CS263237B1

CS263237B1 - Method of forming forgings of discs

Info

Publication number: CS263237B1
Application number: CS87849A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Bosman; Josef Ing Csc Bystricky; Jiri Ing Perlik; Karel Dipl Tech Bozdech
Original assignee: Bosman Josef; Bystricky Josef; Perlik Jiri; Karel Dipl Tech Bozdech
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS84987A1

Abstract

Řešení se týká zvýšení metalurgické jakosti výkovků kotoučů v důsledku řízení usměrněné deformace a zvýšení výtěžnosti kovářských Ingotů. Uvedeného účelu se dosáhne tak, že předkovek, který se získá běžně známým postupem z kovářského ingotu, se ohřeje na teplotu 300 až 650 °K pod teplotu solidu a nejprve se pěchuje na výšku až 60 % jeho původní výsky. Potom se do něj zatlačí dutý trn o průměru 10 až 50 % průměru předkovku do hloubky rovnající se až rozdílu výšky polotovaru a konečné výšky kotouče. Poté se rovnoběžně s osou dutého trnu působí na materiál vně trnu dokud není dosaženo konečné výšky kotouče, čímž dojde k příznivému usměrnění textury kotouče, zejména jeho středové části.The solution concerns the increase of the metallurgical quality of forgings of discs as a result of the control of directed deformation and the increase of the yield of forging ingots. The stated purpose is achieved by heating the forging, which is obtained by a commonly known process from a forging ingot, to a temperature of 300 to 650 °K below the solidus temperature and first ramming it to a height of up to 60% of its original height. Then a hollow mandrel with a diameter of 10 to 50% of the diameter of the forging is pressed into it to a depth equal to the difference between the height of the blank and the final height of the disc. Then, parallel to the axis of the hollow mandrel, the material outside the mandrel is acted upon until the final height of the disc is reached, which results in a favorable straightening of the disc texture, especially its central part.

Description

Vynález se týká způsobu tváření/kotoučů zpracovávaných na kovacích lisech za tepla, určených například pro disky parních a spalovacích turbín, části svařovaných rotorů a zařízení pro chemický průmysl.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming / reels processed on hot forging presses, e.g.

Až dosud se výkovky kotoučů zhotovují z kovářských ingotů při aplikaci různých metalurgických postupů výroby oceli a odlévání, jejichž cílem je potlačení negativních jevů v oblastech s nerovnoměrným způsobem tuhnutí, zejména ve středové části ingotu. Mezi známé způsoby, které snižují segregační účinky patří například výroba oceli s aplikací vakuové uhlíkové desoxidace,, zpravidla kombinované s odsířením oceli, Další známou technologií výroby oceli je elektrostruskové přetavování, při němž se z ingotu nejprve vyrobí elektrody, ze kterých se pomocí speciálního zařízení a etrusky zhotoví přetavený slitek. Z kovacích postupů mezi nej známější při výrobě výkovků kotoučů patří způsob pěchování výchozího polotovaru, v jehož důsledku dochází ke zkracování původní délky polotovaru. Dalším známým postupem kování je tak zvané křížové kování, u něhož se naopak při pěchování osa původního polotovaru částečně prodlužuje.Up to now, the forgings of the wheels have been made from forging ingots using various metallurgical processes of steelmaking and casting, the aim of which is to suppress negative effects in areas with uneven solidification, especially in the central part of the ingot. Known methods that reduce segregation effects include, for example, the production of steel using vacuum carbon deoxidation, generally combined with steel desulfurization. Another known steel production technology is electro-slag remelting, in which the ingot is first produced by electrodes, from which Etruscan makes a remelted ingot. One of the best known forging processes in the manufacture of disc forgings is the method of upsetting the preform, which results in a shortening of the original length of the preform. Another known fitting method is the so-called cross fitting, in which, on the other hand, during the upsetting, the axis of the original blank is partially extended.

Společnou nevýhodou všech dosud známých kovacích postupů při výrobě kotoučů bez ohledu na použitý způsob výroby oceli pro výchozí polotovar je vytváření charakteristických oblastí, s rozdílným stupněm deformace. Blízko povrchu čel a osy kotour čů je jen velmi málo deformovaná oblast, kde se mohou vyskytovat defekty z původního polotovaru před pěchováním. Středová oblast, vyskytující se souměrně kolem poloviny výšky kotoučů a zasahující až do 60 % průměru kotoučů se vyznačuje zřetelně usměrněným průběhem vláken v důsledku pěchovacího procesu.A common disadvantage of all hitherto known forging processes in the manufacture of disks, irrespective of the method used to produce steel for the precursor, is the formation of characteristic areas with different degrees of deformation. Near the face surface and the axis of the rollers there is very little deformed area where defects from the original blank may occur before upsetting. The central region extending symmetrically about half the height of the disks and extending up to 60% of the diameter of the disks is characterized by a clearly rectified fiber course due to the upsetting process.

Tato oblast, obsahující středové segregace z kovářského ingotu, vykazuje obvykle defekty značného rozsahu, které jsou odhalovány při ultrazvukové kontrole. Vnější oblast má relativně stejný, stupeň deformace a nejsou s ní v zásadě žádné problémy. Relativně nejlepší výsledky jsou dosahovány u výkovků kotoučů vyráběných z elektrostruskové přetavených slitků, ale vysoké inves2This region, containing central segregations from the forging ingot, usually exhibits significant defects, which are detected by ultrasonic inspection. The outer region has relatively the same degree of deformation and there are basically no problems with it. Relatively best results are obtained with forging discs made of electro-slag remelted ingots, but high inves2

263 237 tiční a výrobní náklady brání širšímu využití této technologie.263 237 production and production costs prevent wider use of this technology.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob tváření výkovků kotoučů podle vynálezu, zpracovávaných na kovacích lisech za tepla. Podstatou způsobu podle vynálezu je to, že se předkovek ohřeje na teplotu 300 až 65O°K pod teplotu solidu a nejprve se pěchuje až na 60 % jeho původní výšky, načež se do něj zatlačí dutý trn, jehož průměr je 10 až 50 % průměru předkovku, do hloubky rovnající se až rozdílu výšky polotovaru a konečné výšky kotouče a poté se rovnoběžně s osou dutého trnu deformuje materiál vně trnu na požadovanou výšku kotouče.These disadvantages are avoided by the hot-forging process of the forgings of the discs according to the invention which are processed on forging presses. The essence of the process of the invention is to heat the preform to a temperature of 300 ° C to 65 ° C below the solidus temperature and first to ram up to 60% of its original height, and then to insert a hollow mandrel of 10 to 50% diameter , to a depth equal to up to the difference in height of the blank and the final height of the disc, and then the material outside the mandrel is deformed parallel to the axis of the hollow mandrel to the desired height of the disc.

Přínosem způsobu podle vynálezu je zvýšení výtěžnosti ingotů až o 20 % při zvýšení metalurgické jakosti výkovků v důsledku příznivého usměrnění průběhu vláken, zejména v jeho středové části. Ve středové Části výkovku kotouče nedochá-, zí při tváření podle vynálezu ke změně směru vláken z axiálního na radiální, což ve svých důsledcích významně snižuje úroveň smykových napětí, .jejichž účinkem dochází k výskytu vnitřních, necelistvostí. Současně se tím podstatně sníží anizotropie mechanických vlastností po průřezu výkovku, což je zejména důležité u tak dynamicky namáhaných dílů, jako jsou například disky turbín a podobně.The advantage of the process according to the invention is an increase in the ingot yield by up to 20% while the metallurgical quality of the forgings is increased due to the favorable fiber flow control, especially in the central part thereof. In the central part of the forging of the disc there is no change in the direction of the fibers from axial to radial during the forming process according to the invention, which in turn significantly reduces the level of shear stresses, which results in internal inconsistencies. At the same time, the anisotropy of the mechanical properties along the forging cross section is considerably reduced, which is particularly important for such dynamically stressed parts such as turbine discs and the like.

Příkladem způsobu tváření výkovků kotoučů podle vynálezu je kování disku rotoru parní turbíny. Ingot ohřátý na teplotu 1370°K se běžně známým postupem vykove na předkovek o průměru d a výšce h s takovým stupněm redukce, který umožní svaření všech vad z původního ingotu. Tento předkovek se v dalším žáru napěchuje na výšku o 20 Xmenší než byla výška h. Potom se do něj vtlačí dutý trn, jehož průměr je 407» původního průměru d, do hloubky rovnající se maximálnímu rozdílu výšky 0,8 h a konečné výšky disku v. Silou lisu působící rovnoběžně s osou trnu jsou docíleny konečné rozměry disku o průměru D a výšce V,An example of a method for forming the disk forgings according to the invention is forging a disk of a steam turbine rotor. The ingot heated to 1370 ° K is forged by a known method to form a forging of diameter d and height h with a degree of reduction that allows welding of all defects from the original ingot. The preform is rammed to a height 20 times smaller than the height h in another heat. Then a hollow mandrel having a diameter of 407 " of the original diameter d is pressed into a depth equal to the maximum height difference of 0.8 h and the final disk height v. The force of the press acting parallel to the mandrel axis achieves the final dimensions of the disc with diameter D and height V,

Claims

Method of forming forgings of discs processed on forging presses, characterized in that the forging is heated to a temperature of 300 to 65 ° K below the solidus temperature and is first rammed up to 60% of its original height, after which a hollow mandrel of diameter 10 to 50 Jf of the diameter of the blank, to a depth equal to. the difference in height of the blank and the final height of the disc, and then sweats the material out of the darkness to the desired height of the disc in parallel with the axis of the hollow mandrel.