RU2179899C1 - Method for making thin sheets of strength and high-strength alloys - Google Patents
Method for making thin sheets of strength and high-strength alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2179899C1 RU2179899C1 RU2000119962A RU2000119962A RU2179899C1 RU 2179899 C1 RU2179899 C1 RU 2179899C1 RU 2000119962 A RU2000119962 A RU 2000119962A RU 2000119962 A RU2000119962 A RU 2000119962A RU 2179899 C1 RU2179899 C1 RU 2179899C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sheets
- bag
- rolling
- temperature
- case
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам изготовления тонких листов из прочных и высокопрочных сплавов, преимущественно на основе титана, методом горячей прокатки многослойных пакетов. The invention relates to the field of metal forming, in particular to methods for manufacturing thin sheets from strong and high-strength alloys, mainly based on titanium, by hot rolling of multilayer bags.
Известен способ производства листов толщиной 0,5 мм из технически чистого титана, включающий многопереходную прокатку титанового сляба с последующим размещением титанового листа между двумя листами из другого материала для защиты титана от охлаждения и интенсивного окисления. Между внешними листами может быть размещен один или более титановых листов. Материал внешней оболочки имеет более низкую теплопроводность. Температура прокатки составляет 1300oF (704oС). [Патент США N 2651099].A known method of producing sheets with a thickness of 0.5 mm from technically pure titanium, comprising multi-junction rolling of a titanium slab followed by placing a titanium sheet between two sheets of another material to protect titanium from cooling and intense oxidation. Between the outer sheets may be one or more titanium sheets. The material of the outer shell has lower thermal conductivity. The rolling temperature is 1300 o F (704 o C). [US Patent No. 2,651,099].
Для производства листов из технически чистого титана известный способ непроизводителен, имеет высокую трудоемкость и стоимость изделий, превышающие аналогичные показатели для процессов полистной и рулонной прокатки указанного материала. For the production of sheets of technically pure titanium, the known method is unproductive, has a high complexity and cost of products that exceed the same parameters for sheet and roll rolling processes of this material.
Известен способ производства тонких листов и фольги из технически чистого титана, включающий горячую прокатку полосы толщиной 3-6 мм, отжиг в воздушной атмосфере, очистку поверхности от окалины, кислотное травление, шлифование, холодную прокатку, финишную отделку поверхности [ Титан, 1995, т. 43, N 4, с. 239-246]. A known method for the production of thin sheets and foils of technically pure titanium, including hot rolling of a strip with a thickness of 3-6 mm, annealing in an air atmosphere, descaling, acid etching, grinding, cold rolling, surface finishing [Titan, 1995, t. 43, N 4, p. 239-246].
Листы из прочных и высокопрочных сплавов толщиной менее 3 мм по предлагаемой технологии не производят. Высокие удельные давления, низкая пластичность, склонность к растрескиванию, многочисленные переделы, термообработка, обработка поверхности не обеспечивают требуемого качества изделий. Sheets of strong and high-strength alloys with a thickness of less than 3 mm do not produce according to the proposed technology. High specific pressures, low ductility, tendency to crack, numerous redistributions, heat treatment, and surface treatment do not provide the required product quality.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ пакетной прокатки тонких листов (0,076-1,0 мм) из прочных и высокопрочных металлов, таких как титан, цирконий и их сплавов [патент США N 2985945, публ.30.05.61] - прототип. Способ включает подготовку карточной заготовки толщиной 5-10 мм, нанесение на обе стороны карточки разделительного покрытия, сборку пакета в стальном кейсе, нагрев пакета до 727-759oC, горячую прокатку пакета, отжиг, очистку поверхности кейса от окалины, холодную прокатку со степенью деформации 10-60%, термообработку, раскрой пакета, разделение листов, холодную полистную прокатку со степенью обжатия 3-8%, финишную отделку поверхности, термообработку, правку.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is a method of batch rolling of thin sheets (0.076-1.0 mm) of strong and high-strength metals such as titanium, zirconium and their alloys [US patent N 2985945, publ. 30.05.61 ] is the prototype. The method includes preparing a card blank 5-10 mm thick, applying a separation coating on both sides of the card, assembling the bag in a steel case, heating the bag to 727-759 o C, hot rolling the bag, annealing, cleaning the surface of the case from scale, cold rolling with a degree deformations of 10-60%, heat treatment, cutting of a bag, separation of sheets, cold sheet rolling with a compression ratio of 3-8%, surface finish, heat treatment, dressing.
Обработка высокопрочных сплавов в предлагаемом диапазоне температур затруднительна, приводит к образованию микротрещин и разрывов в обрабатываемом материале. The processing of high-strength alloys in the proposed temperature range is difficult, leading to the formation of microcracks and gaps in the processed material.
Процесс холодной прокатки пакета со степенью деформации 10-60% возможен для изготовления листов из сплавов с высокой пластичностью. The process of cold rolling a package with a degree of deformation of 10-60% is possible for the manufacture of sheets from alloys with high ductility.
К высокоответственным листам аэрокосмического назначения предъявляют особо высокие требования к качеству поверхности и механическим свойствам. Механические свойства тонких листов в большой степени определяют состояние поверхности и приповерхностных зон. Технологический процесс производства листов должен гарантировать полное удаление деформационно-упрочненных приповерхностных слоев, поверхностных дефектов, следов обработки поверхности, обеспечивать высокий уровень штампуемости. В известном решении подобные меры не предусмотрены. Highly demanding aerospace sheets are subject to particularly high demands on surface quality and mechanical properties. The mechanical properties of thin sheets to a large extent determine the state of the surface and near-surface zones. The technological process for the production of sheets should guarantee the complete removal of strain-hardened near-surface layers, surface defects, traces of surface treatment, to ensure a high level of stampability. In the well-known decision, such measures are not provided.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение технологичности изготовления и качества листов при снижении трудоемкости и стоимости процесса. The problem to which this invention is directed, is to increase the manufacturability and quality of sheets while reducing the complexity and cost of the process.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления листов из прочных и высокопрочных сплавов прокатку пакета осуществляют при термодеформационных параметрах, реализующих схему деформации однородного сжатия материала кейса и листов, причем температурный диапазон прокатки обеспечивают циклическими подогревами и стабилизируют теплоизолирующими обкладками кейса, а при сборке пакета используют разделительное покрытие, которое имеет температуру термического разложения не ниже температуры горячей прокатки пакета, операцию термообработки пакета совмещают с операцией технологического нагрева для проведения проглажки и правки пакета, раскрой пакета производят методом гидроабразивной резки, листы термообрабатывают и правят преимущественно в вакуумной печи в условиях крипа, отделку поверхности листов осуществляют сочетанием операций гидроабразивной обработки, локальной и (или) сплошной абразивной обработки и кислотного травления с получением однотонной поверхности с шероховатостью Rа < 1,5 мкм, кроме того зазоры между листами в пакете и внутренними гранями кейса заполняют теплоизолирующим материалом, циклические подогревы пакета проводят после падения температуры поверхности кейса ниже температуры 0,8 Тнач., где Тнач. - начальная температура нагрева пакета перед горячей прокаткой,oС; правку листов крипом проводят при скорости изменения температуры 10-20 град/ч и степени разрежения вакуума 100-500 мм рт. ст.The problem is solved in that in the method of manufacturing sheets of strong and high-strength alloys, the package is rolled at thermal deformation parameters that implement a uniform compression scheme for the material of the case and sheets, and the rolling temperature range is provided by cyclic heating and stabilized by heat-insulating cover plates of the case, and when assembling the package use a release coating that has a thermal decomposition temperature not lower than the hot rolling temperature of the bag; bag processing is combined with the process of heating to iron and straighten the bag, the bag is opened by waterjet cutting, the sheets are heat treated and adjusted mainly in a vacuum oven under creep conditions, the surface of the sheets is carried out by a combination of waterjet processing, local and (or) continuous abrasive processing and acid etching to obtain a plain surface with a roughness R a <1.5 μm, in addition, the gaps between the sheets in the bag and the inner faces to it is filled with heat insulating material, cyclic heating of the bag is carried out after the temperature of the case surface drops below a temperature of 0.8 T early where T beg. - the initial temperature of the heating package before hot rolling, o C; editing of sheets with creep is carried out at a temperature change rate of 10-20 deg / h and a vacuum vacuum of 100-500 mm RT. Art.
Заготовка под пакетную прокатку толщиной 3-10 мм должна иметь определенную микроструктуру, на поверхности не допускаются дефекты глубиной 0,05-0,12 мм. После соответствующих операций контроля на поверхности заготовки наносят тонкий слой разделительного покрытия. Толщину покрытия, размер фракции и материал разделительного покрытия определяют исходя из температуры и степени деформации при горячей прокатке. Материал покрытия должен обладать хорошей адгезией к материалу листа, а метод нанесения обеспечивать равномерность и сплошность покрытия поверхности листа. Наилучшие результаты получены при нанесении покрытий из коллоидных растворов. При этом обеспечивается минимальная толщина покрытия и высокая стойкость к механическим повреждениям, а размер фракции частиц менее 2 мкм не повреждает поверхность листа. После нанесения покрытия листы сушат до полного удаления избыточной влаги. A blank for batch rolling with a thickness of 3-10 mm should have a certain microstructure; defects with a depth of 0.05-0.12 mm are not allowed on the surface. After appropriate control operations, a thin layer of release coating is applied to the surface of the workpiece. The thickness of the coating, the size of the fraction and the material of the separation coating is determined on the basis of temperature and the degree of deformation during hot rolling. The coating material should have good adhesion to the sheet material, and the application method should ensure uniformity and continuity of the coating on the surface of the sheet. The best results were obtained when applying coatings from colloidal solutions. This ensures a minimum coating thickness and high resistance to mechanical damage, and the particle size fraction of less than 2 microns does not damage the surface of the sheet. After coating, the sheets are dried until complete removal of excess moisture.
Для изготовления корпуса (кейса) пакета используют дешевые сорта малоуглеродистой стали с регламентированным содержанием углерода, марганца, хрома. For the manufacture of the case (case) package use cheap grades of low carbon steel with a regulated content of carbon, manganese, chromium.
Для уменьшения теплоотдачи на наружные и внутренние поверхности обкладок кейса наносят пористый слой теплоизолирующего покрытия. Кроме основной функции покрытие защищает металл от окисления при высоких температурах прокатки, обеспечивает хорошее сцепление и условия захвата валками прокатной клети, устойчивость процесса прокатки. Отсутствие окалины позволяет устранить операцию очистки корпуса пакета после горячей прокатки. To reduce heat transfer, a porous layer of a heat-insulating coating is applied to the outer and inner surfaces of the case linings. In addition to the main function, the coating protects the metal from oxidation at high rolling temperatures, provides good adhesion and trapping conditions by the rolls of the rolling stand, and stability of the rolling process. The absence of scale allows you to eliminate the operation of cleaning the package body after hot rolling.
Для улучшения качества поверхности прокатываемых листов и сцепления покрытия материал обкладок предварительно очищают механическими или химическими методами. Перед укладкой заготовок в пакет на внутренние поверхности обкладок наносят слой разделительного покрытия с последующей сушкой. To improve the surface quality of the rolled sheets and the adhesion of the coating, the lining material is pre-cleaned by mechanical or chemical methods. Before laying the blanks in a package, a layer of a release coating is applied to the inner surfaces of the plates, followed by drying.
После подготовки поверхности кейса определенное количество заготовок с разделительным покрытием укладывают с зазором внутрь кейса. Регламентированный зазор между торцами заготовок и поверхностями кейса по всему периметру уплотняют теплоизоляционным материалом, что снижает тепловые потери в процессе транспортировки и прокатки, а также защищает от попадания инородных частиц С загрязнений) внутрь пакета. After preparing the surface of the case, a certain number of blanks with a separation coating are laid with a gap inside the case. The regulated gap between the ends of the workpieces and the surfaces of the case around the entire perimeter is sealed with heat-insulating material, which reduces heat loss during transportation and rolling, and also protects against foreign particles C contaminants) inside the package.
Технологический нагрев пакетов перед прокаткой проводят в проходных или камерных печах без защитной атмосферы. Прокатку пакетов осуществляют на двух или четырехвалковых станах, как в реверсивном, так и нереверсивном режимах. Термодеформационные параметры процесса горячей прокатки, позволяющие реализовать схему деформации однородного сжатия многослойного пакета, определяют из результатов пластометрических испытаний материала кейса и материала заготовки. По величине сопротивления деформации устанавливают оптимальный температурный диапазон, допустимую степень деформации принимают с учетом скорости упрочнения материалов. Technological heating of the packages before rolling is carried out in continuous or chamber furnaces without a protective atmosphere. Rolling of packages is carried out on two or four-roll mills, both in reverse and non-reverse modes. Thermal deformation parameters of the hot rolling process, allowing to implement a uniform compression deformation scheme for a multilayer package, are determined from the results of plastometric tests of the case material and the workpiece material. The optimum temperature range is established by the value of the resistance to deformation, the permissible degree of deformation is taken taking into account the hardening rate of the materials.
Для получения необходимой структуры листов из сплавов титана процесс прокатки реализуют в (α+β)-области нагрева. Температуру нагрева пакетов устанавливают с учетом тепловых потерь при их транспортировке и при контакте с роликами рольганга и валками прокатной клети. Для снижения потерь тепла валки перед прокаткой прогревают. При падении температуры поверхности кейса ниже допустимого уровня, который определяется эмпирически, производят подогрев пакета. Одновременно на прокатку подают следующий пакет. Таким образом, процесс прокатки идет непрерывно до завершения всей кампании. To obtain the required structure of sheets from titanium alloys, the rolling process is implemented in the (α + β) -region of heating. The heating temperature of the packages is set taking into account the heat losses during their transportation and in contact with the rollers of the roller table and the rolls of the rolling mill. To reduce heat loss, the rolls are heated before rolling. When the temperature of the surface of the case falls below an acceptable level, which is determined empirically, the package is heated. At the same time, the next package is served for rolling. Thus, the rolling process goes on continuously until the end of the entire campaign.
Количество проходов и степень деформации по проходам устанавливают эмпирически из условия планшетности и разнотолщинности листов. Степень деформации ограничивает также условие свариваемости листов между собой. Поскольку при росте пластической деформации происходит увеличение коэффициента трения между слоями пакета, контактные давления превышают допустимую величину и происходит разрыв слоя разделительного покрытия с обнажением ювенильных поверхностей соприкасающихся металлов с последующим свариванием их между собой. The number of passes and the degree of deformation along the passages are established empirically from the conditions of flatness and thickness of the sheets. The degree of deformation also limits the condition of weldability between the sheets. Since an increase in the plastic deformation leads to an increase in the coefficient of friction between the layers of the packet, the contact pressures exceed the permissible value and the separation layer breaks with the juvenile surfaces of the contacting metals exposed, followed by their welding together.
Форма листа, разнотолщинностъ и планшетность зависят от точности выполнения температурных и деформационноскоростных условий прокатки. The shape of the sheet, the thickness and flatness depend on the accuracy of the temperature and deformation-speed rolling conditions.
По окончании процесса прокатки на требуемый размер пакеты охлаждают на воздухе и подвергают отжигу, совмещая с технологическим нагревом пакетов перед теплой прокаткой (проглажкой) и правкой пакетов на роликоправильной машине. At the end of the rolling process to the required size, the packets are cooled in air and subjected to annealing, combining with technological heating of the packets before warm rolling (ironing) and straightening of the bags on a roller straightening machine.
Затем пакеты, направляют на операцию разборки и разделения листов. Раскрой пакетов по контуру производят на установке гидроабразивной резки. Точность реза составляет ±0,3 мм, ширина пропила менее 2,0 мм. Металл в зоне реза не испытывает термодеформационного влияния, заусенцы не образуются. Предлагаемый способ резки позволяет сократить потери металла, повысить точность реза и устранить операцию триммингования кромок, которая выполняется в прототипе. Для предотвращения самопроизвольного раскрытия пакета корпус пакета перед резкой фиксируют специальными струбцинами. Пакет с обрезанными кромками разделяют без применения специальный средств. Далее листы подают на термообработку и обработку поверхности. Процесс термообработки листов совмещают с правкой в условиях ползучести (крипа) и проводят, как правило, в вакуумных печах. Величину контактных давлений для правки листов разной толщины и с различными видами неплоскостности устанавливают эмпирически из результатов опытов на натурных образцах. Then the packets are sent to the operation of disassembling and separating sheets. Cutting packages along the circuit is carried out at a waterjet cutting machine. The accuracy of the cut is ± 0.3 mm, the cut width is less than 2.0 mm. The metal in the cutting zone does not experience thermal deformation, no burrs are formed. The proposed method of cutting can reduce metal loss, improve the accuracy of the cut and eliminate the operation of trimming the edges, which is performed in the prototype. To prevent spontaneous opening of the package, the package body is fixed with special clamps before cutting. The bag with cut edges is separated without the use of special means. Next, the sheets are fed to heat treatment and surface treatment. The process of heat treatment of sheets is combined with editing under conditions of creep (creep) and is carried out, as a rule, in vacuum furnaces. The magnitude of contact pressures for straightening sheets of different thicknesses and with different types of non-flatness is established empirically from the results of experiments on full-scale samples.
После правки с поверхности листов удаляют технологические загрязнения в виде остатков материала разделительного покрытия, окисных пленок и т.п. методом гидроабразивной обработки с использованием водовоздушных струй низкого давления, наполненных мелкодисперсными частицами. Процесс самонастраивается на удаление исключительно загрязнений, при этом поверхность листов не повреждается, съем основного металла не происходит. Поверхность листа после обработки однотонная, без направленных следов обработки, шероховатость в различных направлениях одинакова и составляет 0,5-1,5 мкм. В отличие от известного метода разрыхления окалины тонких листов травлением в щелочном растворе качество обработки существенно повышается, исключается возможность локальных непротравов. Кроме того, метод экономичен, не создает дополнительных отходов, позволяя утилизировать существующие. Известные же механические способы удаления окалины не позволяют обрабатывать тонкие листы вследствие больших искажений формы листов. After dressing, technological contaminants are removed from the surface of the sheets in the form of residues of a release coating material, oxide films, etc. by the method of hydroabrasive treatment using low-pressure water-air jets filled with fine particles. The process self-adjusts to remove only contaminants, while the surface of the sheets is not damaged, the removal of the base metal does not occur. The surface of the sheet after processing is plain, without directed traces of processing, the roughness in different directions is the same and is 0.5-1.5 microns. In contrast to the well-known method of loosening the scale of thin sheets by etching in an alkaline solution, the processing quality is significantly increased, the possibility of local non-etching is excluded. In addition, the method is economical, does not create additional waste, allowing you to dispose of existing ones. Known mechanical methods of descaling do not allow the processing of thin sheets due to large distortions in the shape of the sheets.
В результате термодеформационного влияния, возникающего в процессе перечисленных выше операций, на поверхности листов образуется деформационно-упрочненный слой. Определены глубина и степень упрочнения данного слоя. Указанные величины определяли на натурных образцах с использованием рентгеноструктурного анализа. Показано, что степень упрочнения составляет 160-220%, глубина упрочненного слоя не менее 0,025-0,015 мм. As a result of the thermal deformation effect arising in the process of the above operations, a strain-hardened layer is formed on the surface of the sheets. The depth and degree of hardening of this layer are determined. The indicated values were determined on field samples using x-ray diffraction analysis. It is shown that the degree of hardening is 160-220%, the depth of the hardened layer is not less than 0.025-0.015 mm.
Известно, что шлифование материалов высокой твердости повышает трудоемкость процесса и расход шлифовальных материалов. It is known that grinding high hardness materials increases the complexity of the process and the consumption of grinding materials.
В предлагаемом способе изготовления листов реализована технология без операции шлифования. После очистки поверхности проводят операцию кислотного травления с гарантированным удалением измененного (дефектного) поверхностного слоя. Далее листы подвергают операции контроля поверхности с измерением глубины, площади и количества поверхностных дефектов. Параллельно измеряют толщину листов и отклонения по плоскостности. In the proposed method of manufacturing sheets, a technology without grinding operation is implemented. After cleaning the surface, an acid etching operation is carried out with guaranteed removal of the altered (defective) surface layer. Next, the sheets are subjected to surface control operations with measuring the depth, area and number of surface defects. In parallel, the thickness of the sheets and the deviations in flatness are measured.
При отсутствии дефектов и отклонений размеров по толщине и плоскостности от листов берут пробы для проведения необходимых испытаний, в том числе на механические свойства, и, при получении положительных результатов, процесс завершается. In the absence of defects and size deviations in thickness and flatness from the sheets, samples are taken for the necessary tests, including mechanical properties, and, when positive results are obtained, the process ends.
В случае обнаружения единичных поверхностных дефектов в виде отпечатков, наколов и т.п., не выходящих за допуски, дефекты удаляют методом локальной абразивной зачистки абразивным кругом. После этого поверхность осветляют и далее аналогично случаю бездефектных листов. In the case of the detection of single surface defects in the form of prints, stitches, etc., not exceeding the tolerances, the defects are removed by the method of local abrasive grinding with an abrasive wheel. After that, the surface is brightened and then similarly to the case of defect-free sheets.
В случае многочисленных поверхностных дефектов, а также при превышении допусков по толщине и плоскостности, листы подвергают комбинированной операции сплошной и локальной абразивной зачистки до полного выведения дефектов. Сплошную абразивную зачистку проводят методом сухого или мокрого ленточного шлифования. Локальную обработку - как лепестковыми кругами, так и шлифовальными лентами. In the case of numerous surface defects, as well as when exceeding tolerances in thickness and flatness, the sheets are subjected to a combined operation of continuous and local abrasive stripping until the defects are completely removed. Continuous abrasive stripping is carried out by the method of dry or wet belt grinding. Local processing - both with flap wheels and sanding belts.
Режим шлифования назначают из условия гарантированного удаления предварительно измеренных дефектов. Поверхность после шлифования не должна иметь грубых следов направленной обработки, значения шероховатости вдоль и поперек обработки - минимальные различия. The grinding mode is assigned from the condition of guaranteed removal of previously measured defects. The surface after grinding should not have rough traces of directional processing, the roughness values along and across the treatment are minimal differences.
Заключительной операцией является кислотное травление, в результате которого направленность следов предшествующего шлифования становится слабо выраженной. The final operation is acid etching, as a result of which the orientation of the traces of the previous grinding becomes weakly expressed.
Предлагаемый способ изготовления тонких листов позволяет решить задачу получения высококачественных тонких листов из прочных и высокопрочных сплавов, в частности на основе титана, за счет стабилизации режимов горячей прокатки и исключения возможности образования складок, разрывов и т.п. кейса, сваривания листов между собой. Состав, толщина и метод нанесения разделительного покрытия позволяют получить оптимальные условия трения на границе лист-лист, лист-кейс, исключить возможность сваривания листов и обеспечить хорошую планшетность их поверхности после горячей прокатки. Сочетанием операций отделки и методов контроля и измерения достигают высокого качества листов и уровня механических свойств листов при одновременном сокращении затрат на их производство. The proposed method for the manufacture of thin sheets allows us to solve the problem of obtaining high-quality thin sheets from strong and high-strength alloys, in particular based on titanium, by stabilizing the hot rolling modes and eliminating the possibility of wrinkling, tearing, etc. case, welding sheets together. The composition, thickness, and method of applying the separation coating make it possible to obtain optimal friction conditions at the sheet-to-sheet, sheet-case interface, to exclude the possibility of welding sheets and to ensure good flatness of their surface after hot rolling. A combination of finishing operations and methods of control and measurement achieve high quality sheets and the level of mechanical properties of sheets while reducing the cost of their production.
Предлагаемый способ изготовления листов гарантирует 100%-ный штучный выход годного, уменьшает процент отходов и безвозвратных потерь. Кроме того, уменьшается трудоемкость изготовления листов за счет исключения возврата их на повторную обработку на отдельных операциях. The proposed method of manufacturing sheets guarantees a 100% piece yield, reduces the percentage of waste and irretrievable losses. In addition, the complexity of manufacturing sheets is reduced due to the exclusion of their return to reprocessing in individual operations.
Пример. Предлагаемый способ был опробован в промышленных условиях прокатного цеха предприятия-заявителя при изготовлении листов толщиной 2,0 мм размерами 914•3100 мм из титанового сплава Ti6A14V. Для пакетной прокатки была подготовлена партия заготовок толщиной 5±0,1 мм размерами 1100•1300 мм в количестве 48 штук. Example. The proposed method was tested under industrial conditions of the rolling mill of the applicant company in the manufacture of sheets 2.0 mm thick with dimensions of 914 • 3100 mm from a titanium alloy Ti6A14V. For batch rolling, a batch of billets with a thickness of 5 ± 0.1 mm and dimensions of 1100 • 1300 mm in an amount of 48 pieces was prepared.
Поверхность заготовок предварительно очищали от окисных пленок и загрязнений методом кислотного травления. В качестве разделительного покрытия использовали меловую суспензию с объемной концентрацией 20%, которую тонким слоем наносили на поверхность заготовки с помощью щеточной машины и вручную. Покрытие сушили потоком теплого воздуха до полного удаления избыточной влаги. Температура термического разложения материала покрытия 894oС при давлении 1,005 бар. Поверхность кейса очищали от окалины и загрязнений методом дробеметной обработки с последующим кислотным травлением. На наружные поверхности кейса наносили слой пористого теплоизолирушего покрытия методом электродугового напыления. Материал покрытия Al2O3, толщина покрытия до 0,5 мм. На внутренние поверхности кейса наносили разделительное покрытие с последующей просушкой.The surface of the preforms was previously cleaned of oxide films and contaminants by acid etching. A chalk suspension with a volume concentration of 20% was used as a release coating, which was applied in a thin layer to the surface of the workpiece using a brush machine and manually. The coating was dried with a stream of warm air until complete removal of excess moisture. The thermal decomposition temperature of the coating material is 894 ° C. at a pressure of 1.005 bar. The surface of the case was cleaned of scale and dirt by the method of shot blasting followed by acid etching. A layer of porous heat-insulating coating was applied to the outer surfaces of the case by the method of electric arc spraying. Coating material Al 2 O 3 , coating thickness up to 0.5 mm. A release coating was applied to the inner surfaces of the case, followed by drying.
Подготовленные заготовки укладывали в кейс с гарантированным зазором 10+10+10+25 мм. В корпусе кейса предусмотрены отверстия для отвода газов. В зазоры по всему периметру плотно запрессовывали теплоизолирующий материал - каолиновую вату. Кейс закрыли крышкой, которую прижали струбцинами к корпусу и приварили сплошным сварочным швом по всему периметру. Prepared blanks were placed in a case with a guaranteed gap of 10 + 10 + 10 + 25 mm. The case has openings for venting gases. Thermally insulating material — kaolin wool — was tightly pressed into the gaps along the entire perimeter. The case was closed with a lid, which was pressed with clamps to the body and welded with a continuous weld along the entire perimeter.
Материал кейса - малоуглеродистая сталь. Это обусловлено температурно-деформационными условиями горячей прокатки. Для данного сплава температура прокатки равнялась 880oС+10oС, степень обжатия - 60%. Различия значений истинного сопротивления деформации (δs) материала кейса и материала заготовок пакета не превысили 15 МПа.Case material - mild steel. This is due to the temperature-strain conditions of hot rolling. For this alloy, the rolling temperature was 880 o C + 10 o C, the degree of compression - 60%. The differences between the true strain resistance (δ s ) of the case material and the material of the package blanks did not exceed 15 MPa.
Технологический нагрев перед прокаткой проводили в печах проходного типа, температуру поддерживали с точностью +10oC.Technological heating before rolling was carried out in continuous furnaces, the temperature was maintained with an accuracy of +10 o C.
Прокатку пакетов проводили на стане кварто в реверсивном режиме с регламентированными обжатиями по проходам. При падении температуры более чем на 20% от номинальной пакет подогревали в течение 15 мин. При этом процесс прокатки производили без пауз, периодически с интервалом в 1,5-2,0 мин, подавая очередной пакет на прокатку. Перед прокаткой партии пакетов рабочие валки подогревали. После горячей прокатки на заданный размер пакеты охлаждали на воздухе. Rolling of packages was carried out at the quarto mill in a reverse mode with regulated compression in the passages. When the temperature drops by more than 20% of the nominal package, the package was heated for 15 minutes. In this case, the rolling process was carried out without pauses, periodically with an interval of 1.5-2.0 minutes, feeding the next package for rolling. Before rolling a batch of packages, the work rolls were heated. After hot rolling to a predetermined size, the packets were cooled in air.
Перед правкой на роликоправильно и машине пакеты термообрабатывали при 770oС в течение 30 мин. Неплоскостность пакетов после правки составила менее 3 мм/м. Знакопеременный изгиб при правке вызывает сдвиговые напряжения между слоями пакета, что способствует их последующему разделению между собой. Дефектов в виде разрывов корпуса, зажимов и других не зафиксировано.Before editing on the roller and the machine, the packages were heat treated at 770 o C for 30 minutes The flatness of the packages after editing was less than 3 mm / m. Alternating bending during editing causes shear stresses between the layers of the package, which contributes to their subsequent separation between themselves. Defects in the form of ruptures of the case, clamps and others are not fixed.
Раскрой пакетов производили на установке гидроабразивной резки. Этот способ резки наиболее подходит для раскроя многослойных материалов. При этом механические и термические напряжения отсутствуют. Процесс резки реализовали в автоматическом режиме, скорость резки составила 270 мм/мин, точность резки +0,2 мм, ширина пропила менее 1,3 мм. Ручные вспомогательные операции при резке отсутствовали. Cutting of packages was carried out at a waterjet cutting machine. This method of cutting is most suitable for cutting multilayer materials. In this case, mechanical and thermal stresses are absent. The cutting process was implemented in automatic mode, the cutting speed was 270 mm / min, cutting accuracy +0.2 mm, cut width less than 1.3 mm. There were no manual auxiliary operations during cutting.
После раскроя производили разборку пакетов. Листы разделились самопроизвольно. Специальных средств для разборки листов не применяли. Дефектов, выводящих листы за пределы допусков, не выявлено. Толщина листов составила 2,07-2,16 мм. After cutting, the packages were disassembled. The sheets split spontaneously. Special means for disassembling sheets were not used. Defects that lead sheets out of tolerances, not identified. The thickness of the sheets was 2.07-2.16 mm.
Вариант 1. Листы в количестве 24 шт. термообрабытывали при 750oC в течение 30 мин. Процесс термообработки совместили с операцией технологического нагрева перед прокаткой с малыми обжатиями (проглажкой) и правкой на роликоправильной машине. Величину обжатия при проглажке определяли из условия устранения "ребристости" на поверхности листов. При обработке данной партии величина обжатий изменялась в пределах 3-5%. Неплоскостность листов после правки была не более 2,7 мм/м.Option 1. Sheets in the amount of 24 pcs. heat treated at 750 ° C. for 30 minutes The heat treatment process was combined with the operation of technological heating before rolling with small reductions (ironing) and dressing on a roller straightening machine. The amount of compression during ironing was determined from the condition of eliminating the "ribbing" on the surface of the sheets. When processing this batch, the amount of compression varied within 3-5%. The flatness of the sheets after editing was no more than 2.7 mm / m.
Вариант 2. Листы в количестве 24 шт. загрузили в печь для термообработки и одновременной правки в условиях ползучести (крипа). Правку производили при степени разрежения 270 мм рт. ст. и скорости изменения температуры 17 град/ч. Установочная температура 800oС. Продолжительность выдержки при этой температуре τ=5 ч. Для правки крипом отобрали листы без локальных дефектов. Отклонение от плоскостности составило менее 1,2 мм/м. В отличие от правки на роликоправильной машине на поверхности листов полностью отсутствуют дефекты в виде отпечатков.Option 2. Sheets in the amount of 24 pcs. loaded into the furnace for heat treatment and simultaneous dressing under creep conditions (creep). Editing was performed at a vacuum of 270 mm RT. Art. and the rate of change of temperature 17 deg / h. The setting temperature is 800 o C. The exposure time at this temperature is τ = 5 hours. Sheets without local defects were selected for creep editing. The deviation from flatness was less than 1.2 mm / m. Unlike editing on a roller straightening machine, there are no defects in the form of prints on the surface of the sheets.
Для удаления окалины и технологических загрязнений в виде остатков разделительного покрытия применяли способ гидроабразивной обработки поверхности. Разгон абразивной суспензии производили сжатым воздухом от цеховой магистрали с давлением 0,48-0,52 МПа. Режим обработки установили в пределах гарантированно исключающих коробление листов. Шероховатость поверхности листов после обработки соответствовала Ra=0,7-1,2 мкм без анизотропии в продольном и поперечном направлениях.To remove scale and technological contaminants in the form of residues of a separation coating, a method of hydroabrasive surface treatment was used. Acceleration of the abrasive slurry was performed with compressed air from the shop line with a pressure of 0.48-0.52 MPa. The processing mode was set within the guaranteed excluding warping sheets. The surface roughness of the sheets after processing corresponded to R a = 0.7-1.2 μm without anisotropy in the longitudinal and transverse directions.
Механические свойства листов в значительной степени определяют состояние их поверхности. Величину деформационно-упрочненного слоя определяли рентгеноструктурным анализом. Она составила 0,05 мм на сторону, предельная степень наклепа поверхности 215%. The mechanical properties of the sheets largely determine the state of their surface. The value of the strain-hardened layer was determined by x-ray diffraction analysis. It amounted to 0.05 mm per side, the maximum degree of hardening of the surface of 215%.
По результатам измерений определили режим травления. Глубина стравленного слоя составила 0,10 мм на толщину листа. Травление проводили в азотноплавиковом растворе с концентрацией 18-22% HNО3+2-4% HF. Температура раствора 38oС.According to the measurement results, the etching mode was determined. The etched layer depth was 0.10 mm per sheet thickness. Etching was carried out in a nitrogen-fluorine solution with a concentration of 18-22% HNO 3 + 2-4% HF. The temperature of the solution is 38 o C.
После травления листы классифицировали по видам поверхностных дефектов. Выделили три характерных состояния поверхности (см. таблицу). Худшее качество с многочисленными мелкими отпечатками (менее 0,03 мм) по периметру листов зафиксировано на листах, прилегающих к поверхности стальных обкладок. Состояние поверхности изготовленных листов после обработки приведено в таблице. After etching, the sheets were classified by type of surface defects. Three characteristic surface states were identified (see table). The worst quality with numerous small prints (less than 0.03 mm) around the perimeter of the sheets is fixed on the sheets adjacent to the surface of the steel plates. The surface condition of the manufactured sheets after processing is shown in the table.
Процесс сплошной абразивной обработки методом ленточного шлифования (мокрого и сухого) проводили с использованием жестких (SiC) и мягких (Аl2O3) абразивных лент. Режим шлифования обеспечивает регламентированный съем металла и текстуру поверхности с направленными следами обработки. После финишного шлифования поверхность монотонная, следы обработки сведены к минимуму, шероховатость поверхности не превышала Ra=1,5 мкм. Процесс шлифования сопровождался изменением структуры поверхности. Результаты исследований показали, что степень упрочнения поверхности составила 148-165%, глубина упрочненного слоя не превышает 0,015 мм на сторону. Дефектный слой после шлифования удалили травлением в азотноплавиковом растворе. Глубина травления равнялась 0,05 мм на толщину листа.The process of continuous abrasive processing by the method of belt grinding (wet and dry) was carried out using hard (SiC) and soft (Al 2 O 3 ) abrasive belts. The grinding mode provides a regulated metal removal and surface texture with directional processing traces. After finishing grinding, the surface is monotonous, traces of processing are minimized, the surface roughness did not exceed R a = 1.5 μm. The grinding process was accompanied by a change in surface structure. The research results showed that the degree of surface hardening was 148-165%, the depth of the hardened layer does not exceed 0.015 mm per side. The defective layer after grinding was removed by etching in a nitrogen-fluorine solution. The etching depth was 0.05 mm per sheet thickness.
Изготовленные листы (100%) сданы в соответствии с требованиями стандарта MILT 9046. Пластичность материала листов превышает требования стандарта. Значения угла гиба вдоль/поперек направления прокатки больше 150o ( до 180o). Получение таких результатов в большей степени обеспечивается гарантированным удалением деформационно-упрочненного поверхностного слоя с получением изотропной текстуры поверхности.The manufactured sheets (100%) were handed over in accordance with the requirements of the MILT 9046 standard. The plasticity of the sheet material exceeds the requirements of the standard. The values of the bending angle along / across the direction of rolling is greater than 150 o (up to 180 o ). Obtaining such results is largely ensured by the guaranteed removal of the strain-hardened surface layer to obtain an isotropic surface texture.
Полученные листы предназначены для изготовления деталей методом сверхпластичной штамповки. Из рассмотренной партии листов изготовлены кондиционные детали. Замечаний и брака нет. The resulting sheets are intended for the manufacture of parts by superplastic stamping. Conditioned parts are made from the examined batch of sheets. No comments and no marriage.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000119962A RU2179899C1 (en) | 2000-07-26 | 2000-07-26 | Method for making thin sheets of strength and high-strength alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000119962A RU2179899C1 (en) | 2000-07-26 | 2000-07-26 | Method for making thin sheets of strength and high-strength alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2179899C1 true RU2179899C1 (en) | 2002-02-27 |
Family
ID=20238413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000119962A RU2179899C1 (en) | 2000-07-26 | 2000-07-26 | Method for making thin sheets of strength and high-strength alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2179899C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478448C2 (en) * | 2011-05-03 | 2013-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method of making thin sheets from difficult-to-form titanium alloys |
| RU2532674C1 (en) * | 2013-04-01 | 2014-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Creep-annealing of titanium rolled sheets |
| CN114393056A (en) * | 2021-12-24 | 2022-04-26 | 西北工业大学 | Aeronautical high-temperature alloy plate structure and shape control method |
-
2000
- 2000-07-26 RU RU2000119962A patent/RU2179899C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478448C2 (en) * | 2011-05-03 | 2013-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method of making thin sheets from difficult-to-form titanium alloys |
| RU2532674C1 (en) * | 2013-04-01 | 2014-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Creep-annealing of titanium rolled sheets |
| CN114393056A (en) * | 2021-12-24 | 2022-04-26 | 西北工业大学 | Aeronautical high-temperature alloy plate structure and shape control method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9719154B2 (en) | Titanium slab for hot rolling, and method of producing and method of rolling the same | |
| CN107475653A (en) | A kind of preparation method of 3C Product TC4 titanium alloy plates | |
| CN109513744A (en) | A kind of high carbon tool steel hot-rolling method | |
| CN111394615B (en) | Medical high-performance TA3G pure titanium plate and preparation method thereof | |
| US10570492B2 (en) | Titanium cast product for hot rolling having excellent surface properties after hot rolling even when slabbing step and finishing step are omitted, and method for producing same | |
| RU2179899C1 (en) | Method for making thin sheets of strength and high-strength alloys | |
| RU2478448C2 (en) | Method of making thin sheets from difficult-to-form titanium alloys | |
| CN105951016B (en) | A kind of short process making method of naval vessel TA5 titanium alloy medium-thick plates | |
| JPH0461048B2 (en) | ||
| CA2030538C (en) | Process for preparing rollable metal sheet from quench solidified thin cast sheet as starting material | |
| JP6939893B2 (en) | Manufacturing method of titanium hot rolled plate | |
| JPS63216924A (en) | Manufacture of cr-ni stainless steel having high resistance to rust formation and excellent in polishability | |
| JPH0325487B2 (en) | ||
| JP4320891B2 (en) | Manufacturing method of hot-rolled steel sheet with excellent scale adhesion | |
| JPH0347926B2 (en) | ||
| CN114309116B (en) | Preparation method of wide ultrathin titanium foil strip | |
| CN112958625B (en) | Preparation method of aluminum alloy ultra-wide plate | |
| JPH0327811A (en) | Manufacture of stainless steel sheet of excellent surface quality | |
| CN106884101A (en) | A kind of high temperature resistant, kinds of anti-sulfur corrosion, antiscour antifriction alloy manufacturing method of plate thereof | |
| JPH10219358A (en) | Production of hot rolled steel sheet from thin cast slab for stainless steel and apparatus therefor | |
| JPH07228958A (en) | Production of pure titanium sheet for industry | |
| JP3621736B2 (en) | Hot rolling method of pure titanium slab | |
| JPH05293601A (en) | Manufacture of cold rolled austenitic stainless steel having excellent surface quality | |
| JPH07216522A (en) | Production of titanium sheet excellent in surface characteristic | |
| SU637438A1 (en) | Method of rolled stock treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170727 |