ES2932530T3 - Method for manufacturing ring-shaped bodies - Google Patents

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ES2932530T3 ES14775622T ES14775622T ES2932530T3 ES 2932530 T3 ES2932530 T3 ES 2932530T3 ES 14775622 T ES14775622 T ES 14775622T ES 14775622 T ES14775622 T ES 14775622T ES 2932530 T3 ES2932530 T3 ES 2932530T3
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Hiroaki Kikuchi
Hideo Takizawa
Yuji Ishiwari
Jun Ohsone
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Abstract

La presente invención es un método para fabricar un artículo moldeado anular provisto de un paso de forjado para fabricar un artículo forjado en forma de disco forjando un material de aleación, y un paso de laminación anular para fabricar un artículo moldeado anular mediante laminación anular de un intermedio anular. artículo obtenido mediante la formación de un orificio pasante en el artículo forjado, en el que dicho método se caracteriza porque el forjado en caliente se realiza al menos dos veces en la etapa de forjado. En el forjado en caliente, la velocidad de deformación es de 0,5 s-1 o menos, el valor absoluto εθ1 de la deformación en dirección circunferencial en el artículo forjado es de 0,3 o mayor, el valor absoluto εh de la deformación en dirección de la altura del artículo forjado es de 0,3 o mayor, y la relación entre estos valores absolutos para la deformación (εh/εθ1) es de 0,4 a 2,5 inclusive. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention is a method for making an annular shaped article having a forging step for making a disc-shaped forged article by forging an alloy material, and an annular rolling step for making an annular shaped article by annular rolling of a annular intermediate. article obtained by forming a through hole in the forged article, wherein said method is characterized in that hot forging is performed at least twice in the forging step. In hot forging, the strain rate is 0.5 s-1 or less, the absolute value εθ1 of the strain in circumferential direction in the forged item is 0.3 or more, the absolute value εh of the strain in the height direction of the forged article is 0.3 or more, and the ratio between these absolute values for deformation (εh/εθ1) is 0.4 to 2.5 inclusive. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Método para la fabricación de cuerpos de forma anularMethod for manufacturing ring-shaped bodies

Campo técnicotechnical field

La presente invención se refiere a un método para fabricar un cuerpo de forma anular, que se utiliza como materia prima en la producción de un producto anular tal como un disco de turbina para motores de aeronaves, por ejemplo. The present invention relates to a method for manufacturing a ring-shaped body, which is used as a raw material in the production of an annular product such as a turbine disk for aircraft engines, for example.

La presente solicitud reivindica la prioridad de Solicitud de Patente Japonesa No. 2013-069205 presentada el 28 de marzo de 2013.The present application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2013-069205 filed on March 28, 2013.

Antecedentes de la técnicaBackground art

El disco de turbina es un elemento anular que tiene un orificio pasante y está configurado para girar junto con varios álabes de turbina, que están dispuestos en su lado circunferencial exterior.The turbine disk is an annular element that has a through hole and is configured to rotate together with a plurality of turbine blades, which are arranged on its outer circumferential side.

La parte circunferencial exterior del disco de la turbina está expuesta a los gases de combustión y alcanza una temperatura alta de 600 a 700 °C, mientras que la parte circunferencial interior se mantiene a una temperatura relativamente baja y, por lo tanto, se genera tensión térmica repetidamente en ella a medida que se arranca y se para el motor. De acuerdo con lo anterior, se desea que los discos de turbina tengan características superiores de fatiga de bajo ciclo. Además, es necesario que los discos de turbina tengan características de alta resistencia a la fluencia debido a que la fuerza centrífuga se aplica a la parte circunferencial exterior debido a la alta velocidad de rotación alrededor del eje a altas temperaturas. Además, se requiere que los discos de turbina tengan una alta resistencia a la tracción y un alto límite elástico.The outer circumferential part of the turbine disc is exposed to the combustion gases and reaches a high temperature of 600 to 700 °C, while the inner circumferential part is kept at a relatively low temperature and therefore stress is generated. repeatedly in it as the engine is started and stopped. Accordingly, it is desired that turbine discs have superior low cycle fatigue characteristics. In addition, it is necessary for the turbine discs to have high creep resistance characteristics because centrifugal force is applied to the outer circumferential part due to the high speed of rotation around the shaft at high temperatures. Furthermore, turbine discs are required to have high tensile strength and high yield strength.

Con el fin de asegurar resistencias mecánicas lo suficientemente altas para responder a las diversas demandas descritas anteriormente, los cuerpos de forma anular que se utilizarán para los discos de turbina se producen y fabrican forjando un material con una alta resistencia al calor constituido por una superaleación a base de Ni y cortando el cuerpo anular forjado obtenido, como se discute en los Documentos de Patente 1 y 2, por ejemplo. Más específicamente, se imparte deformación a un cuerpo de forma anular y los granos de cristal del material se refinan por forja, y de ese modo se mejoran la resistencia a la tracción, la resistencia a la fatiga y similares. Para equipos para aplicar forja, es preferible utilizar una prensa de forja de control hidráulico capaz de controlar estrictamente la velocidad de forja, y se ha reconocido que la aplicación de forja de superficie completa para moldear simultáneamente todo el material es preferible para obtener la estructura (granos de cristal) de un cuerpo de forma anular que son circunferencialmente uniformes.In order to ensure high enough mechanical resistance to respond to the various demands described above, the annular-shaped bodies to be used for the turbine discs are produced and manufactured by forging a material with high heat resistance consisting of a superalloy of a Ni base and cutting the obtained forged annular body, as discussed in Patent Documents 1 and 2, for example. More specifically, a ring-shaped body is given deformation and the crystal grains of the material are refined by forging, and thereby the tensile strength, fatigue resistance and the like are improved. For equipment for applying forging, it is preferable to use a hydraulically controlled forging press capable of strictly controlling the forging speed, and it has been recognized that the application of full-surface forging to simultaneously cast all the material is preferable to obtain the structure ( crystal grains) of a ring-shaped body that are circumferentially uniform.

Mientras tanto, en los últimos años, se ha deseado aumentar el tamaño de los discos de turbina ya que se desea una mayor potencia de los motores para aeronaves. Al aumentar el tamaño de un cuerpo de forma anular a medida que aumenta el tamaño de los discos de turbina, se hace necesaria una gran prensa de forja de control hidráulico con una capacidad de varias decenas de miles de toneladas (por ejemplo, véase el Documento No Patente 1).Meanwhile, in recent years, it has been desired to increase the size of the turbine discs as more power is desired from aircraft engines. As the size of a ring-shaped body increases as the size of the turbine discs increases, a large hydraulically controlled forging press with a capacity of several tens of thousands of tons becomes necessary (for example, see Document No Patent 1).

Sin embargo, las grandes prensas de forja de control hidráulico descritas anteriormente son muy caras y pocas prensas de este tipo están disponibles en todo el mundo; de acuerdo con lo anterior, si se usa una prensa de forja de control hidráulico tan grande, la capacidad de suministrar cuerpos de forma anular puede ser limitada y los costes de los productos a producir pueden seguir siendo altos. La tendencia hacia discos de turbina más grandes en los últimos años ha alcanzado un nivel tan alto que la forja cerrada puede ser difícil incluso si se usa una prensa de forja de control hidráulico grande, lo que puede causar problemas tales como que las características mecánicas preferibles son difíciles de lograr para algunas regiones de los cuerpos de forma anular a forjar, y que se hace difícil asegurar la uniformidad de la estructura del producto.However, the large hydraulically controlled forging presses described above are very expensive and few such presses are available worldwide; Accordingly, if such a large hydraulically controlled forging press is used, the ability to supply ring-shaped bodies may be limited and the costs of the products to be produced may remain high. The trend towards larger turbine discs in recent years has reached such a high level that closed forging can be difficult even if a large hydraulically controlled forging press is used, which can cause problems such as preferable mechanical characteristics. are difficult to achieve for some regions of the ring-shaped bodies to be forged, and it becomes difficult to ensure the uniformity of the product structure.

Por otra parte, en lugar de moldear un cuerpo de forma anular usando una prensa de forja, se puede usar un método para formar un cuerpo de forma anular mediante laminación de anillos. En este caso, el coste del equipo puede reducirse y resulta fácil producir de forma sensible grandes cuerpos de forma anular. Sin embargo, en general, la anisotropía de las características mecánicas (características de resistencia) ocurre más fácilmente en los productos laminados en anillo que en los productos forjados a presión y, por lo tanto, el laminado en anillo no es adecuado para la producción de productos que requieren la isotropía de características mecánicas como discos de turbinaOn the other hand, instead of casting a ring-shaped body using a forging press, a method for forming a ring-shaped body by ring rolling can be used. In this case, the cost of the equipment can be reduced and it becomes easy to sensitively produce large annular-shaped bodies. However, in general, anisotropy of mechanical characteristics (strength characteristics) occurs more easily in ring-rolled products than in pressure-forged products, and therefore ring-rolled is not suitable for the production of products that require isotropy of mechanical characteristics such as turbine discs

Se puede utilizar un método en el que se moldea un cuerpo de forma anular mediante una combinación de una prensa de forja y laminación de anillos; sin embargo, si se utiliza este método, puede surgir el problema de que sea necesario realizar un forjado final posterior al laminado del anillo para obtener una estructura uniforme y fina deseada, que los procesos de producción se vuelvan complejos y que los costes de producción pueden llegar a ser alto.A method in which a ring-shaped body is cast by a combination of a forging press and ring rolling can be used; however, if this method is used, the problem may arise that final forging is required after ring rolling to obtain a desired uniform and fine structure, production processes become complex, and production costs may become tall.

Para resolver este problema, en el Documento de Patente 3, se presenta un método en el que se utilizan en combinación un proceso de forja y un proceso de laminación de anillos, y en el proceso de forja, la forja en caliente se lleva a cabo una pluralidad de veces en las que la tensión para un cuerpo forjado en la dirección circunferencial £01, la deformación del cuerpo forjado en la dirección de la altura £h y una relación de deformación entre estos valores £h/£01 se controlan a valores apropiados, lo que permite la producción de un cuerpo de forma anular que tiene una estructura cristalina fina con una excelente uniformidad asegurada a bajo coste.To solve this problem, in Patent Document 3, a method is presented in which a forging process and a ring rolling process are used in combination, and in the forging process, hot forging is carried out. a plurality of times that the stress for a forged body in the circumferential direction £01, the deformation of the forged body in the direction of the height £h and a deformation ratio between these values £h/£01 are controlled to appropriate values, which enables the production of a ring-shaped body having a fine crystalline structure with a excellent uniformity assured at low cost.

Lista de citasappointment list

Documento de patentepatent document

[Documento de patente 1] JP 07-138719 A[Patent Document 1] JP 07-138719 A

[Documento de patente 2] JP 62-211333 A[Patent Document 2] JP 62-211333 A

[Documento de patente 3] JP 2011-255409 A[Patent Document 3] JP 2011-255409 A

Documento no de patenteNon-patent document

[Documento no patente 1] “Year 2002 Research Report - Report Regarding Development of Innovative Members Using Ultra-Large Forging Press Machine”, (New Energy and Industrial Technology Development Organization, marzo de 2003, págs. 10-11 y págs. 37-41)[Non-Patent Document 1] “Year 2002 Research Report - Report Regarding Development of Innovative Members Using Ultra-Large Forging Press Machine”, (New Energy and Industrial Technology Development Organization, March 2003, pp. 10-11 and pp. 37- 41)

Resumen de la invenciónSummary of the invention

Problema técnicotechnical problem

Mientras tanto, recientemente, la producción de motores de avión de alto rendimiento ha ido en aumento y, por lo tanto, también ha aumentado la demanda de un cuerpo de forma anular grande. Por lo tanto, se desea un método de producción que sea capaz de producir de forma estable cuerpos de forma anular con una estructura uniforme por volumen de producción.Meanwhile, recently, the production of high-performance aircraft engines has been on the rise, and thus the demand for a large ring-shaped body has also increased. Therefore, a production method is desired which is capable of stably producing ring-shaped bodies with a uniform structure per production volume.

El inventor de la presente invención ha estudiado el método para fabricar cuerpos anulares discutidos en el Documento de Patente 3 y, como resultado, ha llegado a la conclusión de que, de hecho, se puede obtener un cuerpo de forma anular con granos cristalinos finos con un tamaño de grano uniforme mediante la forja en caliente en la que se deforma un cuerpo forjado en la dirección circunferencial £01, la deformación para el cuerpo forjado en la dirección de la altura £h, y una relación de deformación entre estos valores £h/£01 se controlan a valores apropiados; sin embargo, al producir cuerpos de forma anular grandes y gruesos, por ejemplo, los tamaños de grano de los cuerpos de forma anular no son uniformes en algunos casos debido a condiciones de funcionamiento desiguales y similares.The inventor of the present invention has studied the method for manufacturing annular bodies discussed in Patent Document 3 and, as a result, has come to the conclusion that an annular-shaped body with fine crystal grains can indeed be obtained with a uniform grain size by hot forging in which a forged body is deformed in the circumferential direction £01, the strain for the forged body in the height direction £h, and a strain ratio between these values £h /£01 are controlled to appropriate values; however, when producing large and thick ring-shaped bodies, for example, the grain sizes of the ring-shaped bodies are not uniform in some cases due to uneven operating conditions and the like.

La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta estas circunstancias, y un objeto de la presente invención es proporcionar un método como se define en las reivindicaciones adjuntas para fabricar un cuerpo de forma anular capaz de producir cuerpos de forma anular que tienen resistencias mecánicas excelentemente altas mientras aseguran la uniformidad de su estructura de manera estable y a bajo coste.The present invention has been made with these circumstances in mind, and an object of the present invention is to provide a method as defined in the appended claims for manufacturing a ring-shaped body capable of producing ring-shaped bodies having excellently high mechanical strengths. while ensuring the uniformity of its structure in a stable and low cost manner.

Solución al problemaSolution to the problem

Con el fin de resolver estos problemas y lograr el objeto mencionado anteriormente, de acuerdo con la presente invención, un método como se define en la reivindicación 1 para fabricar un cuerpo de forma anular comprende una etapa de fusión y colada para producir una pieza de aleación por fusión y colada e incluye una etapa de forjado de forjar la pieza de aleación para proporcionar un cuerpo forjado que tiene forma de disco, y una etapa de laminado de anillos de laminado de anillos de un cuerpo intermedio anular preparado al formar un orificio pasante en el cuerpo forjado para proporcionar un cuerpo de forma anular y se caracteriza porque la etapa de forjado consta de al menos dos pasos de forjado en caliente, cada uno de las etapas de forjado en caliente se lleva a cabo en condiciones en las que la velocidad de deformación es como máximo de 0.5 s-1, un valor absoluto £01 de deformación del cuerpo forjado en su dirección circunferencial es al menos 0.3, un valor absoluto £h de deformación del cuerpo forjado en su dirección vertical es al menos 0.3, y una relación £h/£01 entre los valores absolutos de la tensión está dentro de un rango de 0.4 a 2.5. Donde la pieza de aleación está hecha de una aleación a base de Ni, una aleación a base de Co o una aleación a base de Fe.In order to solve these problems and achieve the above-mentioned object, according to the present invention, a method as defined in claim 1 for manufacturing a ring-shaped body comprises a step of melting and casting to produce an alloy part. by melting and casting and includes a forging step of forging the alloy part to provide a forged body having a disc shape, and a ring rolling step of ring rolling an annular intermediate body prepared by forming a through hole in the forged body to provide a ring-shaped body and characterized in that the forging step consists of at least two hot forging steps, each of the hot forging steps being carried out under conditions where the speed of deformation is at most 0.5 s-1, an absolute value £01 of deformation of the forged body in its circumferential direction is at least 0.3, an absolute value £h of deformationc stress of the forged body in its vertical direction is at least 0.3, and a ratio £h/£01 between the absolute values of stress is within a range of 0.4 to 2.5. Where the alloy part is made of a Ni-based alloy, a Co-based alloy, or a Fe-based alloy.

En el método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención, la velocidad de deformación en la etapa de forjado es como máximo de 0.5 s-1. Cuando la velocidad de deformación supera los 0.5 s-1, la temperatura dentro del cuerpo forjado aumenta excesivamente debido al calor de procesamiento (es decir, un fenómeno conocido como “acumulación de calor”) que engrosa los granos de cristal dentro del cuerpo forjado. En el laminado de anillos después de la forja, los granos de cristal dentro del cuerpo forjado no se pueden refinar, porque no se puede impartir suficiente tensión al interior del cuerpo forjado. De acuerdo con la presente invención, la velocidad de deformación se controla para que esté dentro de un rango de 0.5 s_1 o menos, y así, la diferencia entre la temperatura en la superficie del cuerpo forjado y la temperatura en el interior del mismo durante el forjado puede ser menor, permitiendo que la estructura sea más uniforme. Para obtener con mayor seguridad los efectos mencionados anteriormente, la velocidad de deformación en la etapa de forja es preferiblemente como máximo de 0.15 s-1.In the method for manufacturing a ring-shaped body according to the present invention, the strain rate in the forging step is at most 0.5 s-1. When the strain rate exceeds 0.5 s-1, the temperature inside the forged body rises excessively due to processing heat (ie, a phenomenon known as “heat buildup”) that coarsens the crystal grains inside the forged body. In ring rolling after forging, the crystal grains within the forged body cannot be refined, because sufficient stress cannot be imparted to the interior of the forged body. According to the present invention, the strain rate is controlled to be within a range of 0.5 s_1 or less, and thus, the difference between the temperature on the surface of the forged body and the temperature inside the forged body during forged can be less, allowing the structure to be more uniform. In order to more safely obtain the effects mentioned above, the strain rate in the forging stage is preferably at most 0.15 s-1.

La velocidad de deformación se define mediante la siguiente expresión:The strain rate is defined by the following expression:

[Expresión 1][Expression 1]

Figure imgf000004_0001
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En la etapa de forjado, el valor absoluto £01 de la deformación en la dirección circunferencial se establece en un valor grande de al menos 0.3 y, por lo tanto, la cantidad de deformación en la dirección circunferencial que se impartirá al cuerpo intermedio anular en la etapa de laminado de anillo se puede reducir relativamente. Además, debido a que el valor absoluto £h de la deformación que se impartirá en la dirección de la altura se establece en un valor grande de 0.3 o más, la deformación que se impartirá en la dirección de la altura, que es difícil de impartir mediante el laminado del anillo, se puede impartir con seguridad mediante una cantidad suficiente. Por lo tanto, se puede reducir la relación de trabajo en la etapa de laminación del anillo, se suprime la anisotropía de las propiedades de resistencia del cuerpo de forma anular mientras que se aumenta la isotropía y, como resultado, se puede obtener una estructura cristalina fina en la que se asegura suficiente uniformidad.In the forging stage, the absolute value £01 of the deformation in the circumferential direction is set to a large value of at least 0.3, and therefore the amount of deformation in the circumferential direction to be imparted to the annular intermediate body in the ring rolling step can be relatively reduced. In addition, because the absolute value £h of the strain to be imparted in the height direction is set to a large value of 0.3 or more, the strain to be imparted in the height direction, which is difficult to impart by rolling the ring, it can be safely delivered by a sufficient amount. Therefore, the duty ratio in the ring rolling step can be reduced, the anisotropy of the strength properties of the ring-shaped body is suppressed while the isotropy is increased, and as a result, a crystal structure can be obtained. fine in which sufficient uniformity is ensured.

La relación £h/£01 indica el equilibrio entre las direcciones de la deformación que se va a impartir y es un índice para controlar la variación de las posiciones relativas en el material antes y después del proceso. En la siguiente etapa de laminación del anillo, el valor numérico correspondiente necesariamente se vuelve “0” o cercano a “0” debido al método de producción y, por lo tanto, es esencial establecer adecuadamente la relación de deformación que se impartirá en la dirección de la altura en la etapa de forja para suprimir la anisotropía; sin embargo, si la relación £h/£01 es inferior a 0.4, el efecto de la misma puede ser insuficiente. Por otro lado, si la relación £h/£01 excede de 2.5, la distribución de la deformación a impartir en la dirección de la altura puede volverse excesiva, el flujo plástico puede volverse inestable y, como resultado, la simetría axial, que es esencial al impartir uniformidad, puede degradarse.The relationship £h/£01 indicates the balance between the directions of the deformation to be imparted and is an index to control the variation of the relative positions in the material before and after the process. In the next stage of ring rolling, the corresponding numerical value necessarily becomes "0" or close to "0" due to the production method, and therefore it is essential to properly set the strain ratio to be imparted in the direction of the height at the forging stage to suppress anisotropy; however, if the £h/£01 ratio is less than 0.4, its effect may be insufficient. On the other hand, if the ratio £h/£01 exceeds 2.5, the strain distribution to be imparted in the height direction may become excessive, creep may become unstable and, as a result, axial symmetry, which is essential in imparting uniformity, it can degrade.

De acuerdo con la presente invención, la relación £h/£01 entre los valores absolutos de deformación se controla para que esté dentro de un rango de 0.4 a 2.5, estabilizando así el flujo plástico y asegurando la simetría axial para hacer que la estructura sea uniforme.According to the present invention, the ratio £h/£01 between the absolute values of strain is controlled to be within a range of 0.4 to 2.5, thus stabilizing creep and ensuring axial symmetry to make the structure stable. uniform.

En el método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención, en la etapa de laminado del anillo, se puede realizar un laminado en caliente de modo que se pueda obtener un valor absoluto £02 de deformación del cuerpo de forma anular en su dirección circunferencial de al menos 0.5 impartido al cuerpo de forma anular, y por lo tanto, el tamaño de grano en una región de producto del cuerpo de forma anular puede ser un número de tamaño de grano ASTM de al menos 8.In the method for manufacturing a ring-shaped body according to the present invention, at the step of rolling the ring, hot rolling can be performed so that an absolute value £02 of deformation of the ring-shaped body can be obtained. in its circumferential direction of at least 0.5 imparted to the ring-shaped body, and therefore, the grain size in a product region of the ring-shaped body may be an ASTM grain size number of at least 8.

En este caso, en la etapa de laminación del anillo, al realizar laminación en caliente en la que se imparte la deformación en el cuerpo de forma anular en la dirección circunferencial por el valor absoluto £02 de 0.5 o más, los granos de cristal en la región del producto del cuerpo de forma anular El cuerpo que se va a procesar y mecanizar en un producto se refina de forma segura a un número de tamaño de grano ASTM de al menos 8. De acuerdo con lo anterior, las resistencias mecánicas del producto obtenido a partir del cuerpo de forma anular pueden incrementarse de forma segura.In this case, in the ring rolling step, when performing hot rolling in which deformation is imparted to the ring-shaped body in the circumferential direction by the absolute value £02 of 0.5 or more, the crystal grains in the product region of the ring-shaped body The body to be processed and machined into a product is safely refined to an ASTM grain size number of at least 8. Based on the above, the mechanical strengths of the product obtained from the ring-shaped body can be increased safely.

Se entiende que el número de tamaño de grano ASTM se determina de conformidad con los estándares definidos por ASTM E122 por la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM).The ASTM grain size number is understood to be determined in accordance with the standards defined by ASTM E122 by the American Society for Testing and Materials (ASTM).

Además, en el método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención, una diferencia entre los tamaños de grano en una región producto de una sección transversal del cuerpo de forma anular a lo largo de una dirección que incluye un eje del cuerpo de forma anular está dentro de un rango de ± 2 por números de tamaño de grano ASTM.Furthermore, in the method for manufacturing a ring-shaped body according to the present invention, a difference between the grain sizes in a region caused by a cross section of the ring-shaped body along a direction including an axis of the ring-shaped body is within a range of ±2 per ASTM grain size numbers.

En este caso, debido a que la diferencia en los tamaños de grano en la región del producto en la sección transversal del cuerpo de forma anular está dentro de ± 2 por números de tamaño de grano ASTM, uniformidad suficiente del tamaño de grano del cuerpo de forma anular en la dirección radial y en la dirección de la altura está asegurada. In this case, because the difference in grain sizes in the product region in the cross section of the annular body is within ±2 per ASTM grain size numbers, sufficient uniformity of grain size of the body of annular shape in the radial direction and in the height direction is ensured.

Además, en el método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención, el tamaño de grano del cuerpo forjado en la etapa de forjado puede controlarse a un número de tamaño de grano ASTM de al menos 7.Furthermore, in the method for manufacturing a ring-shaped body according to the present invention, the grain size of the forged body in the forging step can be controlled to an ASTM grain size number of at least 7.

En este caso, debido a que la gran cantidad de deformación que se imparte en la etapa de forja como se describió anteriormente, el tamaño de grano del cuerpo forjado se puede refinar a un número de tamaño de grano ASTM de al menos 7. Con este caso, la estructura del cuerpo de forma anular se puede refinar mientras que se reduce la cantidad de deformación que se impartirá en la siguiente etapa de laminación del anillo.In this case, because of the large amount of strain that is imparted in the forging stage as described above, the grain size of the forged body can be refined to an ASTM grain size number of at minus 7. With this case, the structure of the ring-shaped body can be refined while reducing the amount of deformation to be imparted in the next step of rolling the ring.

Además, en el método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención, el cuerpo anular intermedio puede formarse de modo que una relación T/H entre un espesor T del cuerpo anular intermedio en su dirección radial y una altura H del cuerpo intermedio anular en su dirección axial se controla para que esté dentro de un rango de 0.6 a 2.3, y luego el cuerpo intermedio anular puede ser laminado en anillos para que la diferencia entre los tamaños de grano en las posiciones equivalentes plurales del cuerpo de forma anular se disponga uniformemente a lo largo de su dirección circunferencial está dentro de ± 1.5 por números de tamaño de grano ASTM.Furthermore, in the method for manufacturing an annular body according to the present invention, the intermediate annular body can be formed so that a ratio T/H between a thickness T of the intermediate annular body in its radial direction and a height H of the annular intermediate body in its axial direction is controlled to be within a range of 0.6 to 2.3, and then the annular intermediate body can be rolled into rings so that the difference between the grain sizes at the plural equivalent positions of the shaped body annular is arranged evenly along its circumferential direction is within ±1.5 per ASTM grain size numbers.

En este caso, moldeando los cuerpos intermedios anulares de modo que se controle una relación T/H entre el grosor T del cuerpo intermedio anular en dirección radial y la altura H del cuerpo intermedio anular en dirección axial de 0.6 a 2.3 y luego mediante el laminado anular del cuerpo intermedio anular, la diferencia entre los tamaños de los granos de cristal en una pluralidad de posiciones mutuamente equivalentes de los cuerpos intermedios anulares establecidos uniformemente en la dirección circunferencial puede restringirse para que esté dentro de ± 1.5 por números de tamaño de grano ASTM. Más específicamente, para el cuerpo de forma anular obtenido moldeando el cuerpo intermedio anular, se puede asegurar la uniformidad del tamaño del grano en la dirección circunferencial. Específicamente, se ha sabido que, en la laminación de anillos, que es un proceso local, los procesos se realizan secuencialmente de manera diferente a la forja parcial general y, por lo tanto, la simetría axial de la estructura después del moldeo es alta y, por lo tanto, la desviación de las características materiales del cuerpo de forma anular en la dirección circunferencial es pequeña. En la presente invención, al establecer la relación T/H descrita anteriormente para el cuerpo intermedio anular antes de la laminación de anillo dentro del rango descrito anteriormente como en la presente realización, la forma (circularidad) del cuerpo anular moldeado formado puede mejorarse más y la simetría axial de la estructura del cuerpo formado anular moldeado puede aumentarse más.In this case, by molding the annular intermediate bodies so that a ratio T/H is controlled between the thickness T of the annular intermediate body in the radial direction and the height H of the annular intermediate body in the axial direction of 0.6 to 2.3 and then by rolling annular intermediate body, the difference between the sizes of the crystal grains at a plurality of mutually equivalent positions of the annular intermediate bodies set uniformly in the circumferential direction can be constrained to be within ±1.5 by ASTM grain size numbers . More specifically, for the annular-shaped body obtained by molding the annular intermediate body, the uniformity of the grain size in the circumferential direction can be ensured. Specifically, it has been known that in ring rolling, which is a local process, the processes are performed sequentially differently from general partial forging, and therefore the axial symmetry of the structure after casting is high and therefore, the deviation of the material characteristics of the ring-shaped body in the circumferential direction is small. In the present invention, by setting the above-described T/H ratio for the annular intermediate body before ring rolling within the above-described range as in the present embodiment, the shape (circularity) of the formed molded annular body can be further improved and the axial symmetry of the molded annular shaped body structure can be further increased.

En otras palabras, debido a que la relación T/H descrita anteriormente se controla para que esté dentro del intervalo de 0.6 a 2.3, se puede obtener la estabilidad de laminación, que es esencial para impartir uniformidad. Específicamente, en una región en la que la relación T/H es inferior a 0.6, el área de contacto entre ambos rodillos utilizados en el laminado (un rodillo principal y un rodillo de mandril) y el material se hace grande y, por tanto, el grado de influencia de la liberación de calor aumenta relativamente y, como resultado, se hace difícil obtener la uniformidad circunferencial. Por el contrario, a medida que aumenta la relación T/H, es más fácil que ocurra el pandeo. En concreto, en una zona en la que la relación T/H es superior a 2.3, la tendencia antes descrita se hace mayor, y por tanto se hace difícil obtener la uniformidad circunferencial.In other words, since the above-described T/H ratio is controlled to be within the range of 0.6 to 2.3, rolling stability, which is essential for imparting uniformity, can be obtained. Specifically, in a region where the T/H ratio is less than 0.6, the contact area between both rolls used in rolling (a main roll and a mandrel roll) and the material becomes large and therefore the influence degree of heat release is relatively increased and, as a result, it becomes difficult to obtain the circumferential uniformity. Conversely, as the T/H ratio increases, buckling is more likely to occur. Specifically, in an area where the T/H ratio is greater than 2.3, the above-described tendency becomes greater, and therefore it becomes difficult to obtain circumferential uniformity.

En el método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención, la pieza de aleación puede estar hecha de una aleación basada en Ni. En este caso, la etapa de forja se lleva a cabo preferentemente a una temperatura de 950 °C a 1075 °C, o la etapa de laminación del anillo se realiza preferentemente a una temperatura de 900 °C a 1050 °C.In the method for manufacturing a ring-shaped body according to the present invention, the alloy part may be made of a Ni-based alloy. In this case, the forging step is preferably carried out at a temperature of 950°C to 1075°C, or the ring rolling step is preferably carried out at a temperature of 900°C to 1050°C.

Efectos ventajosos de la invenciónAdvantageous effects of the invention

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método como se define en las reivindicaciones adjuntas para fabricar un cuerpo de forma anular capaz de producir cuerpos de forma anular que tienen resistencias mecánicas elevadas superiores al mismo tiempo que asegura la uniformidad de su estructura de forma estable y a bajo coste. According to the present invention, there is provided a method as defined in the appended claims for manufacturing a ring-shaped body capable of producing ring-shaped bodies having superior high mechanical strengths while ensuring uniformity of their shape structure. stable and low cost.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

[FIG. 1] La Fig. 1 es una vista en planta desde arriba que muestra una realización de un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención.[FIG. 1] Fig. 1 is a plan view from above showing an embodiment of a ring-shaped body according to the present invention.

[FIG. 2] La Fig. 2 es una vista en sección transversal del cuerpo visto en la dirección de la línea de flecha X-X de la Fig. 1.[FIG. 2] Fig. 2 is a cross-sectional view of the body seen in the direction of the arrow line X-X in Fig. 1.

[FIG. 3] La Fig. 3 es un diagrama de flujo que muestra una realización de un método para fabricar un cuerpo de forma anular y un disco de turbina de acuerdo con la presente invención.[FIG. 3] Fig. 3 is a flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing an annular body and a turbine disk according to the present invention.

[FIG. 4] La Fig. 4 es una vista en sección transversal que muestra un cuerpo intermedio anular utilizado en el método de fabricación que se muestra en la Fig. 3.[FIG. 4] Fig. 4 is a cross-sectional view showing an annular intermediate body used in the manufacturing method shown in Fig. 3.

[FIG. 5] La Fig. 5 es una vista en perspectiva que ilustra un laminado de anillos realizado en el método de fabricación mostrado en la Fig. 3.[FIG. 5] Fig. 5 is a perspective view illustrating a ring rolling made in the manufacturing method shown in Fig. 3.

[FIG. 6] La Fig. 6 es una vista explicativa que ilustra una etapa de laminación de anillos con el uso de un rodillo de mandril y un rodillo principal. [FIG. 6] Fig. 6 is an explanatory view illustrating a step of rolling rings with the use of a mandrel roll and a main roll.

[FIG. 7] La Fig. 7 es una vista explicativa que ilustra una etapa de laminación de anillos con el uso de un rodillo de mandril y un rodillo principal.[FIG. 7] Fig. 7 is an explanatory view illustrating a ring rolling step with the use of a mandrel roll and a main roll.

[FIG. 8] La Fig. 8 es un gráfico que muestra la correlación entre la resistencia a la tracción y la reducción de los ejemplos de un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención.[FIG. 8] Fig. 8 is a graph showing the correlation between the tensile strength and the reduction of examples of a ring-shaped body according to the present invention.

[FIG. 9] La Fig. 9 es un gráfico que muestra la correlación entre el límite elástico y la reducción de los ejemplos de un cuerpo de forma anular de acuerdo con la presente invención.[FIG. 9] Fig. 9 is a graph showing the correlation between yield strength and shrinkage of examples of a ring-shaped body according to the present invention.

Descripción de realizacionesDescription of embodiments

A continuación, se describirán realizaciones de acuerdo con la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos. Un cuerpo 10 de forma anular de acuerdo con la presente realización se usa como material para moldear discos de turbina de motores de aeronaves.In the following, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. An annular-shaped body 10 according to the present embodiment is used as a material for molding turbine disks of aircraft engines.

Como se muestra en las FIG. 1 y 2, el cuerpo 10 anular tiene orificios pasantes y tiene una forma anular alrededor de un eje O, y está provisto de un cuerpo 11 principal, una protuberancia 12 interna que sobresale del cuerpo 11 principal hacia una dirección radial hacia adentro, y una protuberancia 13 exterior que sobresale del cuerpo 11 principal hacia una dirección radial hacia fuera.As shown in FIGS. 1 and 2, the annular body 10 has through holes and has an annular shape about an axis O, and is provided with a main body 11, an internal protrusion 12 protruding from the main body 11 toward a radial inward direction, and a outer protrusion 13 protruding from the main body 11 in a radial outward direction.

El cuerpo 10 de forma anular está constituido por una superaleación basada en Ni que tiene una excelente resistencia al calor, y en la presente realización, el cuerpo 10 de forma anular está constituido por una aleación basada en Ni “Alloy718”.The ring-shaped body 10 is made of a Ni-based superalloy having excellent heat resistance, and in the present embodiment, the ring-shaped body 10 is made of a Ni-based alloy "Alloy718".

La aleación a base de Ni Alloy718 tiene una composición de aleación que incluye 50.00 a 55.00 % en masa de Ni, 17.0 a 21.0 % en masa de Cr, 4.75 a 5.60 % en masa de Nb, 2.8 a 3.3 % en masa de Mo, 0.65 a 1.15 % en masa de Ti, 0.20 a 0.80 % en masa de Al y 0.01 a 0.08 % en masa de C, y el resto de Fe con impurezas inevitables.Alloy718 Ni-based alloy has an alloy composition that includes 50.00 to 55.00 mass% Ni, 17.0 to 21.0 mass% Cr, 4.75 to 5.60 mass% Nb, 2.8 to 3.3 mass% Mo, 0.65 to 1.15% by mass of Ti, 0.20 to 0.80% by mass of Al and 0.01 to 0.08% by mass of C, and the rest of Fe with unavoidable impurities.

En el cuerpo 10 de forma anular, el tamaño de grano de la estructura en una región deseada (no mostrada) que se va a mecanizar en un disco de turbina (es decir, producto) (en lo sucesivo, esta región se denominará “región de producto”) tiene un número de tamaño de grano ASTM de al menos 8. Además, los planos virtuales VS1, VS2 ilustrados en la Fig. 2 son secciones transversales del cuerpo 10 de forma anular a lo largo de una dirección que incluye un eje O del cuerpo 10 de forma anular, es decir, los planos virtuales VS1, VS2 se establecen en posiciones mutuamente equivalentes determinadas dividiendo uniformemente el cuerpo 10 de forma anular a lo largo de la dirección de la circunferencia. El cuerpo 10 de forma anular asegura la uniformidad porque la diferencia entre los tamaños de grano en la estructura de una región de producto en la sección transversal del plano virtual VS1 (o VS2) está dentro de ± 2 por la diferencia en el número de tamaño de grano ASTM. La diferencia en los tamaños del grano de cristal en las posiciones mutuamente equivalentes del cuerpo 10 de forma anular en la dirección circunferencial, es decir, la diferencia entre el tamaño de grano en el plano virtual VS1 y el tamaño de grano en el plano virtual VS2, está dentro de ± 1.5 por la diferencia de los números de tamaño de grano ASTM.In the ring-shaped body 10, the grain size of the structure in a desired region (not shown) to be machined into a turbine disk (i.e., product) (hereinafter, this region will be referred to as the "region"). of product") has an ASTM grain size number of at least 8. Furthermore, the virtual planes VS1, VS2 illustrated in Fig. 2 are cross sections of the annular-shaped body 10 along a direction including an axis O of the ring-shaped body 10, that is, the virtual planes VS1, VS2 are established at mutually equivalent positions determined by evenly dividing the ring-shaped body 10 along the direction of the circumference. The annular-shaped body 10 ensures uniformity because the difference between the grain sizes in the structure of a product region in the cross section of the virtual plane VS1 (or VS2) is within ±2 times the difference in size number of ASTM grain. The difference in the sizes of the crystal grain at the mutually equivalent positions of the ring-shaped body 10 in the circumferential direction, that is, the difference between the grain size in the virtual plane VS1 and the grain size in the virtual plane VS2 , is within ±1.5 times the difference of the ASTM grain size numbers.

A continuación, se describirá un método para fabricar el cuerpo 10 de forma anular y un método para fabricar el disco de turbina con referencia a las Figs. 3 a 7Next, a method for manufacturing the ring-shaped body 10 and a method for manufacturing the turbine disk will be described with reference to Figs. 3 to 7

Etapa de fusión y moldeado S1Melting and molding stage S1

Primero, el metal fundido de la aleación a base de Ni Alloy718 se prepara por fundición. En este paso, se prepara una materia prima fundida para que sus componentes se encuentren dentro de los rangos descritos anteriormente de los componentes de la aleación a base de Ni Alloy718, y se produce un lingote mediante la fusión por inducción al vacío (VIM). A continuación, este lingote se vuelve a fundir mediante refundición de escoria eléctrica (ESR) para producir un lingote nuevamente. Además, este lingote se somete a una refundición por arco al vacío (VAR) y luego se realiza un forjado en caliente para producir un tocho cilíndrico (pieza de aleación).First, the molten metal of the Ni-based alloy Alloy718 is prepared by casting. In this step, a molten raw material is prepared so that its components fall within the above-described ranges of Ni-based Alloy718 alloy components, and an ingot is produced by vacuum induction melting (VIM). This ingot is then remelted by electrical slag remelting (ESR) to produce a new ingot. In addition, this ingot undergoes Vacuum Arc Remelting (VAR) and then hot forging to produce a cylindrical billet (alloy part).

La palanquilla se forma para que tenga un diámetro de 7 a 12 pulgadas (más específicamente, de 165 a 315 mm), por ejemplo. La estructura de la palanquilla producida es de ASTM No. 6, aproximadamente, por números de tamaño de grano ASTM. Realizando la fusión descrita anteriormente tres veces (fusión triple), se produce una palanquilla extremadamente limpia, en la que la segregación de solidificación es pequeña, la estructura de solidificación está controlada y solo se incluye una cantidad extremadamente pequeña de inclusiones.The billet is formed to have a diameter of 7 to 12 inches (more specifically, 165 to 315 mm), for example. The billet structure produced is approximately ASTM No. 6 by ASTM grain size numbers. By performing the above-described melting three times (triple melting), an extremely clean billet is produced, in which the solidification segregation is small, the solidification structure is controlled, and only an extremely small number of inclusions are included.

Etapa de forja S2Forging stage S2

A continuación, la palanquilla se forja de modo que la palanquilla se presione en la dirección del eje de la palanquilla para preparar un cuerpo forjado que tenga forma de disco.Next, the billet is forged so that the billet is pressed in the direction of the axis of the billet to prepare a forged body having a disk shape.

En esta etapa de forjado S2, el forjado en caliente se realiza al menos dos veces para que un valor absoluto £01 de deformación del cuerpo forjado en la dirección circunferencial sea 0.3 o superior, un valor absoluto £h de deformación del cuerpo forjado en la dirección de la altura sea 0.3 o superior, y una relación £h/£01 entre los valores absolutos de la deformación está dentro de un rango de 0.4 a 2.5 en un estado en el que la palanquilla se ha calentado a una temperatura que oscila entre 950 y 1075 °C, por ejemplo.In this forging step S2, hot forging is performed at least twice so that an absolute value £01 of deformation of the forged body in the circumferential direction is 0.3 or more, an absolute value £h of deformation of the forged body in the height direction is 0.3 or more, and a ratio £h/£01 between the absolute values of deformation is within a range of 0.4 to 2.5 in a state where the billet has been heated to a temperature ranging between 950 and 1075 °C, for example.

La velocidad de deformación en el forjado en caliente en la etapa de forjado S2 se establece en 0.5 s-1 o menos. The strain rate in hot forging in the forging stage S2 is set to 0.5 s-1 or less.

En la presente realización, el forjado en caliente en la etapa de forjado S2 se implementa usando un aparato de prensa de forjado de control hidráulico. El aparato de prensa de forja de control hidráulico es capaz de ajustar la velocidad de deformación mediante control hidráulico durante la forja dentro de los rangos descritos anteriormente con una alta precisión. Tenga en cuenta que, en la presente realización, la velocidad de deformación en el forjado en caliente en la etapa de forjado S2 se establece en 0.01 s-1 o mayor.In the present embodiment, the hot forging in the forging step S2 is implemented using a hydraulically controlled forging press apparatus. The hydraulically controlled forging press apparatus is capable of adjusting the strain rate by hydraulic control during forging within the above-described ranges with high precision. Note that in the present embodiment, the strain rate in hot forging in the forging stage S2 is set to 0.01 s-1 or higher.

Además, en la presente realización, el valor absoluto £01 de la cantidad de tensión impartida en la dirección circunferencial se establece en 0.3 o más. El valor absoluto £h de la cantidad de deformación impartida en la dirección de la altura a lo largo de la dirección del eje de la forja se fija para que sea mayor que 0.3.Furthermore, in the present embodiment, the absolute value £01 of the amount of tension imparted in the circumferential direction is set to 0.3 or more. The absolute value £h of the amount of deformation imparted in the height direction along the forging axis direction is set to be greater than 0.3.

La altura del cuerpo forjado se ajusta mediante la etapa de forjado S2 a aproximadamente 60 mm a 500 mm, por ejemplo. Al realizar la etapa de forjado descrito anteriormente, se imparte suficiente deformación al cuerpo forjado y el tamaño de grano del cuerpo forjado se refina a ASTM No. 7 o más por números de tamaño de grano ASTM. The height of the forged body is adjusted by the forging step S2 to approximately 60 mm to 500 mm, for example. By performing the forging step described above, sufficient deformation is imparted to the forged body and the grain size of the forged body is refined to ASTM No. 7 or more by ASTM grain size numbers.

Perforación y laminación del anillo intermedio etapa S3Intermediate ring drilling and rolling stage S3

Posteriormente, se forma un orificio pasante que tiene una sección transversal circular en el centro del cuerpo forjado obtenido utilizando un cortador de agua. Además, el laminado del anillo intermedio se realiza después de formar el orificio pasante donde sea necesario. Al realizar la etapa S3 de perforación y laminación del anillo intermedio, se produce un cuerpo 20 intermedio anular.Subsequently, a through hole having a circular cross section is formed in the center of the forged body obtained using a water cutter. Also, rolling of the intermediate ring is done after forming the through hole where needed. By performing the step S3 of drilling and rolling the intermediate ring, an annular intermediate body 20 is produced.

En la presente realización, el cuerpo 20 intermedio anular tiene una sección transversal circunferencialmente perpendicular con una forma sustancialmente poligonal como se ilustra en la Fig. 4, e incluye una porción 21 base que tiene una sección transversal circunferencialmente perpendicular con una forma sustancialmente poligonal y una superficie superior y una superficie inferior que se extienden en una dirección sustancialmente perpendicular a un eje O; una protuberancia 22 interior que sobresale radialmente y hacia dentro desde la porción 21 base; y una protuberancia 23 exterior que sobresale radialmente y hacia fuera desde la porción 21 base.In the present embodiment, the annular intermediate body 20 has a circumferentially perpendicular cross section with a substantially polygonal shape as illustrated in Fig. 4, and includes a base portion 21 having a circumferentially perpendicular cross section with a substantially polygonal shape and a upper surface and a lower surface extending in a direction substantially perpendicular to an axis O; an inner protrusion 22 radially protruding inwardly from the base portion 21; and an outer bulge 23 radially protruding outwardly from the base portion 21.

Específicamente, una altura H del cuerpo 20 intermedio anular (la porción 21 base) en la dirección del eje O se establece dentro de un rango de H = 60 mm a 500 mm. Además, el cuerpo 20 intermedio anular está moldeado de modo que la relación T/H entre un espesor radial T perpendicular al eje O y la altura H antes descrita esté dentro de un rango de 0.6 a 2.3.Specifically, a height H of the annular intermediate body 20 (the base portion 21) in the direction of the axis O is set within a range of H=60mm to 500mm. Furthermore, the annular intermediate body 20 is molded so that the ratio T/H between a radial thickness T perpendicular to the axis O and the height H described above is within a range of 0.6 to 2.3.

Laminación de anillo etapa S4S4 stage ring rolling

A continuación, el cuerpo 20 intermedio anular se lamina en anillos. La laminación de anillos se realiza mediante laminación en caliente realizada a una temperatura en un rango de 900 °C a 1050 °C, por ejemplo.The annular intermediate body 20 is then rolled into rings. Ring rolling is performed by hot rolling performed at a temperature in the range of 900°C to 1050°C, for example.

Como se muestra en la Fig. 5, en la presente realización, un aparato 30 de laminación de anillos incluye un rodillo 40 principal dispuesto en un lado circunferencial exterior del cuerpo 20 intermedio anular; un rodillo 50 de mandril dispuesto en un lado circunferencial interior del cuerpo 20 intermedio anular; y un par de rodillos 31, 32 axiales que hacen contacto con las superficies extremas (en la presente realización, la superficie superior y la superficie inferior de la porción 21 base) del cuerpo 20 intermedio anular en la dirección del eje 0.As shown in Fig. 5, in the present embodiment, a ring rolling apparatus 30 includes a main roller 40 arranged on an outer circumferential side of the annular intermediate body 20; a mandrel roller 50 arranged on an inner circumferential side of the annular intermediate body 20; and a pair of axial rollers 31, 32 contacting the end surfaces (in the present embodiment, the upper surface and the lower surface of the base portion 21) of the annular intermediate body 20 in the direction of axis 0.

El rodillo 40 principal y el rodillo 50 de mandril están dispuestos de modo que sus ejes de rotación sean paralelos entre sí y configurados para apretar y presionar el cuerpo 20 intermedio anular desde el lado circunferencial interior y el lado circunferencial exterior del mismo y hacer rodar el cuerpo 20 anular intermedio mientras gira circunferencialmente el cuerpo 20 anular intermedio.The main roller 40 and the mandrel roller 50 are arranged so that their axes of rotation are parallel to each other and configured to squeeze and press the annular intermediate body 20 from the inner circumferential side and the outer circumferential side thereof and roll the intermediate annular body 20 while circumferentially rotating the intermediate annular body 20.

El par de rodillos 31,32 axiales está configurado para apretar y presionar el cuerpo 20 intermedio anular en la dirección del eje O y controlar la dimensión del cuerpo 20 intermedio anular en la dirección de la altura.The pair of axial rollers 31, 32 are configured to squeeze and press the annular intermediate body 20 in the direction of the axis O and control the dimension of the annular intermediate body 20 in the height direction.

Como se muestra en la Fig. 6, un rebaje 41 de alojamiento en el que se puede acomodar una parte del cuerpo 20 intermedio anular está dispuesto en una porción circunferencial exterior del rodillo 40 principal, y en la presente realización, el rebaje 41 de alojamiento tiene una profundidad suficiente para acomodar la protuberancia 23 exterior, la porción 21 base y una parte circunferencial exterior de la protuberancia 22 interior del cuerpo 20 intermedio anular. Además, en una porción 41A inferior de este alojamiento, la porción 41 rebajada, una primera ranura 42 de moldeo para moldear la protuberancia 13 exterior del cuerpo 10 de forma anular, está formada para ranurarse en una dirección radialmente hacia adentro en relación con el rodillo 40 principal (hacia la derecha en la Fig. 6). La primera ranura 42 de moldeo tiene una profundidad equivalente a la altura de la protuberancia de la protuberancia exterior 13 que se va a moldear.As shown in Fig. 6, a housing recess 41 in which a part of the annular intermediate body 20 can be accommodated is provided in an outer circumferential portion of the main roller 40, and in the present embodiment, the housing recess 41 it has a sufficient depth to accommodate the outer bulge 23, the base portion 21 and an outer circumferential part of the inner bulge 22 of the annular intermediate body 20. Further, in a lower portion 41A of this housing, the recessed portion 41, a first molding groove 42 for molding the outer protrusion 13 of the annular-shaped body 10, is formed to groove in a radially inward direction relative to the roller. 40 (to the right in Fig. 6). The first slot 42 of molding has a depth equivalent to the protrusion height of the outer protrusion 13 to be molded.

Por otro lado, una porción 51 de enganche, que puede engranar con el rodillo 40 principal en el interior del rebaje 41 de alojamiento, está dispuesta en la porción circunferencial exterior del mandril 50, mientras que en una superficie periférica exterior de la porción 51 de enganche, se forma una segunda ranura 52 de moldeo para moldear la protuberancia 12 interior del cuerpo 10 de forma anular para ser ranurada en una dirección radialmente hacia adentro en relación con el rodillo 50 de mandril (hacia la izquierda en la Fig. 6). La segunda ranura 52 de moldeo tiene una profundidad equivalente a la altura de la protuberancia de la protuberancia 12 interior que se va a moldear.On the other hand, an engaging portion 51, which can engage with the main roller 40 inside the housing recess 41, is arranged on the outer circumferential portion of the mandrel 50, while on an outer peripheral surface of the housing portion 51 latching, a second molding groove 52 is formed to mold the inner protrusion 12 of the annular-shaped body 10 to be grooved in a radially inward direction relative to the mandrel roll 50 (to the left in Fig. 6). The second molding groove 52 has a depth equal to the protrusion height of the inner protrusion 12 to be molded.

El rodillo 40 principal y el rodillo 50 de mandril configurados como se describió anteriormente funcionan para acercarse entre sí y, por lo tanto, el cuerpo 20 intermedio anular es pinzado y presionado entre el rodillo 40 principal y el rodillo 50 de mandril. Específicamente, el rodillo 40 principal y el rodillo 50 de mandril se acercan entre sí mientras el rodillo 40 principal gira alrededor del eje de rotación del rodillo 40 principal y, por lo tanto, el cuerpo 20 intermedio anular gira alrededor del eje O debido a la resistencia a la fricción generada entre el cuerpo 20 intermedio anular y el rodillo 40 principal.The main roller 40 and the mandrel roller 50 configured as described above work to approach each other, and therefore the annular intermediate body 20 is pinched and pressed between the main roller 40 and the mandrel roller 50. Specifically, the main roller 40 and the mandrel roller 50 approach each other while the main roller 40 rotates about the axis of rotation of the main roller 40, and thus the annular intermediate body 20 rotates about the axis O due to the resistance to friction generated between the annular intermediate body 20 and the main roller 40.

Por otro lado, el rodillo 50 de mandril está configurado para girar alrededor del eje de rotación del rodillo 50 de mandril, y gira impulsado debido a la resistencia friccional generada entre el cuerpo 20 intermedio anular y el rodillo 50 de mandril. El cuerpo 20 intermedio anular se deforma plásticamente a medida que se llena en el interior del rebaje 41 de alojamiento y la primera ranura 42 de moldeo del rodillo 40 principal y el interior de la segunda ranura 52 de moldeo del rodillo 50 de mandril, y por lo tanto se moldea el cuerpo 10 de forma anular. En esta deformación, la protuberancia 12 interior del cuerpo 10 de forma anular se deforma plásticamente a lo largo de la forma de la segunda ranura 52 de moldeo. Además, la protuberancia 13 exterior se deforma plásticamente a lo largo de la forma de la primera ranura 42 de moldeo.On the other hand, the mandrel roll 50 is configured to rotate about the axis of rotation of the mandrel roll 50, and rotates driven due to the frictional resistance generated between the annular intermediate body 20 and the mandrel roll 50. The annular intermediate body 20 plastically deforms as it fills into the interior of the housing recess 41 and the first mold groove 42 of the main roll 40 and the interior of the second mold groove 52 of the mandrel roll 50, and by therefore the body 10 is molded in an annular shape. In this deformation, the inner protrusion 12 of the ring-shaped body 10 is plastically deformed along the shape of the second mold groove 52. Furthermore, the outer protrusion 13 is plastically deformed along the shape of the first mold groove 42.

Al realizar el laminado del anillo de la manera descrita anteriormente, el cuerpo 20 intermedio anular se deforma plásticamente para extenderse en la dirección circunferencial y el diámetro interior y el diámetro exterior del mismo se agrandan y, por lo tanto, se produce el cuerpo 10 anular formado ilustrado en la Fig. 7.By rolling the ring in the above-described manner, the annular intermediate body 20 is plastically deformed to extend in the circumferential direction and the inner diameter and outer diameter thereof are enlarged, and thus the annular body 10 is produced. formed illustrated in Fig. 7.

En esta etapa S4 de laminación del anillo, se imparte un valor absoluto £02 de la deformación en el cuerpo 10 de forma anular en la dirección circunferencial de 0.5 o más. Específicamente, el laminado en caliente se realiza al menos una o más veces para establecer el valor total de los valores absolutos de deformación £02 para que esté dentro de un rango de 0.5 a 1.3.In this ring rolling step S4, an absolute value £02 of the deformation is imparted to the ring-shaped body 10 in the circumferential direction of 0.5 or more. Specifically, hot rolling is performed at least one or more times to set the total value of strain absolute values £02 to be within a range of 0.5 to 1.3.

Etapa de tratamiento térmico S5/etapa de mecanizado S6Heat treatment stage S5/machining stage S6

El cuerpo 10 de forma anular producido de la manera descrita anteriormente se somete a ajuste de propiedades por tratamiento térmico, moldeado en una forma final por corte, para formar un disco de turbina para motores de aeronaves.The ring-shaped body 10 produced in the manner described above is subjected to property adjustment by heat treatment, molded into a final shape by cutting, to form a turbine disk for aircraft engines.

De acuerdo con la presente realización de un método para fabricar un cuerpo de forma anular descrito anteriormente, en la etapa de forjado S2 para producir el cuerpo forjado forjando la palanquilla, la velocidad de deformación es de 0.5 s-1 o menos y, por lo tanto, se puede evitar un aumento excesivo de la temperatura dentro del cuerpo forjado (fenómeno conocido como “acumulación de calor”), que puede ocurrir debido al calor de procesamiento. De acuerdo con lo anterior, la diferencia entre la temperatura en la superficie del cuerpo forjado y la del interior del mismo durante el forjado puede controlarse para que sea pequeña y, por lo tanto, puede unificarse la estructura del cuerpo forjado. Para obtener estos efectos de manera confiable, es preferible que la velocidad de deformación en la etapa de forjado S2 se fije en 0.15 s-1 o menos.According to the present embodiment of a method for manufacturing a ring-shaped body described above, in the forging step S2 to produce the forged body by forging the billet, the strain rate is 0.5 s-1 or less, and therefore Thus, an excessive rise in temperature within the forged body (phenomenon known as “heat buildup”), which can occur due to processing heat, can be avoided. Accordingly, the difference between the temperature on the surface of the forged body and that inside the forged body during forging can be controlled to be small, and thus the structure of the forged body can be unified. In order to obtain these effects reliably, it is preferable that the strain rate in the forging stage S2 be set to 0.15 s-1 or less.

Además, debido a que se establece un valor alto de 0.3 o más como el valor absoluto £01 de la deformación en la dirección circunferencial en la etapa de forjado S2, la relación de la cantidad de deformación en la dirección circunferencial que se impartirá al intermedio anular el cuerpo 20 en la etapa S4 de laminación del anillo puede reducirse. Además, debido a que se establece un valor alto de 0.3 o más como el valor absoluto £h de la deformación en la dirección de la altura, la cantidad de deformación en la dirección de la altura, que de otro modo es difícil de impartir, puede impartirse suficientemente en la etapa S4 de laminación de anillo. Por lo tanto, se puede reducir la relación de trabajo en la etapa S4 de laminación del anillo, se suprime la anisotropía de las propiedades de resistencia del cuerpo 10 de forma anular mientras que se aumenta la isotropía y, como resultado, se puede obtener una estructura cristalina fina en la que se asegura suficiente uniformidad.In addition, since a high value of 0.3 or more is set as the absolute value £01 of the deformation in the circumferential direction in the forging step S2, the ratio of the amount of deformation in the circumferential direction to be imparted to the intermediate annular body 20 at ring rolling step S4 can be reduced. In addition, because a high value of 0.3 or more is set as the absolute value £h of the deformation in the height direction, the amount of deformation in the height direction, which is otherwise difficult to impart, it can be sufficiently imparted in the ring rolling step S4. Therefore, the duty ratio in the ring rolling step S4 can be reduced, the anisotropy of the strength properties of the ring-shaped body 10 is suppressed while the isotropy is increased, and as a result, a fine crystalline structure in which sufficient uniformity is ensured.

Además, debido a que se establece un valor alto de 0.4 o más como la relación £h/£01 entre el valor absoluto £01 de la deformación en la dirección circunferencial y el valor absoluto £h de la deformación en la dirección de la altura, una relación suficiente de la deformación se puede impartir en la dirección de la altura y, como resultado, se puede garantizar la uniformidad de la estructura incluso si no se puede impartir suficiente tensión en la dirección de la altura en la siguiente etapa de laminación del anillo S4. Además, debido a que la relación £h/£01 es 2.5 o menos, la distribución en la dirección de la altura no sería excesiva y, por lo tanto, el flujo plástico se vuelve estable y, por lo tanto, se puede garantizar la simetría axial del flujo plástico esencial para impartir uniformidad. Es preferible que la relación £h/£01 entre los valores absolutos de la deformación sea de 0.6 a 2.1. De acuerdo con lo anterior, se puede aumentar la simetría axial del flujo de plástico y, por lo tanto, se puede garantizar de forma más fiable la uniformidad de la estructura.In addition, because a high value of 0.4 or more is set as the ratio £h/£01 between the absolute value £01 of the deformation in the circumferential direction and the absolute value £h of the deformation in the height direction , a sufficient ratio of the deformation can be imparted in the height direction and, as a result, the uniformity of the structure can be ensured even if sufficient stress cannot be imparted in the height direction in the next rolling stage of the ring S4. Also, because the ratio £h/£01 is 2.5 or less, the distribution in the height direction would not be excessive and therefore the plastic flow becomes stable and therefore Therefore, the axial symmetry of the plastic flow essential to impart uniformity can be guaranteed. It is preferable that the ratio £h/£01 between the absolute values of the strain is from 0.6 to 2.1. Accordingly, the axial symmetry of the plastic flow can be increased, and thus the uniformity of the structure can be more reliably ensured.

Además, en la presente realización, debido a que el valor absoluto £01 de la cantidad de deformación que se impartirá en la dirección circunferencial se establece en 0.3 o superior y el valor absoluto £h de la cantidad de deformación que se impartirá en la dirección de la altura a lo largo del eje del cuerpo forjado se establece en 0.3 o más en la etapa de forjado S2, se puede evitar el engrosamiento de los granos de cristal, que puede ocurrir debido al aumento de temperatura dentro del cuerpo forjado debido al calor de procesamiento.Furthermore, in the present embodiment, because the absolute value £01 of the amount of deformation to be imparted in the circumferential direction is set to 0.3 or more and the absolute value £h of the amount of deformation to be imparted in the circumferential direction of the height along the axis of the forged body is set to 0.3 or more in the S2 forging stage, the coarsening of crystal grains, which may occur due to the temperature rise inside the forged body due to heat, can be avoided processing.

Además, debido a que, en la etapa de laminación del anillo, se realiza laminación en caliente en la que se imparte la deformación en el cuerpo 10 de forma anular en la dirección circunferencial por el valor absoluto £02 de 0.5 o más, los granos de cristal en la región del producto del cuerpo de forma anular el cuerpo 10 se refina de forma segura a un número de tamaño de grano ASTM de al menos 8. De acuerdo con lo anterior, las resistencias mecánicas del producto obtenido a partir del cuerpo 10 de forma anular aumentan de forma fiable. Tenga en cuenta que es preferible que £02 sea 1.3 o menos. Además, el tamaño de grano del cuerpo 10 de forma anulares preferiblemente un número de tamaño de grano ASTM de 8 a 13. Por lo tanto, las resistencias mecánicas del producto obtenido a partir del cuerpo 10 de forma anular pueden incrementarse de forma fiable.In addition, since, in the ring rolling step, hot rolling is performed in which deformation is imparted to the ring-shaped body 10 in the circumferential direction by the absolute value £02 of 0.5 or more, the grains of crystal in the product region of the ring-shaped body body 10 is safely refined to an ASTM grain size number of at least 8. Accordingly, the mechanical strengths of the product obtained from body 10 ring-shaped increase reliably. Note that £02 is preferable to be 1.3 or less. In addition, the grain size of the ring-shaped body 10 preferably has an ASTM grain size number of 8 to 13. Therefore, the mechanical strengths of the product obtained from the ring-shaped body 10 can be increased reliably.

Debido a que la diferencia en los tamaños de grano en la región del producto en la sección transversal a lo largo de una dirección que incluye el eje O del cuerpo 10 de forma anular está dentro de ± 2 por números de tamaño de grano ASTM, uniformidad suficiente del tamaño de grano del cuerpo 10 deforma anular en la dirección radial y en la dirección de la altura está asegurada.Since the difference in the grain sizes in the product region in the cross section along a direction including the O axis of the ring-shaped body 10 is within ±2 per ASTM grain size numbers, uniformity enough of the grain size of the body 10 to be annular in the radial direction and in the height direction is ensured.

Además, debido a que se imparte una gran cantidad de tensión en la etapa de forja como se describió anteriormente, el tamaño de grano del cuerpo forjado se puede refinar a un número de tamaño de grano ASTM de al menos 7. Por lo tanto, la estructura del cuerpo 10 de forma anular se puede refinar mientras se reduce la cantidad de deformación que se impartirá en la siguiente etapa de laminación del anillo.Also, because a large amount of stress is imparted in the forging stage as described above, the grain size of the forged body can be refined to an ASTM grain size number of at least 7. Therefore, the The structure of the ring-shaped body 10 can be refined while reducing the amount of deformation to be imparted in the next step of rolling the ring.

Además, debido a que el laminado del anillo se realiza después de moldear el cuerpo 20 intermedio anular de modo que la relación T/H entre el espesor radial y la altura H del cuerpo 20 intermedio anular esté dentro de un rango de 0.6 a 2.3, la diferencia entre el los tamaños de grano en las posiciones mutuamente equivalentes en el cuerpo 10 de forma anular a lo largo de la dirección circunferencial pueden reducirse dentro de ± 1.5 por números de tamaño de grano ASTM. En otras palabras, para el cuerpo 10 de forma anular obtenido moldeando el cuerpo 20 intermedio anular, se puede asegurar una uniformidad suficientemente alta de los tamaños de grano en la dirección circunferencial.In addition, since the rolling of the ring is performed after the annular intermediate body 20 is molded so that the ratio T/H between the radial thickness and the height H of the annular intermediate body 20 is within a range of 0.6 to 2.3, the difference between the grain sizes at mutually equivalent positions in the ring-shaped body 10 along the circumferential direction can be reduced to within ±1.5 per ASTM grain size numbers. In other words, for the annular-shaped body 10 obtained by molding the annular intermediate body 20, a sufficiently high uniformity of the grain sizes in the circumferential direction can be ensured.

Específicamente, se ha sabido que, en la laminación de anillos, que es un proceso local, los procesos se realizan secuencialmente de manera diferente a la forja parcial general y, de esta manera, la simetría axial de la estructura después del moldeo es alta y, por lo tanto, la desviación de las características de material del cuerpo 10 de forma anular en la dirección circunferencial es pequeña. De acuerdo con lo anterior, ajustando la relación T/H antes descrita para el cuerpo 20 anular intermedio antes de la laminación de anillo dentro del rango antes descrito como en la presente realización, la forma (circularidad) del cuerpo 10 anular moldeado puede mejorarse aún más y se puede aumentar aún más la simetría axial de la estructura del cuerpo 10 de forma anular moldeado.Specifically, it has been known that in ring rolling, which is a local process, the processes are performed sequentially differently from general partial forging, and thus the axial symmetry of the structure after casting is high and therefore, the deviation of the material characteristics of the ring-shaped body 10 in the circumferential direction is small. Accordingly, by adjusting the above-described T/H ratio for the intermediate annular body 20 before ring rolling within the above-described range as in the present embodiment, the shape (circularity) of the molded annular body 10 can be further improved. more and the axial symmetry of the structure of the molded ring-shaped body 10 can be further increased.

En otras palabras, debido a que la relación T/H descrita anteriormente se controla para que esté dentro del intervalo de 0.6 a 2.3, se puede obtener la estabilidad de laminación, que es esencial para impartir uniformidad. En concreto, en una zona en la que la relación T/H es inferior a 0.6, el área de contacto entre ambos rodillos utilizados en el laminado (el rodillo 40 principal y el rodillo 50 de mandril) y el material se hace grande, y, por tanto, el grado de la influencia de la liberación de calor aumenta relativamente y, como resultado, se vuelve difícil obtener la uniformidad circunferencial. Por el contrario, a medida que aumenta la relación T/H, es más fácil que ocurra el pandeo. Específicamente, en una región en la que la relación T/H es superior a 2.3, la tendencia descrita anteriormente se vuelve más alta y, por lo tanto, se vuelve difícil obtener la uniformidad circunferencial.In other words, since the above-described T/H ratio is controlled to be within the range of 0.6 to 2.3, rolling stability, which is essential for imparting uniformity, can be obtained. Specifically, in an area where the T/H ratio is less than 0.6, the contact area between both rolls used in rolling (the main roll 40 and the mandrel roll 50) and the material becomes large, and therefore, the degree of influence of heat release is relatively increased and, as a result, it becomes difficult to obtain circumferential uniformity. Conversely, as the T/H ratio increases, buckling is more likely to occur. Specifically, in a region where the T/H ratio is greater than 2.3, the above-described trend becomes higher, and thus it becomes difficult to obtain circumferential uniformity.

Como se describió anteriormente, de acuerdo con el método para fabricar un cuerpo de forma anular que es la presente realización, se hace posible producir cuerpos de forma anular, en los que se asegura la uniformidad de la estructura y las resistencias mecánicas son suficientemente altas, de manera fiable y a bajo coste.As described above, according to the method for manufacturing an annular-shaped body that is the present embodiment, it becomes possible to produce annular-shaped bodies, in which the uniformity of the structure is ensured and the mechanical strengths are high enough, reliably and at low cost.

La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas, y la presente realización también puede implementarse mediante diversas modificaciones y alteraciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. The present invention is defined in the appended claims, and the present embodiment may also be implemented by various modifications and alterations within the scope of the appended claims.

Por ejemplo, la forma del cuerpo 10 de forma anular y el cuerpo 20 intermedio anular no se limita a la presente realización, y el diseño puede modificarse según sea necesario teniendo en cuenta la forma del producto anular, como un disco de turbina que se va a producir. For example, the shape of the annular-shaped body 10 and the annular intermediate body 20 is not limited to the present embodiment, and the design can be modified as necessary considering the shape of the annular product, such as a turbine disc that is going to produce.

El cuerpo 10 de forma anular y el cuerpo 20 anular intermedio están constituidos por aleación base Ni Alloy718 como se describió anteriormente; sin embargo, el material del cuerpo 10 de forma anular y el cuerpo 20 intermedio anular no se limita a esto, y el cuerpo 10 de forma anular y el cuerpo 20 intermedio anular pueden estar hechos de una aleación basada en Ni, una aleación basada en Co, o una aleación a base de Fe.The ring-shaped body 10 and the intermediate ring-shaped body 20 are made of Ni base alloy Alloy718 as described above; however, the material of the annular shaped body 10 and the annular intermediate body 20 is not limited to this, and the annular shaped body 10 and the annular intermediate body 20 may be made of a Ni-based alloy, a Ni-based alloy Co, or an Fe-based alloy.

En la realización descrita anteriormente, el metal fundido para la aleación basada en Ni, la Alloy718, se funde y la palanquilla se produce por moldeo, pero la presente invención no se limita a esto. Alternativamente, se puede producir un tocho mediante moldeo en polvo y la palanquilla producido se somete luego al paso de forjado y al paso de laminación del anillo.In the embodiment described above, the molten metal for the Ni-based alloy Alloy718 is cast and the billet is produced by casting, but the present invention is not limited to this. Alternatively, a billet can be produced by powder casting and the billet produced is then subjected to the forging step and ring rolling step.

Además, como alternativa, la palanquilla se puede producir mediante doble fusión (VIM ESR o VIM VAR) en lugar de producir la palanquilla mediante la triple fusión descrita anteriormente.Also, as an alternative, the billet can be produced by double smelting (VIM ESR or VIM VAR) instead of producing the billet by triple smelting described above.

La presente realización incluye la etapa de perforación para formar el orificio pasante en el centro del cuerpo forjado en forma de disco usando el cortador de agua, pero la presente invención no se limita a esto. Alternativamente, el orificio pasante se puede formar por medios distintos al cortador de agua. Además, alternativamente, el orificio pasante se puede formar en el momento de la forja y, por lo tanto, se puede omitir la etapa de perforación. Aún más alternativamente, la perforación se puede realizar en el curso de la etapa de forjado utilizando el cortador de agua o similar.The present embodiment includes the step of drilling to form the through hole in the center of the disc-shaped forged body using the water cutter, but the present invention is not limited to this. Alternatively, the through hole may be formed by means other than a water cutter. Also, alternatively, the through hole can be formed at the time of forging and thus the drilling step can be omitted. Still more alternatively, the drilling can be done in the course of the forging step using the water cutter or the like.

Además, después de moldear el cuerpo 10 de forma anular mediante la etapa de laminación de anillos S4 ilustrado en la Fig. 3 y antes del paso de tratamiento térmico S5 ilustrado en la Fig. 3, se pueden realizar procesos adicionales tales como forjado parcial para impartir una forma al cuerpo 10 de forma anular o para ajustar sus dimensiones. In addition, after the ring-shaped body 10 is molded by the ring rolling step S4 illustrated in Fig. 3 and before the heat treatment step S5 illustrated in Fig. 3, additional processes such as partial forging may be performed to imparting a shape to the body 10 in an annular shape or to adjust its dimensions.

En la presente realización, las posiciones mutuamente equivalentes (los planos virtuales VS1, VS2) en el cuerpo 10 de forma anular determinadas dividiendo uniformemente el cuerpo 10 de forma anular en mitades en la dirección circunferencial se usan como posiciones de referencia para controlar la diferencia entre el tamaño de grano en el plano virtual VS1 y el tamaño de grano en el plano virtual VS2 dentro de ± 1.5 por números de tamaño de grano ASTM; sin embargo, el número de planos virtuales utilizados para la comparación no se limita a dos. En otras palabras, debido a que la equivalencia del cuerpo 10 anular se asegura completamente en la dirección circunferencial, la diferencia entre los tamaños de grano en las posiciones mutuamente equivalentes determinadas dividiendo uniformemente el cuerpo 10 anular en tres partes a lo largo de la dirección circunferencial puede controlarse para estar dentro de ± 1.5 por números de tamaño de grano ASTM en lugar de determinar la diferencia entre los tamaños de grano en las posiciones mutuamente equivalentes determinadas dividiendo uniformemente el cuerpo 10 de forma anular en dos. Las posiciones circunferenciales en el cuerpo 10 de forma anular en las que se van a establecer las posiciones mutuamente equivalentes no se limitan a las descritas anteriormente en la presente realización.In the present embodiment, the mutually equivalent positions (the virtual planes VS1, VS2) in the ring-shaped body 10 determined by evenly dividing the ring-shaped body 10 into halves in the circumferential direction are used as reference positions to control the difference between the grain size in the virtual plane VS1 and the grain size in the virtual plane VS2 within ± 1.5 per ASTM grain size numbers; however, the number of virtual planes used for comparison is not limited to two. In other words, since the equivalence of the annular body 10 is fully ensured in the circumferential direction, the difference between the grain sizes at the mutually equivalent positions determined by evenly dividing the annular body 10 into three parts along the circumferential direction it can be controlled to be within ±1.5 by ASTM grain size numbers rather than by determining the difference between the grain sizes at the mutually equivalent positions determined by evenly dividing the annular shaped body 10 in two. The circumferential positions on the ring-shaped body 10 at which the mutually equivalent positions are to be established are not limited to those described above in the present embodiment.

Ejemplosexamples

La presente invención se describirá a continuación con más detalle con referencia a los Ejemplos. Sin embargo, la presente invención no se limita a los siguientes ejemplos.The present invention will be described in more detail below with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

Preparación de muestrasPreparation of sample

Primero, se fundió el metal fundido para la aleación a base de Ni, Alloy718. Específicamente, la materia prima de fusión se preparó para que cumpliera la condición de la gama de componentes de la aleación a base de Ni, la Alloy718, mencionada en la realización descrita anteriormente. Luego se llevó a cabo una fusión triplex sobre este metal fundido. Específicamente, se llevaron a cabo fusión por inducción al vacío (VIM), refundición por electroescoria (ESR) y refundición por arco al vacío (VAR) para producir una palanquilla cilíndrica con un diámetro de 254 mm.First, the molten metal for the Ni-based alloy, Alloy718, was cast. Specifically, the smelting raw material was prepared to meet the condition of the range of components of the Ni-based alloy, Alloy718, mentioned in the above-described embodiment. A triplex melt was then carried out on this molten metal. Specifically, vacuum induction melting (VIM), electroslag remelting (ESR) and vacuum arc remelting (VAR) were carried out to produce a cylindrical billet with a diameter of 254 mm.

Posteriormente, la palanquilla se sometió al paso de forjado para preparar un cuerpo forjado en forma de disco. Para la forja, se realizó forja en caliente dos veces en las que la palanquilla se calentó a 1000 °C.Subsequently, the billet was subjected to the forging step to prepare a disc-shaped forged body. For forging, hot forging was performed twice where the billet was heated to 1000 °C.

La etapa de forjado se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones ilustradas en la Tabla 1 con respecto al valor absoluto £01 de deformación del cuerpo forjado en la dirección circunferencial, el valor absoluto £h de deformación del cuerpo forjado en la dirección de la altura, la relación £h/£01 entre los valores absolutos de la deformación y la velocidad de deformación.The forging step was carried out under the following conditions illustrated in Table 1 with respect to the absolute value £01 of deformation of the forged body in the circumferential direction, the absolute value £h of deformation of the forged body in the height direction , the relationship £h/£01 between the absolute values of the strain and the strain rate.

Posteriormente, se formó el orificio pasante mediante un cortador de agua en el centro del cuerpo forjado para preparar un cuerpo 20 intermedio anular. El cuerpo 20 intermedio anular se moldeó de manera que la relación T/H entre su espesor T y su altura H fuera el valor ilustrado en la Tabla 1.Subsequently, the through hole was formed by a water cutter in the center of the forged body to prepare an annular intermediate body. The annular intermediate body 20 was molded so that the ratio T/H between its thickness T and its height H was the value shown in Table 1.

A continuación, el cuerpo 20 intermedio anular se sometió a laminación de anillos. Para el laminado de anillos, se llevó a cabo dos laminados en caliente en los que el cuerpo 20 intermedio anular se calentó a 1000 °C. El laminado del anillo se realizó de modo que la suma total del valor absoluto £02 de la deformación circunferencial en el cuerpo 10 de forma anular satisficiera las siguientes condiciones ilustradas en la Tabla 1 realizando el forjado en caliente dos veces. Next, the annular intermediate body 20 was subjected to ring rolling. For ring rolling, two hot rollings were carried out in which the annular intermediate body was heated to 1000°C. The rolling of the ring was performed so that the total sum of the absolute value £02 of the hoop strain in the ring-shaped body 10 satisfied the following conditions illustrated in Table 1 by performing hot forging twice.

Luego, el cuerpo 10 de forma anular se sometió a tratamiento térmico. Como material de envejecimiento directo se preparó un material que había sufrido un tratamiento de envejecimiento en condiciones de 718 °C/8 horas 621 °C/8 horas refrigeración por aire (A.A.). Como material de envejecimiento en solución, se preparó un material que se había sometido a un tratamiento de envejecimiento en condiciones de 718 °C/8 horas refrigeración por aire (A.A.) después del tratamiento de solución en condiciones de 970 °C/1 hora enfriamiento rápido en agua (W.Q.) realizado después de la rodadura del anillo. Then, the ring-shaped body 10 was subjected to heat treatment. As the direct aging material, a material which had undergone an aging treatment under conditions of 718°C/8 hours 621°C/8 hours air cooling (AA) was prepared. As a solution aging material, a material which had been subjected to an aging treatment under the condition of 718 °C/8 hours air cooling (AA) was prepared after the solution treatment under the condition of 970 °C/1 hour cooling. Water Quick (WQ) performed after rolling the ring.

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Medición del tamaño de granoGrain size measurement

Al usar el cuerpo 10 de forma anular preparado, se midieron y compararon los granos cristalinos máximos en las regiones del producto dentro de las secciones transversales que incluyen los planos virtuales VS1, VS2 y los tamaños de grano promedio alrededor del grano cristalino máximo. Para el tamaño de grano promedio alrededor del grano de cristal máximo, se usó un tamaño de grano promedio en una porción observada de grano de cristal máximo (excluyendo el grano de cristal máximo). Los resultados se muestran en la Tabla 2.Using the prepared ring-shaped body 10, the maximum crystal grains in the product regions within the cross sections including the virtual planes VS1, VS2 and the average grain sizes around the maximum crystal grain were measured and compared. For the average grain size around the maximum crystal grain, an average grain size over an observed portion of the maximum crystal grain (excluding the maximum crystal grain) was used. Results are shown in table 2.

Tabla 2Table 2

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Prueba de determinación de características de tracción a alta temperaturaHigh temperature tensile characteristics determination test

Entre los cuerpos de forma 10 anular preparados de la manera descrita anteriormente, con respecto a los preparados para el Ejemplo 1 de la presente invención y el Ejemplo Comparativo 3, se tomaron muestras de piezas de prueba de tracción de ubicaciones en la dirección circunferencial, en la dirección de la altura y en la dirección radial desde las posiciones mutuamente equivalentes que incluyen los planos virtuales VS1, VS2 ilustrados en la Fig. 1, y se llevaron a cabo ensayos de tracción a alta temperatura a 650 °C, respectivamente. Las pruebas se llevaron a cabo utilizando piezas de prueba de tamaño pequeño ASTM E8 con un diámetro de porción paralela de 6.35 mm y de conformidad con ASTM E21, y se midieron la resistencia a la tracción, el límite elástico (0.2 % de límite elástico) y la reducción. Para examinar las desviaciones de los valores de medición circunferencial, en altura y radial, se calcularon las relaciones en altura y radiales con el valor de medición circunferencial establecido como valor de referencia “1” (100 %). La Fig. 8 ilustra la correlación entre la resistencia a la tracción y la reducción, y la Fig. 9 ilustra la correlación entre el límite elástico y la reducción.Among the ring-shaped bodies prepared in the manner described above, with respect to those prepared for Example 1 of the present invention and Comparative Example 3, tensile test piece samples were taken from locations in the circumferential direction, in the height direction and the radial direction from the mutually equivalent positions including the virtual planes VS1, VS2 illustrated in Fig. 1, and high-temperature tensile tests were carried out at 650 °C, respectively. The tests were carried out using ASTM E8 small size test pieces with a parallel portion diameter of 6.35 mm and in accordance with ASTM E21, and measured for tensile strength, yield strength (0.2% yield strength) and the reduction. To examine the deviations of the circumferential, height and radial measurement values, the height and radial ratios were calculated with the circumferential measurement value set as the reference value "1" (100%). Fig. 8 illustrates the correlation between tensile strength and shrinkage, and Fig. 9 illustrates the correlation between yield strength and shrinkage.

En los ejemplos comparativos 1 y 2, en los que la velocidad de deformación en la etapa de forja supera los 0.5 s-1, la diferencia entre el tamaño de grano máximo y el tamaño de grano promedio alrededor del tamaño de grano máximo fue grande y se observó que la estructura no era uniforme. Se estimó que esto ocurrió porque se produjo un engrosamiento local de los granos de cristal dentro del cuerpo forjado debido al aumento excesivo de la temperatura dentro del cuerpo forjado, que había sido provocado por el calor de procesamiento (es decir, porque un fenómeno conocido como “acumulación de calor” había ocurrido).In Comparative Examples 1 and 2, where the strain rate at the forging stage exceeds 0.5 s-1, the difference between the maximum grain size and the average grain size around the maximum grain size was large and the structure was observed to be non-uniform. This was estimated to have occurred because local coarsening of the glass grains within the forged body occurred due to excessive temperature rise within the forged body, which had been caused by processing heat (i.e., because a phenomenon known as “heat buildup” had occurred).

Por el contrario, en los Ejemplos 1 a 4 de la presente invención, en los que las tasas de deformación en la etapa de forja fueron de 0.5 s-1 o menos, la diferencia entre el tamaño de grano máximo y el tamaño de grano medio alrededor del tamaño de grano máximo fue pequeña, y se observó que las estructuras estaban suficientemente unificadas. Se estimó que las estructuras suficientemente unificadas se obtuvieron debido a la pequeña diferencia entre la temperatura en la superficie y la temperatura en el interior del cuerpo forjado durante la forja, lo que se logró controlando la velocidad de deformación en el rango de 0.5 s-1 o menos. Obsérvese que en los Ejemplos 1, 2 y 4 de la presente invención en los que se controlaron las velocidades de deformación para que estuvieran dentro del rango de 0.15 s-1 o menos, las estructuras estaban mejor unificadas.On the contrary, in Examples 1 to 4 of the present invention, in which the strain rates in the forging stage were 0.5 s-1 or less, the difference between the maximum grain size and the mean grain size around the maximum grain size was small, and the structures were observed to be sufficiently unified. It was estimated that sufficiently unified structures were obtained due to the small difference between the temperature on the surface and the temperature inside the forged body during forging, which was achieved by controlling the strain rate in the range of 0.5 s-1 or less. Note that in Examples 1, 2 and 4 of the present invention where the strain rates were controlled to be within the range of 0.15 s -1 or less, the structures were better unified.

Como se muestra en las FIG. 8 y 9, como resultado de las pruebas de determinación de la resistencia a la tracción a alta temperatura, se observó que el Ejemplo 1 de la presente invención era mejor que el Ejemplo comparativo 2 en términos de toda la resistencia a la tracción, el límite elástico del 0.2 % y la reducción.As shown in FIGS. 8 and 9, as a result of high temperature tensile strength determination tests, Example 1 of the present invention was found to be better than Comparative Example 2 in terms of the overall tensile strength, the limit 0.2% elastic and shrinking.

Más específicamente, se observó que en el Ejemplo 1 de la presente invención, la isotropía de las características de resistencia aumentaba, y el Ejemplo 1 de la presente invención tenía una estructura de grano cristalino fino en la que se aseguraba suficiente uniformidad estructural.More specifically, it was observed that in Example 1 of the present invention, the isotropy of strength characteristics was increased, and Example 1 of the present invention had a fine crystal grain structure in which sufficient structural uniformity was ensured.

Aplicabilidad industrialindustrial applicability

De acuerdo con el método para fabricar un cuerpo de forma anular de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas, los cuerpos de forma anular en los que se asegura la uniformidad de la estructura y las resistencias mecánicas son suficientemente altas se pueden producir de forma estable y a bajo coste. De acuerdo con lo anterior, el método para fabricar un cuerpo de forma anular de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas, puede usarse adecuadamente en la producción de discos de turbina y similares de motores para aeronaves. According to the method for manufacturing a ring-shaped body of the present invention as defined in the appended claims, ring-shaped bodies in which the uniformity of the structure is ensured and the mechanical strengths are high enough can be produced in stable form and at low cost. Accordingly, the method for manufacturing a ring-shaped body of the present invention as defined in the appended claims can suitably be used in the production of turbine discs and the like of aircraft engines.

Lista de símbolos de referenciaReference symbol list

10 Cuerpo de forma anular10 Ring-shaped body

20 Cuerpo intermedio anular20 Annular intermediate body

H Altura del cuerpo intermedio anular en dirección axialH Height of the annular intermediate body in the axial direction

O EjeOR Axis

S2 Etapa de forjaS2 Forging stage

S4 Etapa de laminación de anilloS4 Ring Rolling Stage

T Espesor del cuerpo intermedio anular en dirección radialT Thickness of the annular intermediate body in the radial direction

VS1 Plano virtual (posición equivalente)VS1 Virtual plane (equivalent position)

VS2 Plano virtual (posición equivalente) VS2 Virtual plane (equivalent position)

Claims (8)

REIVINDICACIONES 1. Un método para fabricar un cuerpo de forma anular que comprende una etapa de fusión y vaciado para producir una pieza de aleación por fusión y vaciado, una etapa de forjado para forjar la pieza de aleación para proporcionar un cuerpo forjado que tiene forma de disco, y una etapa de laminado de anillos de laminado de anillos de un cuerpo intermedio anular preparado mediante la formación de un orificio pasante en el cuerpo forjado para proporcionar un cuerpo de forma anular,1. A method of manufacturing a ring-shaped body comprising a casting and casting step to produce an alloy part by casting and casting, a forging step for forging the alloy part to provide a forged body having a disc shape , and a ring rolling step of ring rolling an annular intermediate body prepared by forming a through hole in the forged body to provide an annular shaped body, en el que la pieza de aleación está hecha de una aleación a base de Ni, una aleación a base de Co o una aleación a base de Fe,wherein the alloy part is made of a Ni-based alloy, a Co-based alloy or an Fe-based alloy, caracterizado porque la etapa de forjado consta de al menos dos etapas de forjado en caliente, cada uno de las etapas de forjado en caliente se lleva a cabo bajo las condiciones de que la velocidad de deformación es como máximo de 0.5 s-1, un valor absoluto £01 de deformación del cuerpo forjado en su dirección circunferencial es al menos 0.3, un valor absoluto £h de deformación del cuerpo forjado en su dirección vertical es al menos 0.3, y una relación £h/£01 entre los valores absolutos de la deformación está dentro de un rango de 0.4 a 2.5,characterized in that the forging stage consists of at least two hot forging stages, each of the hot forging stages is carried out under the conditions that the strain rate is a maximum of 0.5 s-1, a value absolute value £01 of deformation of the forged body in its circumferential direction is at least 0.3, an absolute value £h of deformation of the forged body in its vertical direction is at least 0.3, and a relationship £h/£01 between the absolute values of the deformation is within a range of 0.4 to 2.5, en el que la velocidad de deformación se define mediante la siguiente expresión:in which the strain rate is defined by the following expression: V e lo c id a d d e d e f o r m a c ió n ( s x ) V 2 /3 (£h2 £e2 (~£h ~ Ee)^)Strain rate ( s x ) V 2 /3 (£h2 £e2 (~£h ~ Ee)^) t ie m p o ( s ) d e f o r ja d otime (s) deforged 2. El método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una diferencia entre los tamaños de grano en una región producto de una sección transversal del cuerpo de forma anular en un plano (VS1, VS2) perpendicular a una dirección circunferencial del cuerpo de forma anular está dentro de un rango de ± 2 por números de tamaño de grano ASTM.The method for manufacturing a ring-shaped body according to claim 1, characterized in that a difference between grain sizes in a region produced by a cross section of the ring-shaped body in a plane (VS1, VS2) perpendicular to an annular shaped body circumferential direction is within a range of ±2 per ASTM grain size numbers. 3. El método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en la etapa de forjado, el tamaño de grano del cuerpo forjado es un número de tamaño de grano ASTM de al menos 7.The method for manufacturing a ring-shaped body according to claim 1 or 2, characterized in that in the forging step, the grain size of the forged body is an ASTM grain size number of at least 7. 4. El método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cuerpo intermedio anular se forma de modo que la relación T/H entre el grosor T del cuerpo intermedio anular en su dirección radial y la altura H del cuerpo intermedio anular en su dirección axial se controle para que esté dentro de un rango de 0.6 a 2.3, y luego el cuerpo intermedio anular se lamina en forma de anillo de modo que la diferencia entre los tamaños de grano en posiciones equivalentes plurales del cuerpo de forma anular dispuesto uniformemente a lo largo de su dirección circunferencial esté dentro de ± 1.5 por números de tamaño de grano ASTM.4. The method for manufacturing an annular-shaped body according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the annular intermediate body is formed so that the ratio T/H between the thickness T of the annular intermediate body in its direction radial and the height H of the annular intermediate body in its axial direction is controlled to be within a range of 0.6 to 2.3, and then the annular intermediate body is rolled into a ring shape so that the difference between the grain sizes in Plural equivalent positions of the ring-shaped body arranged uniformly along its circumferential direction shall be within ±1.5 per ASTM grain size numbers. 5. El método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la etapa de laminado del anillo, se lleva a cabo el laminado en caliente de manera que se imparte al cuerpo de forma anular un valor absoluto £02 de tensión en el cuerpo de forma anular en su dirección circunferencial de 0.5 a 1.3.The method for manufacturing a ring-shaped body according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the ring rolling step, hot rolling is carried out so as to impart the shape to the body. annular an absolute value £02 of tension in the ring-shaped body in its circumferential direction from 0.5 to 1.3. 6. El método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la pieza de aleación está hecha de una aleación a base de Ni.The method for manufacturing a ring-shaped body according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the alloy part is made of a Ni-based alloy. 7. El método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la etapa de forjado se realiza a una temperatura de 950 °C a 1,075 °C.7. The method for manufacturing a ring-shaped body according to claim 6, characterized in that the forging step is carried out at a temperature of 950 °C to 1,075 °C. 8. El método para fabricar un cuerpo de forma anular de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque la etapa de laminación del anillo se lleva a cabo a una temperatura de 900 °C a 1,050 °C. The method for manufacturing a ring-shaped body according to claim 6 or 7, characterized in that the ring rolling step is carried out at a temperature of 900°C to 1,050°C.
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