RU2389581C1 - Method to produce disk - Google Patents
Method to produce disk Download PDFInfo
- Publication number
- RU2389581C1 RU2389581C1 RU2008142860/02A RU2008142860A RU2389581C1 RU 2389581 C1 RU2389581 C1 RU 2389581C1 RU 2008142860/02 A RU2008142860/02 A RU 2008142860/02A RU 2008142860 A RU2008142860 A RU 2008142860A RU 2389581 C1 RU2389581 C1 RU 2389581C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ingot
- glass
- disk
- firmware
- billet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в энергетической промышленности при изготовлении дисков роторов ГТУ и роторов турбин тепловых и атомных электростанций.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the energy industry in the manufacture of disks for GTU rotors and turbine rotors of thermal and nuclear power plants.
Известен способ изготовления диска путем секционной штамповки предварительно осаженной цилиндрической заготовки (см., например: Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. - М.: Машиностроение, 1976, 556 с.).A known method of manufacturing a disk by sectional stamping of a pre-upset cylindrical billet (see, for example: Okhrimenko Y. M. Technology of forging and stamping production. - M.: Mechanical Engineering, 1976, 556 S.).
Недостатком способа является необходимость изготовления специализированной оснастки для каждой номенклатуры дисков.The disadvantage of this method is the need to manufacture specialized equipment for each nomenclature of disks.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления диска, включающего формовку заготовки стакана и ее последующее формоизменение на окончательные размеры диска путем раздачи и разворачивания стенки стакана в плоское кольцо (см. Заявка №2008112242/02(013244). Способ изготовления диска ГТД от 02.04.2008 г.).Closest to the proposed invention is a method of manufacturing a disk, including forming a blank of a glass and its subsequent shaping to the final dimensions of the disk by distributing and expanding the wall of the glass into a flat ring (see Application No. 2008112242/02 (013244). Method of manufacturing a disk of a gas turbine engine from 02.04. 2008).
Недостатком способа является отсутствие параметров формовки заготовки стакана преимущественно из слитков открытой выплавки, применяемых при изготовлении крупных поковок сплошных дисков для турбин.The disadvantage of this method is the lack of parameters for forming a billet of a glass mainly from ingots of open smelting used in the manufacture of large forgings of solid disks for turbines.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, является получение качественных дисков из сталей и сплавов слиткового производства.The technical result, the achievement of which the claimed technical solution is directed, is to obtain high-quality disks from steels and alloys of ingot production.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления диска преимущественно из слитков открытой выплавки, включающем формовку заготовки стакана и ее последующее формоизменение на окончательные размеры диска путем раздачи и разворачивания стенки стакана в плоское кольцо, формовку заготовки стакана осуществляют путем неполной прошивки слитка со стороны его донной части на подкладном кольце сплошным прошивнем с выдавливанием металла дефектной прибыльной части слитка в отверстие кольца и образованием отростка в дне стакана и рубки-резки в отход отростка.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a disk mainly from open-cast ingots, including forming a glass blank and distributing it to the final disk dimensions by distributing and expanding the glass wall into a flat ring, forming the glass blank is performed by incomplete flashing of the ingot from its side the bottom of the backing ring with continuous piercing with extrusion of the metal of the defective profitable part of the ingot into the hole of the ring and the formation of a process in no glass and cutting-cutting in process waste.
В способе прошивку осуществляют до толщины дна стакана, превышающей толщину поковки диска.In the method, the firmware is carried out to a thickness of the bottom of the glass exceeding the thickness of the forgings of the disk.
В способе перед прошивкой производят ковку цапфы из прибыли слитка, биллетировку тела слитка, его разметку, начиная с донной части, рубку-резку в отход части донной и прибыльной частей слитка.In the method, before trimming, the trunnion is forged from the profit of the ingot, the billing of the body of the ingot, its marking, starting from the bottom, cutting-cutting into waste parts of the bottom and profitable parts of the ingot.
В способе осуществляют прошивку слитка с цапфой, вставленной в отверстие подкладного кольца.In the method, the ingot is pierced with a pin inserted into the hole of the underlayer.
В способе перед прошивкой слитка осуществляют его осадку.In the method, prior to flashing the ingot, it is upset.
В способе после осадки слитка осуществляют его обкатку по диаметру.In the method, after depositing the ingot, it is run in diameter.
В способе прошивку осуществляют прошивнем с вогнутой торцовой рабочей поверхностью.In the method, the firmware is carried out by flashing with a concave end face.
Известно, что все металлы кристаллизуются по дендритному механизму. Такой механизм кристаллизации связан, прежде всего, с наличием примесей в металлах и сплавах. Поэтому все слитки характеризуются физико-химической неоднородностью (физической - пористостью, структурной - различная форма дендритов по зонам слитка; химической - зональной и дендритной), наиболее ярко выраженной в прибыльной части слитка (усадочная рыхлость, зоны центральной и внецентренной ликвации, зона положительной химической ликвации). Предлагаемое техническое решение позволяет полностью удалить указанную выше наиболее дефектную осевую зону слитка в отход и получить качественную поковку диска из слитка открытой выплавки. Установка прошивня со стороны донной, качественной зоны слитка и последующая прошивка - вдавливание на подкладном кольце - позволяют сформировать дно стакана из качественного металла донной части слитка, переместив в отросток-отход дефектный металл его прибыльной зоны. После чего при последующей рубке-резке удалить этот металл в отход.It is known that all metals crystallize by the dendritic mechanism. Such a crystallization mechanism is associated primarily with the presence of impurities in metals and alloys. Therefore, all ingots are characterized by physico-chemical heterogeneity (physical — porosity, structural — different dendrites in the ingot zones; chemical — zonal and dendritic), most pronounced in the profitable part of the ingot (shrinkage friability, zones of central and eccentric segregation, zone of positive chemical segregation ) The proposed technical solution allows you to completely remove the above-mentioned most defective axial zone of the ingot into waste and to obtain high-quality forging of the disk from the ingot of open smelting. The installation of firmware from the bottom, high-quality zone of the ingot and subsequent firmware — indentation on the backing ring — make it possible to form the bottom of the glass from high-quality metal of the bottom part of the ingot by moving the defective metal of its profitable zone into the process-waste. Then, at the subsequent cutting-cutting, remove this metal to waste.
Осуществление прошивки-вдавливания до толщины дна стакана, превышающей толщину поковки диска, связано с необходимостью оставления припуска под последующие операции нагрева, раздачи и разворачивания стенки стакана и правки поковки диска.The implementation of firmware-indentation to a thickness of the bottom of the glass exceeding the thickness of the forgings of the disk is associated with the need to leave an allowance for subsequent operations of heating, distributing and expanding the wall of the glass and editing the forgings of the disk.
При использовании слитка открытой выплавки сначала производят ковку цапфы под патрон манипулятора из прибыли слитка, биллетировку слитка, разметку и рубку части донной и прибыльной частей слитка с тем, чтобы под прошивку использовать заготовку с минимумом оставшейся дефектной подприбыльной зоны слитка.When using an ingot of open smelting, the trunnion is first forged under the manipulator’s cartridge from the ingot profit, the ingot is billed, the part of the bottom and profitable parts of the ingot is marked and cut so that the workpiece can be used for flashing with a minimum of the remaining defective sub profit zone of the ingot.
Так как в способе осуществляют неполную прошивку заготовки на подкладном кольце, то ее осуществление возможно с оставлением цапфы, которая при последующих операциях ковки-вытяжки на оправке, рубке обеспечит удобство манипулирования с заготовкой, особенно при изготовлении крупных дисков роторов турбин.Since the method provides incomplete flashing of the workpiece on the washer ring, its implementation is possible with the trunnion remaining, which during subsequent forging and drawing operations on the mandrel, cutting will provide ease of handling the workpiece, especially in the manufacture of large turbine rotor disks.
Предварительная осадка слитка необходима для заготовок с отношением высоты к диаметру более 1 с целью снижения износа прошивня при прошивке и формирования радиальной направленности волокна (осей 1-го порядка дендритов слитка) в заготовке.Preliminary upsetting of the ingot is necessary for preforms with a height to diameter ratio of more than 1 in order to reduce the wear of the piercing during piercing and the formation of the radial direction of the fiber (axes of the 1st order of the dendrite of the ingot) in the preform.
Обкатка по диаметру осаженной заготовки позволяет изменить радиальную направленность волокна на тангенциальную, главное направление действия рабочих напряжений в диске ротора, обеспечив в этом направлении оптимальный уровень свойств в изделии.Running through the diameter of the deposited preform allows you to change the radial orientation of the fiber to the tangential, the main direction of the operating stresses in the rotor disk, providing in this direction an optimal level of properties in the product.
Применение при прошивке прошивня с вогнутой торцовой рабочей поверхностью позволит локализовать максимум деформации в центральной зоне слитка и эффективно удалить в отход осевую дефектную зону слитка.The use of firmware with a concave end face when flashing will allow localizing the maximum strain in the central zone of the ingot and effectively removing the axial defective zone of the ingot into waste.
На фиг.1-4 представлены эскизы переходов предлагаемого способа:Figure 1-4 presents sketches of transitions of the proposed method:
фиг.1 - биллетировка слитка, ковка цапфы, разметка и вырубка мерной заготовки;figure 1 - bullion ingot, forging trunnion, marking and cutting measured billets;
фиг.2 - осадка и неполная прошивка на подкладном кольце;figure 2 - sediment and incomplete firmware on the washer ring;
фиг.3 - рубка-резка отростка и получение заготовки стакана;figure 3 - cutting-cutting process and receiving the workpiece of the glass;
фиг.4 - раздача и разворачивание стенки стакана с получением поковки диска.figure 4 - distribution and deployment of the wall of the glass with obtaining forgings of the disk.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Слиток открытой выплавки с прибылью и донной частью передают в печь и нагревают до температуры ковки.An ingot of open smelting with profit and bottom part is transferred to the furnace and heated to the forging temperature.
Затем нагретый слиток подают под ковочный пресс с манипулятором. Захватив манипулятором за донную часть слитка, в комбинированных бойках из прибыльной части слитка протяжкой куют цапфу диаметром d и длиной 1. После чего осуществляют захват слитка манипулятором за цапфу и проводят сначала биллетировку (смятие граней слитка) тела слитка на диаметр D1, разметку биллета от донной части слитка и производят рубку в меру части донной (кюмпельной) и прибыльной с цапфой части слитка, получая мерную заготовку под осадку диаметром D1 и высотой H1 (фиг.1).Then the heated ingot is fed under a forging press with a manipulator. Having grabbed the ingot by the bottom of the ingot, in combined strikers from the profitable part of the ingot forged a pin with a diameter of d and length 1. After that, the ingot is grabbed by the manipulator by the pin and first billetized (wrinkling the facets of the ingot) of the ingot body with a diameter of D 1 , marking the billing from the bottom part of the ingot and cut to the extent of the part of the bottom (hull) and profitable with the trunnion part of the ingot, receiving a measured blank for draft with a diameter of D 1 and a height of H 1 (Fig. 1).
Полученную заготовку повторно нагревают до ковочной температуры, подают под пресс, устанавливают прибыльной стороной слитка на подкладное кольцо и осаживают до высоты Н2. После чего на верхний торец осаженной заготовки по центру устанавливают сплошной прошивень диаметром d1 и высотой h1 и на прессе верхним плоским бойком осуществляют неполную прошивку заготовки с образованием стакана с отростком в отверстии нижнего подкладного кольца (фиг.2). Затем заготовку вынимают из подкладного кольца и, например, «на горячо» газовым резаком отрезают отросток в отход (фиг.3).The resulting billet is reheated to forging temperature, served under a press, set the profitable side of the ingot on the underlay ring and deposited to a height of H 2 . After that, on the upper end of the deposited billet in the center, a solid piercing with a diameter of d 1 and a height of h 1 is installed and the upper flat striker performs incomplete firmware piercing with the formation of a glass with a process in the hole of the lower underlay ring (Fig. 2). Then the workpiece is removed from the washer ring and, for example, the process is cut off to the waste “hot” with a gas cutter (Fig. 3).
Заготовку стакана нагревают до ковочной температуры и подают под пресс. После чего сначала конусным пуансоном, а затем плоской плитой производят раздачу и разворот стенки стакана на плоской нижней плите пресса до образования заготовки диска диаметром D2 и толщиной t (фиг.4).The billet of the glass is heated to forging temperature and served under a press. Then, first, with a conical punch, and then with a flat plate, the cup wall is distributed and turned on the flat lower press plate until a disk blank is formed with a diameter of D 2 and a thickness of t (Fig. 4).
В качестве примера конкретного осуществления данного способа представлено изготовление поковки диска сварного ротора турбины диаметром 2550 мм и толщиной полотна 550 мм из стали 25Х2НМФА.As an example of a specific implementation of this method, the manufacture of forgings of a disc of a welded rotor of a turbine with a diameter of 2550 mm and a blade thickness of 550 mm from 25X2NMFA steel is presented.
Слиток массой 48 т нагревали в газовой нагревательной печи до температуры 1240°С, после чего передали к прессу 50 МН. Захватив слиток манипулятором за донную часть, в комбинированных бойках шириной 800 мм из прибыли слитка отковали цапфу диаметром 850 мм и длиной 1000 мм, отрубили излишек прибыли в отход. После чего провели биллетировку тела слитка на диаметр 1650 мм, начиная от донной части слитка. Затем, отмерив по длине 1900 мм от донной части слитка, отрубили излишки кюмпельной и прибыльной частей слитка.An ingot weighing 48 tons was heated in a gas heating furnace to a temperature of 1240 ° C, after which 50 MN was transferred to the press. Having grabbed the ingot by the manipulator by the bottom part, in the combined strikers 800 mm wide, an axle with a diameter of 850 mm and a length of 1000 mm was forged from the profit of the ingot, the excess profit was cut off. After that, the bullion body was billed at a diameter of 1650 mm, starting from the bottom of the ingot. Then, having measured along the length of 1900 mm from the bottom of the ingot, the excess of the cusp and profitable parts of the ingot was chopped off.
Осуществили повторный нагрев мерной заготовки, во время которого на столе пресса установили подкладное кольцо с отверстием диаметром 900 мм и подготовили прошивень диаметром 750 мм и высотой 1000 мм. Нагретую заготовку установили на подкладное кольцо вниз прибыльной частью слитка, сверху положили плоскую плиту и осадили заготовку до высоты 1500 мм. Затем убрали верхнюю плиту и по центру верхнего торца осаженного блока установили сплошной прошивень. Прессом провели вдавливание прошивня на глубину 900 мм и получили отросток в нижней плите длиной 750 мм. После чего заготовку вынули из осадочной плиты и, захватив манипулятором за отросток, обкатали по диаметру в комбинированных бойках, начиная от дна стакана для выдавливания и удаления прошивня из заготовки. Затем заготовку положили на стол пресса и газовым резаком отрезали отросток. После чего стакан передали на подогрев.A reheating of the measured workpiece was carried out, during which a lining ring with a hole with a diameter of 900 mm was installed on the press table and a stitch was prepared with a diameter of 750 mm and a height of 1000 mm. The heated billet was mounted on the washer ring down with the profitable part of the ingot, a flat plate was placed on top and the billet was deposited to a height of 1500 mm. Then the upper plate was removed and a continuous piercing was installed in the center of the upper end of the deposited block. The piercing was pierced to a depth of 900 mm by a press and a process was obtained in the bottom plate with a length of 750 mm. After that, the preform was removed from the sedimentary plate and, having grabbed by the manipulator by the appendix, was run in diameter in combined strikers, starting from the bottom of the glass to extrude and remove the piercing from the preform. Then the workpiece was placed on the press table and a process was cut off with a gas cutter. Then the glass was transferred for heating.
Последний третий нагрев заготовки осуществляли до температуры 1070°С (для недопущения перегрева стали). Нагретую заготовку стакана установили под прессом на плоскую плиту диаметром 3000 мм и произвели сначала раздачу конической, а затем плоской плитами окончательный разворот стенки стакана в плоский диск. После правки на поворотной плите плоским бойком и обкатки по диаметру была получена поковка с заданными размерами.The last third heating of the billet was carried out to a temperature of 1070 ° C (to prevent overheating of steel). The heated billet of the glass was installed under the press on a flat plate with a diameter of 3000 mm and, first, the conical and then flat plates were dispensed, and the glass wall was finally turned into a flat disk. After straightening on the turntable with a flat striker and running in diameter, a forging with the given dimensions was obtained.
После предварительной термической (отжига) и механической обработок провели УЗК заготовки, подтвердивший высокое качество металла диска.After preliminary thermal (annealing) and mechanical treatments, ultrasonic testing of the workpiece was carried out, which confirmed the high quality of the disk metal.
По сравнению с известными решениями предлагаемый способ позволяет изготавливать диски большого диаметра из слитков открытой выплавки (с менее жесткими требованиями к исходному металлу как по плотности, так и газонасыщенности) с меньшими энергозатратами на серийном оборудовании с использованием имеющейся оснастки. При этом для сварных дисков турбин такой способ гарантирует отсутствие выхода ликвационных шнуров на свариваемые поверхности. По которым (шнурам), как правило, образуются горячие трещины в сварных швах.Compared with the known solutions, the proposed method allows the manufacture of large-diameter disks from open smelting ingots (with less stringent requirements for the source metal both in density and gas saturation) with lower energy consumption on standard equipment using existing equipment. Moreover, for welded turbine disks, this method guarantees the absence of segregation cords on the surfaces to be welded. On which (cords), as a rule, hot cracks form in the welds.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008142860/02A RU2389581C1 (en) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | Method to produce disk |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008142860/02A RU2389581C1 (en) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | Method to produce disk |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2389581C1 true RU2389581C1 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=42676050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008142860/02A RU2389581C1 (en) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | Method to produce disk |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2389581C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728135C1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-07-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" | Method of recovery of worn-out splined and toothed profiles on shafts |
| RU2729271C1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-08-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" | Method of recovery of worn-out splined and toothed profiles on shafts |
-
2008
- 2008-10-30 RU RU2008142860/02A patent/RU2389581C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728135C1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-07-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" | Method of recovery of worn-out splined and toothed profiles on shafts |
| RU2729271C1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-08-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" | Method of recovery of worn-out splined and toothed profiles on shafts |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104722702B (en) | Supercritical unit high temperature steam pipeline forging molding process | |
| CN106216952B (en) | A kind of wheel hub forging method | |
| CN103990938B (en) | With continuous casting billet Plastic Forming large scale bearing, the process of pinion steel | |
| CN108421951B (en) | EMU driving device wheel hub forging production technique | |
| CN101972830A (en) | Hot upsetting process for cast ingot with large height to diameter ratio for ultra large ring forging | |
| CN105414428A (en) | Forging technique for cake forgings | |
| CN101811246A (en) | Production method of wind tower flange deformed ring forging | |
| CN102756062A (en) | Forging method for efficiently healing hole flaws inside blank with large height-diameter ratio | |
| CN103447433A (en) | Preparation method of large-sized magnesium alloy forged disc | |
| CN105834346A (en) | Forging method for efficiently healing steel ingot internal hole type defects by using small pressure | |
| RU2374028C1 (en) | Production method of gas turbine engine disk | |
| CN114248073B (en) | Steel ferrule and preparation method thereof | |
| CN106216965B (en) | A kind of casting and rolling composite forming method of corronium retainer | |
| RU2389581C1 (en) | Method to produce disk | |
| CN113414330B (en) | Forging process for completing through hole of support shaft by one-step extrusion | |
| CN107345288A (en) | A kind of manufacture method of nuclear power generating equipment steel and its forging | |
| CN109663875B (en) | Forging process for die pressing groove of groove ring | |
| CN102240897A (en) | Method for manufacturing water-cooling type double-metal pipe die | |
| CN218310641U (en) | Die for aluminum alloy paddle shell forging | |
| CN101862949A (en) | Backward extrusion forging method | |
| CN113549746B (en) | Forging and heat treatment process of steel for 20MnMo tube plate | |
| CN104646945B (en) | Special high-strength aluminum alloy part forming method | |
| RU2412777C1 (en) | Method of forging reactor bottom (cover) from cake | |
| CN107695163B (en) | Nuclear island evaporator end socket integral stamping forming device and stamping forming method | |
| CN108202204B (en) | Spinning forming method of high-corrosion-resistance charging basket for ceramic core high-temperature high-pressure depoling device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121031 |