Способ обработки заготовок из титана и его сплавов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соввтскик

Соцр алистическик

Республик ря692662

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120477(21) 2473020/25-27 с присоединением заявки М (23) Приоритет— (51)м. Кл.2

В 21 1 5/00

В 21 У 1/06

С 21 D 1/26

С 22 F 1/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 253.0.79 Бюллетень М 39 (53) УДК 21. 73 (088.8) Дата опубликования описания 28.10.79 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕИИЯ Г.A. Салищев, О.A . Кайбышев и В.N. Грешнов (7t ) Заявитель Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (5 4 ) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ТИТАНА

И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении изделий, например лопаток, из титана и его сплавов преимущественно путем штамповки.

Известен способ получения изделий из титана и его сплавов путем нагрева заготовки до температуры высокого отжига и деформирования при этой температуре (1).

Этот с пос об поза ол яет пов ыси ть производительность изготовления изде-лия за счет совмещения операций деформирования и высокого отжига.

Однако его недостатком является низкое качество изделий, ввиду значительного окисления заготовки в процессе выдержки при температуре высокого отжига.

Известен также способ получения изделий из титановых сплавов путем деформирования нагретой заготовки в инструменте, нагретом до температуры, превышающей температуру заготовки на

100-200 С (2).

Этот способ позволяет уменьшить окисление заготовок, но его недостатками являются: высокие деформируктцие усилия (что вызывает необходимость использования мощного оборудования), невозможность в ряде случаев получения однородных механических свойств во всем объеме иэделия, а также необходимость последующего высокого отжига изделия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обработки заготовок иэ титана и его с плав ов, включающий предварительный нагрев заготовки и ее последующее деформирование в режиме сверхпластичности с одновременным дополнительньм нагрев сы заготовки (3) .

Однако несбходимость проведения последующего высокого отжига заготовок при получении из них изделий и заданныаи свойствами является причиной снижения производительности. ,Цля повышения производительности обработки заготовок предварительный нагрев заготовки осуществляют до температуры на 50-100 С ниже температуры высокого отжига, а дополнительный нагреВ при последующем деформировании осуществляют до температуры высокого отжига и окончание деформирования производят при этой температуре. При этом не происходит значительного окисления поверхности заготовки, 692662

Формула изобретения

Способ обработки заготовок иэ титана и его сплавов, включающий пред- . варительный нагрев заготовки и ее последующее деформирование в режиме сверхпластичности с одновременным дополнительным нагревом заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительносTB путем исключения необходимости проведения последующего высокого отжига, предварительный нагрев заготовки осуществляют до температуры на 50-100 С ниже температуры высокого отжига, а дополнительный нагрев при последующем деформировании осуществляют до температуры высокого отжига и окончание деформирования производят при этой температуре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 26038?, кл. С 22 F 1/18, 1968.

2, Ав торск ое св идет ельс тв о СССР .

9 485809, кл. В 21 J 5/00, 23.03.72.

3. Сверхпластичность металлических материалов", М., Наука, 1973, .с. 32-38 . аж 1034 Подписное ород, ул. Проектная, 4 т.е, качество поверхности остается достаточно высоким, поскольку при температуре высокого отжига заготовка находится только во время окончания деформирования. Отсутствие окисленного слоя на поверхности заготовки позволяет не увеличивать припуск на мехобработку при изготсвлении изделий, т. е. трудоемкость последующей механическ ой обработки при использовании предлагаемого способа не возрастаетт.

Дополнительный нагрев заготовки в процессе деформирования можно осуществлять например, за счет проведения деформирования (например, "штамповки) в инструменте, температура которого равна температуре высокого отжига заготовки и поддерживается в процессе деформирования. В этом случае инструмент за .счет теплопередачи осуществляет дополнительный нагрев заготовки.

Возможность осуществления предлагаемого способа, т.е. штамповки в режиме сверхпластичности при отсутствии изотермических условий, объясняетс я особенностями проявления эффекта сверхпластичности в титане и его с плав ах, к оторый про являетс я в широком интервале температуре (50О

l 00 С ), причем значения напряжения течения и пластичности в крайних точках этого интервала незначительно отличаются друг от друга.

31 р и м е р . Предлагаемьм способом изготавляется опытная партия за-, готовок лопаток компрессора, выполненных из титанового сплава ВТ9.

Исходную цилиндрическую заготовку диаметром 15 мм и длиной 34 мм покрывают стеклоэмальд ЭВТ-24 (эащитносмазочное покрытие) и предварительно нагревают в электрической печи до температуры 900 С (так как температура св ерхпластического состояния сплава на 50 С ниже температуры высокого отжига сплава ВТ9). После этого заготовку переносят в штамп, выполненный по закрытому типу. ()тамп устанавливают в индукционном нагревательном блоке и нагревают до Т

950 С (т.е. температуры высокого отжига сплава и сверхйластического с ос тояни я ) .

После йереноса заготовки в штамп осуществляют ее деформиров ание (штампсвку) о скоростью полэуна пресса

0,05 мм7с ек (оптимальная скорость деформирования в режиме св ерхпластичности) . При этом осуществляется дополнительный нагрев заготовки до тем,пературы 950 С. Время деформирсвания заготсвки, необходимое для за полнения гравюры штампа при деформации в этих условиях, равно 3 мин. Время

ЦКИИПИ Наказ 6324/27 Тир

Филиал ППП Патент, r. Ужг нагрева заготовки в штампе от 900 С до температуры высокого отжига, рав ной 950 С, за счет теплопередачи равно 2 минутам.

Таким образом, последующей операции высокого отжига не требуется, т.е. удается сократить общее время получения термообработанной заготовки лопатки с 5 мин до 3 мин, т.е. повысить производительность процесса изготовления иэделия на 40%, по сравнению с известным способом.

Величина окисленного слоя заготовки составляет 0,02-0,03 мм. Прн этом величина микротвердости на поверхности штамповки после удаления стеклосмазки составляет 400 кгс/мм, что на 50-100 кгс/MM меньше, чем на иэ2 делиях, изготовленных по технологическому процессу, включающему высокий отжиг.

Изготовленная из этих заготовок партия лопаток подвергалась механическим испытаниям, результаты которых показали полное соответствие техническим условиям на данное иэделие.

Таким образом, предлагаемый способ обработки заготовок титана и его спла— вов по сравненйю с известным способом позволяет, эа счет исключения операции высокого отжига, повысить производительность процесса изготовления изделий из этих заготовок без снижения качества изделий и беэ увеличения трудоемкости их изготовления.