят посредством сварки на дефект поверхности первый слой, содержащий первый наплавочный материал, а затем на первый слой посредством сварки наносят второй слой, содержащий второй наплавочный материал.

Изобретение относится к покрытию деталей турбины, а именно к гидрофобному эрозионно-стойкому покрытию, нанесенному на деталь аксиально вращающегося механизма, используемую под воздействием насыщенного водой газа, и к способу нанесения этого покрытия.

Настоящее изобретение относится к композитной лопатке турбомашины. При изготовлении композитной лопатки турбомашины одновременно получают матрицу и армирование путем выполнения слоев на порошковой основе.

При очистке лопатки газотурбинного двигателя, содержащей тело из суперсплава с покрытием, обрабатывают покрытие лопатки посредством импульсного лазера так, что покрытие удаляют, по меньшей мере, частично, а параметры скорости подачи импульсного лазера и частоты импульсов импульсного лазера определяют так, чтобы обработанная поверхность лопатки имела шероховатость от 4 мкм до 10 мкм.

Лопатка турбомашины из композитного материала с матрицей и армированием, содержащим сетку, включает переднюю и заднюю кромки, а также поверхности корытца и спинки, проходящие от передней до задней кромки.

Изобретение относится к авиационным газотурбинным двигателям. Сопловой аппарат турбины или направляющий аппарат компрессора содержат секторы (12) из материала композиционного материала с керамической матрицей (ККМ), каждый из которых содержит внутреннюю площадку (14), наружную площадку (16) и перья (18) лопаток.

Лопаточный узел для газовой турбины содержит внутренний и внешний бандажи и лопатку, расположенную между ними. Лопатка содержит покрытую секцию поверхности, которая покрыта платино-алюминидным и термобарьерным покрытиями и представляет собой часть полной поверхности лопатки.

Изобретение относится к роторам турбомашин, используемых в авиации. Барабан ротора турбомашины, содержащий корпус в форме полого цилиндрического тела вращения вокруг продольной оси и выполненный в нем один и более венец со средствами для крепления хвостовиков лопаток, расположенных по наружной поверхности через равные промежутки в поперечном направлении, при этом корпус содержит металломатричный композит с перекрестной укладкой армирующих волокон, средства для крепления хвостовиков лопатки выполнены в виде корневого элемента под сварку по форме профиля лопатки, а металломатричный композит сформирован по всей наружной поверхности тела вращения слоем толщиной, не превышающей высоту корневого элемента.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячей обработке давлением сплавов на основе интерметаллида титана, и может использоваться при изготовлении деталей газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов, и может быть использовано в авиастроении и машиностроении.

Способ изготовления сварных титановых труб может быть использован в области машиностроения и предназначен для повышения прочности и циклической долговечности сварных титановых труб за счет оптимального выбора термомеханических параметров обработки трубных заготовок.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки ответственных силовых деталей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления стержневых деталей с головками из титановых сплавов, и может быть использовано в авиационно-космической технике, а также химическом машиностроении, судостроении и автомобилестроении.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении изделий из жаропрочных никелевых сплавов, применяемых в авиационной промышленности и в энергетическом машиностроении.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам обработки железоникелевого сплава. Заявлен способ обработки инварного сплава на основе системы железо-никель.

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке сплавов с памятью формы, и может быть использовано в медицине и технике. Способ обработки сплавов титан-никель с содержанием никеля 49-51 ат.% с эффектом памяти формы включает термомеханическую обработку заготовки, термомеханическое наведение эффекта памяти формы, разгружение и нагрев для восстановления формы.

Изобретение относится к обработке ванадиевых сплавов, легированных элементами IVB группы, содержащих элементы замещения Cr, W и элементы внедрения С, О, N в количестве не менее 0,04 мас.%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке титановых сплавов, и может быть использовано для получения высокопрочных наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22.

Изобретение относится к динамической локализации дефекта в дефектном изделии, полученном ковкой. Система локализации дефекта содержит средства обработки для моделирования операции ковки при помощи численного решения уравнений с получением набора моделей формования изделия, средства ввода для предоставления указанному средству обработки данных относительно дефекта в изделии, средства обработки для добавления к первой модели из набора отметчика дефекта и средства визуализации для отслеживания во времени отметчика дефекта.
Наверх