RU2020020C1 - Method of hot pressing of heat resistance titanium alloys - Google Patents
Method of hot pressing of heat resistance titanium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020020C1 RU2020020C1 SU4691838A RU2020020C1 RU 2020020 C1 RU2020020 C1 RU 2020020C1 SU 4691838 A SU4691838 A SU 4691838A RU 2020020 C1 RU2020020 C1 RU 2020020C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dispersion
- stamp
- die
- free
- carbon
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 8
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 title 1
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 8
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims abstract 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 claims description 3
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 abstract description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 abstract description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 2
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical class [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 abstract description 2
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- -1 lactic acid Chemical compound 0.000 abstract 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 abstract 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 abstract 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract 1
- UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-I triphosphate(5-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-I 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- LEKPFOXEZRZPGW-UHFFFAOYSA-N copper;dicyanide Chemical compound [Cu+2].N#[C-].N#[C-] LEKPFOXEZRZPGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 2
- 235000011008 sodium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical class [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910001040 Beta-titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 208000018747 cerebellar ataxia with neuropathy and bilateral vestibular areflexia syndrome Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при горячей штамповке со смазкой, преимущественно выдавливанием изделий из титановых сплавов, предпочтительно содержащих β-фазу. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used for hot stamping with lubricant, mainly extruding products from titanium alloys, preferably containing β-phase.
Известен способ деформирования заготовок из титановых сплавов с использованием смазки, называемый способом Юджина-Сежурне [1]. Деформирование осуществляется с использованием нагретых заготовок, на поверхность которых нанесена стеклянная оболочка. A known method of deforming preforms of titanium alloys using grease, called the Eugene-Sezhurne method [1]. Deformation is carried out using heated billets, the surface of which is coated with a glass shell.
Недостатки способа: невозможность получения штамповок с малыми допусками, поскольку оптимальная толщина смазочного слоя в неизотермических условиях 0,5-0,75 мм при использовании известных высокоэффективных стеклосмазок;
низкая производительность нанесения покрытия на единичную заготовку;
ограниченность скоростных режимов деформирования, назначаемых из условия неразрывности смазочного слоя (в противном случае неизбежен неконтролируемый локальный износ инструмента в местах разрыва смазочной пленки);
трудность удаления остатков стеклосмазочного покрытия с поверхности изделия и со штампа;
спонтанное искажение показаний аппаратуры пирометрического контроля, привносимое дрейфом спектра излучения нагреваемого под деформацию сплава, вследствие разнотолщинности жидкотекучего расплава стекла.The disadvantages of the method: the inability to obtain stampings with small tolerances, since the optimal thickness of the lubricant layer in non-isothermal conditions is 0.5-0.75 mm when using known high-performance glass lubricants;
low productivity of coating a single workpiece;
the limited speed deformation modes assigned from the condition of the continuity of the lubricating layer (otherwise, uncontrolled local wear of the tool in the places where the lubricating film ruptures is inevitable);
the difficulty of removing the remains of the glass-lubricating coating from the surface of the product and from the stamp;
spontaneous distortion of the readings of the pyrometric control equipment introduced by the drift of the radiation spectrum of the alloy heated under deformation due to the thickness difference of the liquid melt glass.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ горячей штамповки заготовок сложной формы из титановых сплавов, при котором заготовку предварительно омедняют, термопластифицируют, покрывают смазкой из дисульфида молибдена, после чего производят штамповку [2]. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method of hot stamping billets of complex shape from titanium alloys, in which the billet is pre-copper-plated, thermoplasticized, coated with molybdenum disulfide grease, and then stamped [2].
В этом способе исходную заготовку дополнительно пластифицируют извне β-эвтектоидными стабилизаторами при температуре оптимальной пластичности материала, а затем штампуют со смазкой, содержащей соединения по меньшей мере одного β-эвтектоидного химического элемента и неизбежные примеси, а в процессе деформации образуют разделительный слой между заготовкой и штампом. In this method, the initial preform is additionally plasticized externally by β-eutectoid stabilizers at a temperature of optimal plasticity of the material, and then stamped with a lubricant containing compounds of at least one β-eutectoid chemical element and inevitable impurities, and during the deformation process form a separation layer between the preform and the stamp .
При температуре и давлении деформации Мо образует с β-титаном эвтектоид β<TiMo>, причем Мо способен неограниченно растворяться в β-фазе титана до температур ≥ 600оС. Следует отметить, что Мо- β-изоморфный стабилизатор титановых сплавов фиксирует структуру зерна независимо от полиморфного состояния, причем неизбежны примеси-продукты химического взаимодействия МоS2 с атмосферными газами на омедненной поверхности нагретой заготовки.When temperature and pressure deformation Mo forms a β-titanium eutectoid β <TiMo>, wherein Mo is capable of infinitely soluble in β-phase titanium to temperatures ≥ 600 ° C. It should be noted that Mo- β-isomorphous stabilizer titanium alloy grain structure independently fixes from a polymorphic state, and impurities, products of the chemical interaction of MoS 2 with atmospheric gases on the copper-plated surface of a heated preform, are inevitable.
Поверхностное легирование сплава молибденом компенсирует снижение пластичности заготовки (от переохлаждения и схватывания с металлом штампа) вследствие локальных разрывов термопластифицированного диффузным легированием поверхностного слоя зерен сплава, обогащенного β-фазой. The surface alloying of the alloy with molybdenum compensates for the reduction in the plasticity of the workpiece (from overcooling and setting with the stamp metal) due to local ruptures of the β-phase enriched surface layer of grains of alloy enriched with β-phase.
Однако известный способ обладает рядом недостатков:
не обеспечивает снижения энергоемкости деформирования, достаточного для минимизации адиабатического разогрева сплава при штамповке с большими вытяжками изделий, содержащих тонкие полотна, когда величина деформаций дополнительно лимитируется требованиями к структуре материала (изделия) и не допускается локальный перегрев с превышением температуры последующей термообработки;
не позволяет достичь существенного повышения стойкости штампов вследствие ускоренного неравномерного износа в местах обширного схватывания с деформируемым металлом, где происходят спонтанные и/или обусловленные характером преобладающих касательных напряжений разрывы смазочной пленки и пластифицированного слоя;
не обеспечивает идентичность геометрических размеров изделий вследствие поводок при охлаждении, привносимых дополнительным введением в поверхность β-изоморфного стабилизатора (молибдена), (в зонах поверхности, где происходит поверхностное легирование, наблюдается пятнистость и полосчатость структуры), а также из-за недооформления образующих поверхностей, обусловленного заштамповкой смазки и продуктов ее распада в пластичный внешний слой деформируемой заготовки.However, the known method has several disadvantages:
it does not provide a reduction in the energy intensity of deformation sufficient to minimize adiabatic heating of the alloy during stamping with large hoods of products containing thin webs, when the magnitude of the deformations is additionally limited by the requirements for the structure of the material (product) and local overheating is not allowed with an excess of the temperature of the subsequent heat treatment;
it does not allow to achieve a significant increase in the resistance of the dies due to accelerated uneven wear in areas of extensive adhesion to the deformable metal, where spontaneous and / or breaks of the lubricating film and plasticized layer caused by the nature of the prevailing tangential stresses occur;
does not ensure the identity of the geometric dimensions of the products due to the leash during cooling, introduced by the additional introduction of a β-isomorphic stabilizer (molybdenum) to the surface (in the surface areas where surface doping occurs, spotting and streakiness of the structure are observed), as well as due to the underdevelopment of the forming surfaces, due to the stamping of the grease and its decay products into the plastic outer layer of the deformable workpiece.
Существенными недостатками обладает и сам процесс нанесения меди на титановую заготовку, особенно при производстве особо ответственных деталей, таких как заготовки лопаток ГТД: меднение (во избежание наводораживания) производится, как правило, с применением чрезвычайно токсичных цианистых реактивов (т.н. цианистое меднение). The process of applying copper to a titanium billet also has significant drawbacks, especially in the production of critical parts, such as blanks for gas-turbine engines: copper plating (to avoid hydrogen pickup) is performed, as a rule, using extremely toxic cyanide reagents (so-called cyanide copper plating) .
Целью изобретения является повышение экономичности способа штамповки и качества получаемых изделий за счет снижения энергоемкости формоизменения, повышения стойкости штампов и точности геометрических размеров изделий. The aim of the invention is to increase the efficiency of the stamping method and the quality of the products obtained by reducing the energy intensity of forming, increasing the durability of the dies and the accuracy of the geometric dimensions of the products.
Это достигается за счет того, что перед укладкой нагретой заготовки в штамп на поверхность его гравюры помещают компоненты способных к стеклообразованию безуглеродных смазочных веществ, которые в результате тепловыделения заготовки образуют физически и химически стабильную дисперсию. Эти вещества должны плавиться при температуре на 10...350оС ниже температуры заготовки и образовывать дисперсию с окислами и/или нитратами по меньшей мере одного из эвтектоидообразующих элементов ряда, содержащего Si, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Cd, Pb, Bi.This is achieved due to the fact that before laying the heated billet in the stamp, components of glass-forming carbon-free lubricants are placed on the surface of its engraving, which form a physically and chemically stable dispersion as a result of heat generation of the billet. These substances should melt at a temperature of 10 ... 350 o C below the temperature of the workpiece and form a dispersion with oxides and / or nitrates of at least one of the eutectoid-forming elements of the series containing Si, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Cd, Pb, Bi.
Далее в ходе пластической деформации заготовки в изделие очищают поверхность получаемого полуфабриката от продуктов взаимодействия с атмосферой трением о штамп в среде расплава, причем разделительный слой из ожиженных компонентов дисперсии образуют на изделии одновременно с перемещением свободной поверхности полуфабриката. Further, during the plastic deformation of the workpiece into the product, the surface of the obtained semi-finished product is cleaned of the products of interaction with the atmosphere by friction against the stamp in the melt medium, and a separation layer of liquefied dispersion components is formed on the product at the same time as the free surface of the semi-finished product is moved.
В качестве способных к стеклообразованию безуглеродных смазочных веществ могут быть использованы пирофосфаты и триполифосфат натрия. As carbon-free lubricants capable of glass formation, pyrophosphates and sodium tripolyphosphate can be used.
В условиях повторно-циклического деформирования для снижения трудоемкости получения изделий при одновременном повышении равномерности диспергирования и эффективности охлаждения поверхности штампа нанесение дисперсии на эту поверхность осуществляют выпариванием предварительно распыленного на нее водного геля полиакриламида, в который добавлены смазочные компоненты дисперсии и какая-либо оксикарбоновая кислота, например молочная. Under conditions of repeated cyclic deformation, in order to reduce the complexity of obtaining products while increasing the uniformity of dispersion and the cooling efficiency of the stamp surface, the dispersion is applied to this surface by evaporation of an aqueous polyacrylamide gel previously sprayed onto it, into which lubricant components of the dispersion and some hydroxycarboxylic acid are added, for example dairy.
Удаление с поверхности деформируемой заготовки окислов и других продуктов взаимодействия с атмосферой (дегазирующая термопластификация) достигается очисткой трением заготовки о штамп при давлении и температуре деформации в ходе химического взаимодействия со смазочными компонентами предварительно наносимой на штамп дисперсии, что способствует повышению качества получаемых изделий за счет обеспечения заданной точности их геометрических размеров. Removal of oxides and other products of interaction with the atmosphere (degassing thermoplasticization) from the surface of the deformable billet is achieved by friction cleaning of the billet on the die at pressure and temperature of deformation during chemical interaction with the lubricant components previously applied to the dispersion die, which helps to improve the quality of the resulting products by ensuring the specified accuracy of their geometric dimensions.
Наносимая на гравюру штампа дисперсия способных к стеклообразованию безуглеродных фосфатов натрия с окислами и/или нитратами β-эвтектоидных стабилизаторов ряда Si, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Cd, Pb, Bi характерна тем, что указанные компоненты при смешивании вступают в экзотермическую реакцию с материалом сплава, очищают поверхность полуфабриката от продуктов взаимодействия с атмосферой и/или окружающей средой, а также легируют поверхностный слой металла изделия β-эвтектоидными стабилизаторами и одновременно формируют покрытие поверхности изделия остаточными продуктами реакции. Это покрытие непосредственно после образования находится в сжиженном состоянии, а затем в процессе охлаждения переходит в рыхлую конденсационную структуру без сцепления со штампом. Благодаря описанным явлениям также повышаются качество изделий и их экономичность. The dispersion of the glass-forming carbon-free sodium phosphates with oxides and / or nitrates of β-eutectoid stabilizers of the series Si, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Cd, Pb, Bi is applied to the engraving of the stamp. when mixed, they enter into an exothermic reaction with the alloy material, clean the surface of the semifinished product from the products of interaction with the atmosphere and / or environment, and also alloy the surface layer of the metal with β-eutectoid stabilizers and simultaneously form a coating on the surface of the product stock reaction products. This coating immediately after formation is in a liquefied state, and then during cooling it passes into a loose condensation structure without adhesion to the stamp. Thanks to the described phenomena, the quality of products and their efficiency are also improved.
С целью повышения равномерности диспергирования компонентов смазки и эффективности охлаждения поверхности гравюры при повторно-циклическом деформировании, нанесение смазки производят распылением водного геля, содержащего соединения компонентов с водорастворимыми полимерами, например полиакриламидом и оксикарбоновыми кислотами, такими как щавелевая или молочная. In order to increase the uniformity of dispersion of the components of the lubricant and the cooling efficiency of the engraving surface during cyclic deformation, the lubricant is applied by spraying an aqueous gel containing compounds of the components with water-soluble polymers, for example polyacrylamide and hydroxycarboxylic acids, such as oxalic or lactic.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
На гравюре нагретого до рабочей температуры (обычно 120-160оС) штампа образуют, например поочередным выпариванием соответствующих растворов или суспензий дисперсию пирофосфатов и/или триполифосфата натрия с окислами и/или нитратами β-эвтектоидных стабилизаторов титана из ряда: Si, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Cd, Pb, Bi. Оптимальная толщина (обезвоженного) слоя дисперсной смеси смазочных веществ 0,05-0,1 мм.The engraving heated to operating temperature (typically 120-160 C) to form the die, for example by alternately evaporation of appropriate solutions or suspensions dispersion pyrophosphate and / or sodium tripolyphosphate with oxides and / or nitrates of titanium β-eutectoid stabilizers from the series: Si, Cr, Mn , Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Cd, Pb, Bi. The optimal thickness of the (dehydrated) layer of the dispersed mixture of lubricants is 0.05-0.1 mm.
Заготовку, предварительно нагретую до температуры, обеспечивающей оптимальную технологическую пластичность, укладывают поверх слоя смазочных веществ и подвергают деформации. The preform, preheated to a temperature that provides optimal process plasticity, is laid on top of a layer of lubricants and subjected to deformation.
Тепловыделением деформируемой заготовки расплавляют компоненты дисперсии и при температуре и под давлением деформации инициируют на поверхности контакта заготовки со штампом экзотермическую реакцию химического взаимодействия между материалом полуфабриката и содержащимися в образовавшемся расплаве смазочными веществами. В ходе этой реакции происходит дегазирующая термохимическая пластификация деформируемого металла - удаление с поверхности заготовки окислов и других продуктов взаимодействия с атмосферными газами. Одновременно на поверхности заготовки происходит восстановление металлической пленки β-эвтектоидного стабилизатора и диффузное легирование им поверхностного слоя зерен сплава. The heat dissipation of the deformable workpiece melt the dispersion components and initiate an exothermic chemical reaction between the semifinished material and the lubricants contained in the melt at the contact surface of the workpiece with the stamp. During this reaction, degassing thermochemical plasticization of the wrought metal occurs - removal of oxides and other products of interaction with atmospheric gases from the surface of the workpiece. At the same time, the metal film of the β-eutectoid stabilizer and its diffuse alloying of the surface layer of alloy grains are restored on the surface of the workpiece.
В результате образуется "самоформирующаяся" метастабильная оболочка из обогащенных β-фазой легкодеформируемых зерен, а остаточные продукты реакции, обладающие высокой вязкостью, обволакивают деформируемый сплав и создают ожиженную разделительно-смазочную пленку, которая эффективно снижает контактное трение. As a result, a “self-forming” metastable shell is formed from β-phase enriched easily deformed grains, and residual reaction products with high viscosity envelop the deformable alloy and create a liquefied separation-lubricating film that effectively reduces contact friction.
По окончании процесса штамповки остывающий разделительно-смазочный слой поглощает металлическую пленку восстановленного на поверхности изделия β-эвтектоидного стабилизатора и без схватывания со штампом переходит в рыхлую конденсационную структуру, сцепленную с поверхностью изделия. At the end of the stamping process, the cooling separation-lubricating layer absorbs the metal film of the β-eutectoid stabilizer restored on the surface of the product and, without setting it with a stamp, passes into a loose condensation structure adhered to the surface of the product.
Однако при равномерности диспергирования смазочных компонентов и стабилизации температурного режима штампа в условиях повторно-циклического деформирования дисперсию образуют путем расспыления на гравюру штампа водного геля, например, на основе полиакриламида, содержащего фосфаты натрия в смеси с окислами и/или нитратами β-эвтектоидных стабилизаторов титана, растворенные в оксикарбоновых кислотах. However, with uniform dispersion of the lubricating components and stabilization of the temperature regime of the stamp under cyclic deformation conditions, the dispersion is formed by spraying an aqueous gel, for example, based on polyacrylamide containing sodium phosphates mixed with oxides and / or nitrates of β-eutectoid titanium stabilizers, onto the engraving dissolved in hydroxycarboxylic acids.
П р и м е р. Цилиндрические заготовки диаметром 27 х 54 мм из предварительно деформированных прутков сплава ВТ-9 с температурой полиморфного превращения для данной плавки 1020оС нагревают до температуры 1010±10оС и штампуют со смазыванием по известному способу (прототипу) и по предлагаемому, получая при этом заготовки лопаток компрессора. За один удар молота ВСМ-2 с газовым энергоносителем достигается деформация 92%. нестабильность дозирования энергии удара ±0,5%.PRI me R. Cylindrical preform diameter of 27 x 54 mm from a pre-deformed alloy rods BT-9 with a temperature of the polymorphic transformation for the given heat 1020 ° C is heated to a temperature of 1010 ± 10 ° C and stamped with lubrication by a known method (prior art) and according to the proposed to give blanks for compressor blades. For one hit of the VSM-2 hammer with a gas energy carrier, a deformation of 92% is achieved. instability of dosing of impact energy ± 0.5%.
В ходе испытаний отштамповано 15 заготовок по известному способу. Все 15 предварительно омеднены (цианистое меднение) по принятой в производстве технологии, исключающий наводораживание. Дисульфид молибдена наносился припудриванием заготовок из емкости, снабженной металлической сеткой с ячейкой 0,2 мм. During the tests, 15 blanks were stamped by the known method. All 15 are pre-copper-plated (cyanide copper plating) according to the technology adopted in production, excluding hydrogen disturbance. Molybdenum disulfide was deposited by dusting blanks from a container equipped with a metal mesh with a 0.2 mm mesh.
Со смазкой по способу согласно изобретению отштамповано 120 изделий. Все 120 предварительных заготовок не обезжиривались, и кроме обдувки сжатым воздухом, производимой для удаления пыли, никакой технологической подготовке не подвергались. With the lubricant according to the method according to the invention, 120 articles are stamped. All 120 preliminary blanks were not degreased, and in addition to blowing with compressed air produced to remove dust, they were not subjected to any technological preparation.
Испытано смазывание с применением смазочных дисперсных слоев, содержащих триполифосфат и пирофосфаты натрия с окислами и/или нитратами кремния, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, серебра, кадмия, свинца и висмута (с атомными номерами соответственно 14,24,25,26,27,28,29,47,48,82,83). Lubrication was tested using dispersed lubricating layers containing sodium tripolyphosphate and sodium pyrophosphates with oxides and / or nitrates of silicon, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, silver, cadmium, lead and bismuth (with atomic numbers, respectively 14.24.25 26,27,28,29,47,48,82,83).
По результатам экспериментов определена удельная энергоемкость формоизменения пера заготовки лопатки в кДж/см3. Стабильность геометрических размеров оценивалась по величине максимального коробления самого тонкого из контролируемых сечений изделия, которую измеряли на оптико-механическом приборе ПОМКЛ-4. Стойкость штампов оценивали по измеренной (на метрологическом комплексе "Гама" фирмы "Оливетти") величине износа входных радиусов гравюры формообразующей полости.According to the results of the experiments, the specific energy intensity of the shape change of the pen of the blade blank in kJ / cm 3 was determined. The stability of the geometric dimensions was evaluated by the maximum warpage of the thinnest of the controlled sections of the product, which was measured on an optical-mechanical device POMKL-4. The resistance of the dies was evaluated by the measured (at the Gama metrological complex of Olivetti firm) wear of the input radii of the engraving of the forming cavity.
Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице. The results of comparative tests are presented in the table.
Способ прост и производителен. Технико-экономические его преимущества состоят в снижении расходов на подготовку кузнечной обработки титановых сплавов, улучшении качества производимых изделий и повышении стойкости штампового инструмента. Снижение энергоемкости формоизменения позволяет использовать для штамповки изделий с тонкими полотнами металлодеформирующее оборудование меньшей мощности. Применение способа сокращает количество технологических операций в производственном цикле обработки изделий из титановых сплавов. The method is simple and productive. Its technical and economic advantages consist in reducing the cost of preparing forging machining of titanium alloys, improving the quality of manufactured products and increasing the durability of the stamping tool. Reducing the energy intensity of forming allows you to use metal forming equipment of lower power for stamping products with thin canvases. The application of the method reduces the number of technological operations in the production cycle of processing products from titanium alloys.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4691838 RU2020020C1 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Method of hot pressing of heat resistance titanium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4691838 RU2020020C1 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Method of hot pressing of heat resistance titanium alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020020C1 true RU2020020C1 (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=21447818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4691838 RU2020020C1 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Method of hot pressing of heat resistance titanium alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2020020C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572639C2 (en) * | 2010-06-14 | 2016-01-20 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. | Methods of lubing for better straining at moulding |
| US9242291B2 (en) | 2011-01-17 | 2016-01-26 | Ati Properties, Inc. | Hot workability of metal alloys via surface coating |
| US9267184B2 (en) | 2010-02-05 | 2016-02-23 | Ati Properties, Inc. | Systems and methods for processing alloy ingots |
| US9533346B2 (en) | 2010-02-05 | 2017-01-03 | Ati Properties Llc | Systems and methods for forming and processing alloy ingots |
| US9539636B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-01-10 | Ati Properties Llc | Articles, systems, and methods for forging alloys |
| CN114653875A (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 丰田自动车株式会社 | Adhesion prediction method, adhesion prediction program, and adhesion prediction device |
| RU2785111C1 (en) * | 2021-12-14 | 2022-12-02 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method for hot forging of workpieces from hard to deform metals and alloys |
-
1989
- 1989-05-16 RU SU4691838 patent/RU2020020C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. The Ugine - Sejournet Process. Avitzur B. Handbook of Metal - Forming Processes. N.Y.Wiley, 1983, р.176-177. * |
| 2. Патент Японии N 51-38306, кл. 12C12, 1976. * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9267184B2 (en) | 2010-02-05 | 2016-02-23 | Ati Properties, Inc. | Systems and methods for processing alloy ingots |
| US9533346B2 (en) | 2010-02-05 | 2017-01-03 | Ati Properties Llc | Systems and methods for forming and processing alloy ingots |
| US11059088B2 (en) | 2010-02-05 | 2021-07-13 | Ati Properties Llc | Systems and methods for processing alloy ingots |
| US11059089B2 (en) | 2010-02-05 | 2021-07-13 | Ati Properties Llc | Systems and methods for processing alloy ingots |
| RU2572639C2 (en) * | 2010-06-14 | 2016-01-20 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. | Methods of lubing for better straining at moulding |
| US10207312B2 (en) | 2010-06-14 | 2019-02-19 | Ati Properties Llc | Lubrication processes for enhanced forgeability |
| US9242291B2 (en) | 2011-01-17 | 2016-01-26 | Ati Properties, Inc. | Hot workability of metal alloys via surface coating |
| US9539636B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-01-10 | Ati Properties Llc | Articles, systems, and methods for forging alloys |
| CN114653875A (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 丰田自动车株式会社 | Adhesion prediction method, adhesion prediction program, and adhesion prediction device |
| RU2785111C1 (en) * | 2021-12-14 | 2022-12-02 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method for hot forging of workpieces from hard to deform metals and alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3909921A (en) | Method and apparatus for making shaped articles from sprayed molten metal or metal alloy | |
| USRE31767E (en) | Method and apparatus for making shaped articles from sprayed molten metal or metal alloy | |
| US2990610A (en) | Metal treating process employing a heat-resistant lubricant composed of alkali metalborate and alkali metal phosphate | |
| US2538917A (en) | Extrusion of metals | |
| US4228670A (en) | Process for the isothermal forging of a work piece | |
| SE448071B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF TETA, STORED SINTERED ARTICLES ON IRON BASIS WITH SELECTED CHURCHED AREAS AND THEIR MEASURES | |
| RU2020020C1 (en) | Method of hot pressing of heat resistance titanium alloys | |
| CN106735225A (en) | A kind of method for being injected into shape forging aluminium alloy brake disc brake drum | |
| US3848847A (en) | Casting method for aluminum or aluminum alloys and a mold therefor | |
| CN1202926C (en) | Technological process of solid punching & forming magnesium alloy | |
| US4150178A (en) | Aluminum diffusion layer forming method | |
| US4235947A (en) | Method for the manufacture of a steel sheet adapted for use in ironing processing having good lubrication property | |
| JPS61195725A (en) | Manufacture of high strength spur gear | |
| EP0826795B1 (en) | Stainless steel wire and producing method thereof | |
| US3154849A (en) | Metal forging process | |
| KR100602897B1 (en) | Metal member forming method by cold deformation | |
| JPS61129249A (en) | Production of bevel gear | |
| RU2785111C1 (en) | Method for hot forging of workpieces from hard to deform metals and alloys | |
| US3242563A (en) | Plastic deformation of alloys | |
| SU582304A1 (en) | Method of manufacturing high-precision press tools | |
| JP3059958B2 (en) | Manufacturing method of sintered alloy member | |
| US4013570A (en) | Graphite and copper in hot forging liquid lubricant | |
| Corso et al. | Development of differential pinion gear by PM hot forging process | |
| SU1690905A1 (en) | Method of manufacturing parts from carbide-forming transition metals under isothermal conditions | |
| RU2020019C1 (en) | Method for hot die forcing of articles |