RU2019359C1

RU2019359C1 - Method of making blades of titanium alloys

Info

Publication number: RU2019359C1
Authority: RU
Inventors: А.Г. Ермаченко; М.В. Караваева
Original assignee: Институт проблем сверхпластичности металлов АН Республики Башкортостан
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: compressor blade production. SUBSTANCE: method comprises steps of casting blanks with thickness of joint portion, equal to 1.45-2.00 of the joint thickness, and with a thickness for a vane, equal to 1.65-3.35 of the vane thickness of ready blades; heating cast blanks up to temperature, being by 10-30 C lower, than a temperature of polymorphous transition of the alloy; performing deformation process over stage in isothermic conditions with subsequent cooling of forgings at a rate less, than 15 C /s. EFFECT: enhanced quality of blades. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении лопаток из титановых сплавов. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of blades from titanium alloys.

Известен способ изготовления лопаток из титановых сплавов, который заключается в том, что литую фасонированную заготовку нагревают до температуры на 20...30^оС ниже температуры полиморфного превращения сплава α+β->>β и деформируют за один переход в штампе, предварительно нагретом до 120-150^оС, со степенью 40%.A known method of manufacturing vanes from titanium alloys, which consists in the fact that the molded shaped billet is heated to a temperature of 20 ... 30 ^about below the temperature of the polymorphic transformation of the alloy α + β - >> β and deform in one transition in the stamp, preheated 120-150 ^{° C,} with a degree of 40%.

Этот способ может быть реализован при изготовлении лопаток достаточно простой формы, характеризующихся конструктивно малым перепадом по объему металла в различных сечениях (перо-хвостовик). Однако сложнопрофильную лопатку не удается получить за один переход из-за малой технологически допустимой степени деформации прочных конструкционных титановых сплавов в малообогреваемых штампах при неизотермических условиях. Невозможно проработать литую структуру исходной фасонированной заготовки и получить кондиционную штамповку. Появляются зоны неоднородной деформации, что приводит к снижению характеристик пластичности и анизотропии механических свойств. This method can be implemented in the manufacture of blades of a rather simple form, characterized by a structurally small difference in the volume of metal in various sections (feather-shank). However, a complex profile blade cannot be obtained in one transition due to the small technologically permissible degree of deformation of durable structural titanium alloys in low-heated dies under non-isothermal conditions. It is impossible to work out the cast structure of the original fashioned billet and to obtain conditional stamping. Zones of inhomogeneous deformation appear, which leads to a decrease in the characteristics of plasticity and anisotropy of mechanical properties.

Изобретение направлено на решение задачи изготовления сложнопрофильных лопаток, имеющих резкий перепад по объему металла в разных сечениях (тонкое перо и высокий хвостовик). The invention is aimed at solving the problem of manufacturing complex profile blades having a sharp difference in the volume of metal in different sections (thin feather and high shank).

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении коэффициента использования металла, снижении трудоемкости изготовления, при высоком уровне изотропных свойств. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the utilization of metal, reduce the complexity of manufacturing, with a high level of isotropic properties.

Предложенный способ отличается тем, что отливают заготовки с толщиной замковой части равной 1,45...2,00 толщины замка и толщиной под перо, равной 1,65. ..3,35 толщины пера готовых лопаток, а деформацию осуществляют в изотермических условиях с последующим охлаждением штамповок со скоростью менее 15^оС/с. В качестве материала заготовки могут быть взяты сплавы следующих марок: ВТЗ-1Л, ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ8Л, ВТ9Л и др. Объем заготовки не должен быть меньше объема готового изделия. Деформацию в изотермических условиях проводят при Т = =0,4 Тпл. ±15^оС, что соответствует температуре на 10...30^оС ниже температуры полиморфного превращения α+β->>β, со скоростью 10^-1...10^-4 с^-1 и степенями деформации хвостовика 30...50% и пера (по Сах - максимальной толщине пера) 40...70%. Для нагрева заготовок могут быть использованы электрические печи типа К. Изотермическую деформацию проводят на гидравлических прессах типа ПА 2638 в штампах из жаростойких материалов, например ЖС6У. Регламентированная скорость охлаждения лопаток может быть обеспечена любым известным способом, например применением термостата. Фасонирование заготовок лопаток сложной формы производят в настоящее время путем высадки на ГКМ за 2-3 перехода и последующей предварительной штамповки в штампе на кривошипном прессе высокой мощности. Материалом для высадки является горячекатанный пруток, структура и свойства которого должны быть не ниже, чем в готовом изделии. Специфические условия протекания процессов изотермического деформирования в определенном интервале степеней деформации трансформируют литую структуру фасонированной заготовки во всех сечениях в структуру глобулярного типа различных разновидностей, что соответственно улучшает пластические свойства сплава и существенно повышает изотропность механических свойств. В совокупности с режимами охлаждения процесс позволил обеспечить высокие свойства лопаток.The proposed method is characterized in that the preform is cast with a thickness of the castle part equal to 1.45 ... 2.00 of the thickness of the castle and a thickness under the feather equal to 1.65. ..3,35 thickness pen finished blade, and the deformation is carried out under isothermal conditions, followed by cooling at a rate less stampings 15 ^{° C} / s. Alloys of the following grades can be taken as the workpiece material: VTZ-1L, VT5L, VT6L, VT8L, VT9L, etc. The volume of the workpiece should not be less than the volume of the finished product. Deformation under isothermal conditions is carried out at T = 0.4 Tm. ± 15 ^о С, which corresponds to a temperature 10 ... 30 ^о С below the polymorphic transformation temperature α + β - >> β, with a speed of 10 ^-1 ... 10 ^-4 s ^-1 and degrees of deformation of the shank 30 ... 50% and pen (according to Sah - the maximum thickness of the pen) 40 ... 70%. To heat the workpieces, type K electric furnaces can be used. Isothermal deformation is carried out on hydraulic presses of type PA 2638 in dies of heat-resistant materials, for example ZhS6U. The regulated cooling rate of the blades can be provided by any known method, for example, by using a thermostat. The shaping of blade blanks of complex shape is currently being carried out by landing on the gas condensate field in 2-3 transitions and subsequent preliminary stamping in a stamp on a high-power crank press. The material for upsetting is a hot rolled bar, the structure and properties of which should not be lower than in the finished product. Specific conditions for the occurrence of isothermal deformation processes in a certain range of deformation degrees transform the cast structure of a fashioned workpiece in all sections into a globular type structure of various varieties, which accordingly improves the plastic properties of the alloy and significantly increases the isotropy of mechanical properties. Together with the cooling modes, the process allowed to provide high properties of the blades.

П р и м е р 1. Литую фасонированную заготовку из сплава ВТЗ-1Л весом 0,450 кг длиной 150 мм, шириной по хорде 40 мм, толщиной под замковую часть 40 мм и толщиной под перо 14 мм покрывают эмалью ЭВТ 24, сушат и помещают в электрическую печь К 800, нагретую до 930^оС. Время нагрева в печи τ = 35±5 мин. Далее заготовку клещами вынимают из печи и переносят в нагретый изотермической установкой до Т = =920 ±10^оС штамп, установленный на гидравлическом прессе усилием 630 т.с. Скорость деформации ε = 10^-1...10^-4 с^-1. После деформации штамповку охлаждают в термостате, обеспечивающем скорость охлаждения v = 10 ±5^оС/с.PRI me R 1. Cast molded billet of VTZ-1L alloy weighing 0.450 kg, length 150 mm, chord width 40 mm, the thickness of the locking part 40 mm and the thickness of the feather 14 mm enameled with ЭВТ 24, dried and placed in By an electric furnace 800 heated to 930 ° ^C. The heating time in the oven τ = 35 ± 5 min. Next, the workpiece clamp is removed from the oven and transferred to a heated isothermal installation to T = 920 ± 10 ^{° C} stamp mounted on a hydraulic press force of 630 ton The strain rate ε = 10 ^-1 ... 10 ^-4 s ^-1 . After deformation, the stamping is cooled in a thermostat providing a cooling rate of v = 10 ± 5 ^° C / s.

Для оценки качества материала и соответствия его требованиям технических условий из штамповок вырезали образцы для испытаний на растяжение и ударную вязкость. Испытания проводили при комнатной температуре в соответствии с ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 9454-78. To assess the quality of the material and its compliance with the technical specifications, samples for tensile and toughness tests were cut from stampings. The tests were carried out at room temperature in accordance with GOST 1497-84 and GOST 9454-78.

Получили свойства: в хвостовике лопатки: σ_в = 1197 МПа; δ = 12%;Ψ = 39% ; КСИ = =5,7 кгсм/см².Received properties: in the shank of the blade: σ _in = 1197 MPa; δ = 12%; Ψ = 39%; CSI = = 5.7 kgcm / cm ² .

Аналогично примеру 1 проводили изготовление лопаток, изменяя размеры заготовки, условия деформации и режимы охлаждения (данные сведены в таблицу). Analogously to example 1, the blades were made by changing the dimensions of the workpiece, the deformation conditions and the cooling conditions (data are summarized in the table).

Способ позволяет: повысить производительность процесса при снижении трудоемкости общего цикла изготовления лопаток; получить однородную структуру во всем объеме лопаток с резкими перепадами объема металла в разных сечениях; получить высокий комплекс изотропных свойств и улучшить качество поверхности изделия; повысить КИМ в 2 раза; снизить припуск на механическую обработку в 3...5 раз. The method allows: to increase the productivity of the process while reducing the complexity of the overall cycle of manufacture of the blades; to obtain a homogeneous structure in the entire volume of the blades with sharp changes in the volume of the metal in different sections; get a high complex of isotropic properties and improve the surface quality of the product; increase KIM by 2 times; reduce the machining allowance by 3 ... 5 times.

Claims

METHOD FOR PRODUCING BLADES FROM TITANIUM ALLOYS, including casting workpieces consisting of a lock part and a part for a feather, heating cast billets to a temperature of 10 - 30 ^o C below the temperature of the polymorphic transformation of the alloy, deformation in one transition, characterized in that the workpieces are cast with a thickness the castle part, equal to 1.45 - 2.00 of the thickness of the castle, and a thickness under the feather equal to 1.65 - 3.35 of the thickness of the feather of the finished blades, and the deformation is carried out in isothermal conditions, followed by cooling of the stampings with a speed of less than 15 ^o C / s .