CS256953B1

CS256953B1 - Forging of forgings from high-alloyed, especially austenitic and non-ferrous alloys

Info

Publication number: CS256953B1
Application number: CS858035A
Authority: CS
Inventors: Jan Sedivec
Original assignee: Jan Sedivec
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS803585A1

Abstract

Řešení se týká kování výkovků s použitím mezivložky z vysocelegovaných, především austenitických ocelí a neželezných slitin, zabezpečující jemnozrnou strukturu výkovků v jejich podpovrchových a povrchových oblastech. Podstatou je, že deformační energie se přenáší na tvářený polotovar prostřednictvím mezivložek z žáruvzdorného nekovového vláknitého materiáluThe solution concerns the forging of forgings using an intermediate insert made of high-alloy, mainly austenitic steels and non-ferrous alloys, ensuring a fine-grained structure of the forgings in their subsurface and surface areas. The essence is that the deformation energy is transferred to the formed semi-finished product through intermediate inserts made of refractory non-metallic fibrous material

Description

Vynález se týká způsobu kování výkovků z vysocelegovaných ocelí, především austenitických a neželezných slitin..The invention relates to a method of forging high-alloy steel forgings, in particular austenitic and non-ferrous alloys.

Běžný způsob kování na bucharu nebo lisu neumožňuje dostatečně rovnoměrné protváření v celém průřezu výkovku vlivem povrchového tření, ochlazování a vysoké citlivosti ke vlivu teploty na přetvářnou pevnost materiálu. To má za následek, že u některých ocelí a slitin vzniká v povrchových oblastech výkovku méně protvářená vrstva s hrubými nerekrystalizovanými zrny. Tyto oblasti hrubých zrn vyvolávají indikace zejména při ultrazvukové kontrole šikmou sondou a jsou zpravidla pro tyto nepřípustné ultrazvukové nálezy vyřazovány.The conventional forging method on a hammer or press does not allow sufficiently uniform deformation across the forging section due to surface friction, cooling and high sensitivity to the effect of temperature on the deformation strength of the material. As a result, for some steels and alloys, a less deformed layer with coarse, non-recrystallized grains forms in the forged surface areas. These coarse-grained areas induce indications, in particular during ultrasonic inspection by an inclined probe, and are generally excluded for these impermissible ultrasonic findings.

Oblasti hrubých zrn jsou způsobeny tím, že při dotyku kovadla s tvářeným polotovarem dochází k ochlazení povrchu a kontaktnímu tření kovaného materiálu o činnou část kovadla. Snížení teploty v povrchové oblasti má za následek zvýšení přetvářné pevnosti materiálu polotovaru. Zvýšení přetvářné pevnosti spolu s kontaktním třením mají za následek podstatně menši deformace materiálu v povrchové a podpovrchové oblasti, oproti deformacím, probíhajícím ve vzdálenějších částech od povrchu. Malé deformace a snížená teplota v povrchových oblastech neumožňuji uskutečnění procesu rekrystalizace s jemným sekundárním zrnem. Proto výkovky zpravidla mívají jemné rekrystalizované zrno ve střední části výkovku, zatímco povrchová část má hrubé sekundární zrno, u stabilisovaných ocelí austenitických ještě často stabilisované disperzními karbidy. Prováděné rozpouštěcí žíhání nedodá zpravidla tolik aktivační energie, aby proběhla rekrystalizace s jemným zrnem, a proto zůstává značná část výkovku vyřazena z dalšího zpracování pro náročné výrobky.The coarse grain regions are caused by the contact of the anvil with the formed blank to cool the surface and contact the forged material against the active part of the anvil. Lowering the temperature in the surface area results in an increase in the deformation strength of the stock material. Increasing the deformation strength together with the contact friction results in considerably less deformation of the material in the surface and subsurface region, compared to deformations occurring in the more distant parts from the surface. Small distortions and reduced temperature in the surface areas do not allow the fine secondary grain recrystallization process to be carried out. Therefore, forgings usually have a fine recrystallized grain in the middle part of the forging, while the surface portion has a coarse secondary grain, in stabilized austenitic steels often still stabilized by dispersion carbides. As a rule, the solution annealing does not provide enough activation energy to carry out the fine grain recrystallization, and therefore a significant part of the forging remains excluded from further processing for demanding products.

Snížení povrchového tření a ochlazování povrchu na styčných plochách řeší čelní mezivložky z plastického kovu, které se často předehřívají. Použití kovových povlaků, např. u slitin Ti velmi tenké povlakování hliníkem, stříbrem či zlatém tvoří rovněž jakousi mezivložku při kování v zápustce, ale hlavní význam je ochrana polotovaru proti naplyněni při ohřebu. Použiti grafitu v oleji nebo vlhkých pilin při zápustkovém kování snižuje částečně povrchové tření v zápustce, hlavní význam spočívá ve vytváření plynů, které by měly působit proti přilnutí výkovku do dutiny zápustky. U větších výkovků je však účinek problematický. Mazací účinky těchto materiálů při tvářecích teplotách jsou problematické, jak dokazují vyjádřené části zápustkových dutin. O tepelně izolačním účinku nelze v daném případě vůbec uvažovat.Reducing surface friction and cooling the surface at the contact surfaces are solved by plastic frontal liners, which are often preheated. The use of metal coatings, for example in Ti alloys, a very thin coating of aluminum, silver or gold also forms a sort of intermediate lining in die forging, but the main importance is to protect the workpiece against gassing during heating. The use of graphite in oil or wet sawdust in die forging reduces partially the surface friction in the die, the main importance being the formation of gases that should counteract the forging of the forging into the die cavity. However, for larger forgings the effect is problematic. The lubricating effects of these materials at forming temperatures are problematic, as shown by the void portions expressed. The thermal insulation effect cannot be considered at all in the present case.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob kování výkovků podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že deformační energie se přenáší na tvářený polotovar přes žáruvzdorný nekovový vláknitý materiál.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the forging method of the invention. The essence of the invention is that the deformation energy is transferred to the molded blank through a refractory non-metallic fibrous material.

Cčinek žáruvzdorných nekovových vláknitých materiálů se projevuje vysokou tepelně izolační schopností a vysokou schopností snižovat povrchové kontaktní tření mezi nástrojem a tvářeným materiálem tím, že i při vysokých tvářecích teplotách zachovávají vlákna kruhový průřez a tedy valením a posuvem jednotlivých vláken usnadňují deformační pohyb povrchových částí tvářeného materiálu.The effects of the refractory non-metallic fibrous materials exhibit a high thermal insulating ability and a high ability to reduce the surface contact friction between the tool and the molded material by maintaining the circular cross-section at high forming temperatures and thus facilitating the deformation movement of the surface portions of the molded material.

Vysoká tepelně Izolační schopnost žáruvzdorných nekovových vláknitých materiálů omezuje přestup tepla z tvářeného polotovaru do nástroje a tím se snižují rozdíly teploty mezi povrchovou oblasti a vnitřními částmi polotovaru na minimum a snižují se tedy i rozdíly v deformační pevnosti, která ovlivňuje rozložení deformací ve výkovku.The high thermal insulating ability of the refractory non-metallic fibrous materials limits the heat transfer from the formed blank to the tool, thereby minimizing the temperature differences between the surface area and the inner parts of the blank and thus reducing the deformation strength differences that affect the deformation distribution in the forging.

Oba tyto vlivy příznivě působ! na deformační proces povrchových částí polotovaru a tedy zvětšení stupně deformace v povrchových a podpovrchových oblastech zejména u materiálů citlivých na změny deformační pevnosti s teplotou, jako jsou chromniklové Austenitické oceli, slitiny titanu aj., oproti výkovkům, které byly kovány bez použití žáruvzdorných nekovových vláknitých materiálů mezi kovaným materiálem a tvářecím nástrojem.Both of these influences have a positive effect! for the deformation process of the surface parts of the semi-finished product and thus an increase in the degree of deformation in the surface and subsurface areas, especially for materials sensitive to changes in deformation strength with temperature, such as chrome nickel Austenitic between the forged material and the forming tool.

Tím, že se dosáhne větších deformací na povrchových a podpovrchových částech výkovku, které odpovídají deformacím ve vnitřních částech výkovku, docílí se zejména při omezení ochlazovacího účinku na povrchu stejných podmínek pro rekrystalizace, a tudíž i stejně jemného zrna v povrchových a podpovrchových částech výkovku jako v jeho středových partiích.By achieving greater deformations on the surface and subsurface parts of the forging that correspond to the deformations in the internal parts of the forging, the same conditions for recrystallization and hence the same fine grain in the surface and subsurface parts of the forging, especially in limiting the cooling effect on the surface its central parts.

Využitím vynálezu při kování v zápustce se zlepší kluzné vlastnosti mezi polotovarem a dutinou zápustky zejména u materiálů s vysokým koeficientem tření, jako např. u slitin'By utilizing the invention in die forging, the sliding properties between the blank and the die cavity are improved, especially for materials with a high coefficient of friction, such as alloys

Ti, kde běžná mazadla na bázi oleje s grafitem nejsou dostatečně účinná. Rovněž se zlepší vyjímání rozměrných výkovků z dutin zápustky, nebot žáruvzdorný nekovový vláknitý materiál neshoří v zápustce jako běžně užívaná mazadla na bázi olejů nebo dřevěné piliny, ale vytváří separátor z jemně rozptýlených nekovových vláken, který podporuje zabíhání kovaného materiálu v dutině zápustky a zabraňuje přilnutí výkovku do zápustky nebo dokonce zadření výkovku v zápustce.Those where conventional graphite oil based lubricants are not effective enough. Also, the removal of large forgings from the die cavities will be improved since the refractory non-metallic fibrous material does not burn in the die like commonly used oil or wood sawdust lubricants, but creates a finely divided non-metallic fiber separator that promotes running of forged material in the die cavity into the die or even seizing the forging in the die.

Jako příklad je uvedeno použití skelné vlny v deskách při kování oceli GOST 08CH18N10T. Jedna deska (rohož) nebo její část se položí na spodní kovadlo lisu, druhá se položí na horní plochu polotovaru nebo ingotu pod horní kovadlo. Tlouštka rohože je dle velikosti polotovaru 1 až 3 cm. Pohybem horního kovadla dochází k deformaci polotovaru, který je od kovadel izolován vláknitou skelnou rohoží. Tepelná izolace a zlepšené podmínky posuvu povrchových vrstev kované oceli zabezpečují větší protváření povrchových oblastí a tím zjemnění zrna.An example is the use of glass wool in slabs for steel fittings GOST 08CH18N10T. One plate (mat) or part thereof is placed on the lower anvil of the press, the other is placed on the upper surface of the blank or ingot under the upper anvil. The thickness of the mat is 1 to 3 cm depending on the size of the blank. The movement of the upper anvil deforms the semi-finished product, which is insulated from the anvils by a fiber glass mat. The thermal insulation and improved feed conditions of the forged steel surface layers ensure greater deformation of the surface areas and thus grain refinement.

Jiný příklad je použití žáruvzdorné vláknité keramické rohože Sibral nebo Termovit, která byla použita při zápustkovém lisování ventilových těles. Lisování se provádí ve směru delší osy ve svislém směru. Rohož o tlouštce 2 cm a Φ 310 mm byla vložena na dno zápustky. Na ni byl postaven polotovar o é 300 x 1 100 mm. Na jeho horní čelo byla uložena druhá rohož o φ 310 mm až φ 320 mm a lisovacím trnem bylo provedené vylisování výkovku. Vyjímání výkovků ze zápustky bylo bez obtíží, zatímco při dřívějším mazání olejem s-grafitem docházelo k zadírání výkovku v zápustce. Zlepšila se rovněž kvalita povrchu výkovku i jeho struktura.Another example is the use of a Sibral or Termovit refractory fibrous ceramic mat which has been used in die stamping of valve bodies. The pressing is carried out in the direction of the longer axis in the vertical direction. A mat with a thickness of 2 cm and Φ 310 mm was inserted at the bottom of the die. A 300 x 1,100 mm stock was built on it. A second mat of φ 310 mm to φ 320 mm was placed on its upper face and the forging was pressed by a pressing mandrel. Removing the forgings from the die was not a problem, while the earlier forging with s-graphite oil caused the forgings to seize in the die. The quality of the forging surface and its structure have also improved.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method of forging of forgings of high alloyed, especially austenitic steels and non-ferrous alloys by means of intermediate liners, characterized in that the deformation energy is transferred to the formed blank by means of a refractory non-metallic fibrous material.