RU2045363C1

RU2045363C1 - Method of making shells of sheet blanks

Info

Publication number: RU2045363C1
Authority: RU
Inventors: О.А. Руденко; А.А. Круглов
Original assignee: Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: plastic metal working. SUBSTANCE: method of making shells of the sheet blanks made of the materials with the superplastic modification with the use of a frame made of the material with the nonsuperplastic modification includes their connection with each other and the molding by the pressure of the working environment created in the reservoir between the sheet blanks. The frame is installed between the sheet blanks. It is recommended that the frame should be preliminarily given the configuration of the corresponding part of the finished product. It is advisable to connect up the system of feeding the working environment to the frame. The frame can be made of the material nonsuperplastic at the temperature of molding the sheet blanks. EFFECT: reduced labour intensity of the article production at the expense of excluding operations concerning its separation from the frame, simpler design of the used equipment at the expense of removing the necessity of the blank fixation in the stamping fitting out, enhanced quality of the article production at the expense of creating favorable conditions for the transformation of the welded flange into the lateral surface of the article. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается способов формовки заготовок в состоянии сверхпластичности давлением рабочей среды. The invention relates to the processing of metals by pressure and relates to methods of forming blanks in a state of superplasticity by pressure of the working medium.

Известен способ изготовления оболочек из листовых заготовок из материала сверхпластической модификации с использованием рамки из материала несверхпластической модификации, включающий соединение их между собой и с системой подачи рабочей среды и формовку давлением рабочей среды, создаваемым в полости между листовыми заготовками. A known method of manufacturing shells from sheet blanks from a material of superplastic modification using a frame from a material of non-superplastic modification, comprising connecting them with each other and with a system for supplying a working medium and molding with a pressure of the working medium created in the cavity between the sheet blanks.

Технической задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления изделия за счет исключения операций по отделению его от рамки, упрощение применяемого оборудования за счет устранения необходимости фиксации заготовок в штамповой оснастке, а также повышение качества изготовления изделия за счет создания благоприятных условий для трансформации сварного фланца в боковую поверхность изделия. An object of the invention is to reduce the complexity of manufacturing the product by eliminating operations to separate it from the frame, simplifying the equipment used by eliminating the need to fix workpieces in die tooling, and also improving the quality of the product by creating favorable conditions for the transformation of the welded flange into the side surface of the product .

Для решения поставленной задачи в способе изготовления оболочек из листовых заготовок из материалов сверхпластической модификации с использованием рамки из материала несверхпластической модификации, включающем соединение их между собой и с системой подачи рабочей среды и формовку давлением рабочей среды, создаваемым в полости между листовыми заготовками, рамку устанавливают между листовыми заготовками на уровне их торцев. Предварительно наружной поверхности рамки придают конфигурацию соответствующего участка готового изделия, а систему подачи рабочей среды встраивают в рамку. To solve the problem in a method of manufacturing shells from sheet blanks from materials of superplastic modification using a frame from a material of non-superplastic modification, including connecting them to each other and with a system for supplying a working medium and molding with a pressure of the working medium created in the cavity between the sheet blanks, a frame is installed between sheet blanks at the level of their ends. Previously, the outer surface of the frame is configured in the corresponding section of the finished product, and the supply system of the working medium is built into the frame.

Рамку можно выполнять из материала несверхпластичного при температуре формовки листовых заготовок. The frame can be made of non-superplastic material at the temperature of forming sheet blanks.

Предлагаемое техническое решение позволяет совместить преимущества свободной формовки и формовки с зажатыми фланцами. Как и в случае свободной формовки, формообразование осуществляется без применения штамповой оснастки, которая может быть использована только для калибровки, в случае повышенных требований к точности изготовления изделия. Аналогично способу формовки с зажатыми фланцами введение недеформируемой рамки препятствует перемещению сварного фланца и, таким образом, предотвращает образование складок, а также уменьшение влияния анизотропии свойств листовых заготовок на качество готового изделия. The proposed technical solution allows you to combine the advantages of free molding and molding with clamped flanges. As in the case of free molding, shaping is carried out without the use of die tooling, which can only be used for calibration, in the case of increased requirements for the accuracy of manufacture of the product. Similarly to the method of forming with clamped flanges, the introduction of a non-deformable frame prevents the movement of the welded flange and, thus, prevents the formation of folds, as well as reducing the effect of anisotropy of the properties of sheet blanks on the quality of the finished product.

В предлагаемом способе толщина и высота рамки выбираются отвечающими условию достаточной жесткости. При выборе необходимых геометрических параметров расчетным или опытным путем толщина рамки, в зависимости от используемого материала, может быть меньше, равной или большей, чем толщина листовых заготовок. В случае, когда толщина рамки меньше или равна толщине листовых заготовок, по завершении формовки их толщины могут стать равными или отличаться незначительно, в пределах характерного для сверхпластической формовки распределения утонений. In the proposed method, the thickness and height of the frame are selected to meet the condition of sufficient rigidity. When choosing the necessary geometric parameters by calculation or experimentally, the thickness of the frame, depending on the material used, may be less, equal to or greater than the thickness of the sheet blanks. In the case when the thickness of the frame is less than or equal to the thickness of the sheet blanks, upon molding completion, their thicknesses may become equal or differ slightly, within the distribution of thinning typical for superplastic molding.

В случае, когда толщина рамки больше толщины листовых заготовок, готовое изделие имеет утолщение в месте расположения рамки. В зависимости от взаимного расположения рамки и листовых заготовок образующийся радиальный выступ может быть расположен на внутренней или внешней поверхности. Уменьшить толщину рамки, а следовательно величину выступа можно путем увеличения ее высоты. Расположение выступа на внутренней поверхности не нарушает форму изделия. Если наличие утолщения стенки нежелательно, то заготовки и рамку располагают таким образом, что выступ образуется на внешней поверхности, где возможно его удаление. При этом, увеличение толщины рамки не приводит к отрицательным последствиям, так как условие трансформации сварного шва в боковую поверхность значительно более благоприятны. Это обусловлено тем, что угол раскрытия сварного шва уменьшается в два раза. Недеформируемая рамка является составной частью оболочки, что исключает операции по их разделению и снижает трудоемкость технологического процесса, особенно при изготовлении изделий сложной геометрии. In the case where the thickness of the frame is greater than the thickness of the sheet blanks, the finished product has a thickening at the location of the frame. Depending on the relative position of the frame and the sheet blanks, the resulting radial protrusion can be located on the inner or outer surface. Reduce the thickness of the frame, and therefore the size of the protrusion can be by increasing its height. The location of the protrusion on the inner surface does not violate the shape of the product. If the presence of a thickening of the wall is undesirable, then the blanks and the frame are positioned so that the protrusion is formed on the outer surface, where it can be removed. Moreover, an increase in the thickness of the frame does not lead to negative consequences, since the condition for the transformation of the weld into the side surface is much more favorable. This is due to the fact that the opening angle of the weld is reduced by half. The non-deformable frame is an integral part of the shell, which excludes operations for their separation and reduces the complexity of the process, especially in the manufacture of products of complex geometry.

Ввиду того, что геометрические размеры рамки в процессе формовки не изменяются, рекомендуется заранее придавать ей такую форму, которая не нарушает заданную геометрию поверхности изделия. Наличие недеформируемой рамки позволяет осуществить подсоединение к ней системы подачи рабочей среды, не нарушая условия формовки листовых заготовок. Due to the fact that the geometric dimensions of the frame do not change during the molding process, it is recommended to give it a shape in advance that does not violate the specified geometry of the surface of the product. The presence of a non-deformable frame allows the connection of a working medium supply system to it without violating the conditions for forming sheet blanks.

Рамка может быть изготовлена из материала несверхпластичного при температуре сверхпластичности листовых заготовок. Выполнение рамки из материала сверхпластичного при температуре выше или ниже температурного интервала проявления сверхпластических свойств материала листовых заготовок дает возможность сократить количество подготовительных операций по приданию боковой поверхности рамки кривизны, не нарушающей геометрию готового изделия, и таким образом обеспечить сопряжение боковой поверхности рамки с поверхностью оболочки. При этом, если температура сверхпластичности материала рамки ниже температуры сверхпластичности материала листовых заготовок, то в ходе технологического процесса вначале деформируют рамку подачей давления рабочей среды при температуре сверхпластичности ее материала, затем давление снижают, заготовку нагревают до температуры сверхпластичности материала листовых заготовок и производят выдержку. Усиленный рост зерна материала рамки приводит к повышению напряжения течения и снижению его пластических свойств, вследствие чего при последующей формовке листовых заготовок рамка не деформируется. В случае, когда температура сверхпластичности материала рамки выше температуры сверхпластичности листовых заготовок, в ходе технологического процесса вначале деформируют листовые заготовки, затем давление снижают, изделие нагревают до температуры сверхпластичности материала рамки и проводят выдержку. По завершении выдержки при подаче давления рабочей среды деформируется только рамка. The frame can be made of a non-superplastic material at a superplastic temperature of sheet blanks. The implementation of the frame of superplastic material at a temperature above or below the temperature range for the manifestation of the superplastic properties of the material of the sheet blanks makes it possible to reduce the number of preparatory operations for giving the side surface of the frame a curvature that does not violate the geometry of the finished product, and thus ensure the side surface of the frame is mated with the surface of the shell. At the same time, if the superplasticity temperature of the frame material is lower than the superplasticity temperature of the material of the sheet blanks, then during the process the frame is first deformed by applying the pressure of the working medium at the superplasticity temperature of its material, then the pressure is reduced, the workpiece is heated to the superplasticity temperature of the material of the sheet blanks and soaked. Enhanced grain growth of the frame material leads to an increase in flow stress and a decrease in its plastic properties, as a result of which, during subsequent molding of sheet blanks, the frame does not deform. In the case when the superplasticity temperature of the frame material is higher than the superplasticity temperature of the sheet blanks, the sheet blanks are first deformed during the process, then the pressure is reduced, the product is heated to the superplasticity temperature of the frame material and held. At the end of the shutter, when the pressure of the working medium is applied, only the frame is deformed.

На фиг. 1 показана заготовка для изготовления шаробаллона; на фиг.2 готовое изделие. In FIG. 1 shows a blank for making a balloon; figure 2 finished product.

Кольцо 1 расположено между листовыми заготовками 2, 3 и соединено с ними герметичными сварными швами 4, 5. Трубопровод 6 предназначен для подвода рабочей среды в полость 7. Позицией 8 обозначено готовое изделие. The ring 1 is located between the sheet blanks 2, 3 and connected with them by hermetic welds 4, 5. The pipe 6 is designed to supply a working medium into the cavity 7. Position 8 indicates the finished product.

Кольцо 1 размещают между листовыми заготовками 2, 3 и соединяют с ними герметичными сварными швами 4, 5. К кольцу подсоединяют трубопровод 6. Заготовку помещают в печь, нагревают до температуры сверхпластичности листовых заготовок и формуют подачей давления рабочей среды через трубопровод в полость между листовыми заготовками 2, 3. По завершении формовки готовое изделие 8 извлекают из печи и отсоединяют от подводящего трубопровода. The ring 1 is placed between the sheet blanks 2, 3 and connected with them with hermetic welds 4, 5. A pipe is connected to the ring 6. The blank is placed in the furnace, heated to the superplasticity temperature of the sheet blanks and formed by applying a working medium pressure through the pipeline into the cavity between the sheet blanks 2, 3. Upon completion of molding, the finished product 8 is removed from the furnace and disconnected from the supply pipe.

П р и м е р. Изготавливают шаробаллон диаметром 200 мм. После предварительного расчета заготовку выполняют из двух одинаковых круглых листовых заготовок диаметром 199 мм и толщиной 2 мм из титанового сплава ОТ4-1 и кольца (рамки) из титанового сплава ВТ-20 диаметром 200 мм, высотой 10 мм и толщиной 6 мм. Кольцо 1 предварительно подвергают отжигу при температуре 1000^оС в течение 60 мин. По завершении отжига боковые поверхности подвергают токарной обработке, придавая внешней боковой стороне радиус кривизны R100, соединяют с листовыми заготовками 2, 3 герметичными сварными швами 4, 5. Приваривают трубопровод 6 системы подвода рабочей среды и устанавливают в печь. Нагревают до температуры 860^оС и формуют подачей аргона под давлением 5 атм. По завершении формовки давление стравливают и извлекают шаробаллон из печи. По охлаждении трубопровод 6 отделяют от готового изделия.PRI me R. Make a spherical balloon with a diameter of 200 mm. After preliminary calculation, the workpiece is made of two identical round sheet blanks with a diameter of 199 mm and a thickness of 2 mm from OT4-1 titanium alloy and a ring (frame) from VT-20 titanium alloy with a diameter of 200 mm, 10 mm high and 6 mm thick. The ring 1 is previously subjected to annealing at 1000 ^C for 60 minutes. Upon completion of annealing, the side surfaces are subjected to turning, giving the outer side the radius of curvature R100, connected to sheet blanks 2, 3 with hermetic welds 4, 5. The pipeline 6 of the working medium supply system is welded and installed in the furnace. Heated to a temperature of 860 ^about C and formed by feeding argon under a pressure of 5 bar. Upon completion of the molding, the pressure is vented and the balloon is removed from the furnace. For cooling, the pipeline 6 is separated from the finished product.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING SHELLS FROM SHEET Billets from a material of superplastic modification using a frame from a material of non-superplastic modification, including connecting them together and with a system for supplying a working medium and molding with a pressure of the working medium created in the cavity between the sheet blanks, characterized in that the frame is installed between sheet blanks at the level of their ends.

2. The method according to p. 1, characterized in that the pre-outer surface of the frame is configured as the corresponding section of the finished product.

3. The method according to p. 1, characterized in that the supply system of the working medium is built into the frame.