RU2450883C1 - Method of fabricating discs with ''blisk''-type vanes and mould to this end - Google Patents
Method of fabricating discs with ''blisk''-type vanes and mould to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450883C1 RU2450883C1 RU2010144983/02A RU2010144983A RU2450883C1 RU 2450883 C1 RU2450883 C1 RU 2450883C1 RU 2010144983/02 A RU2010144983/02 A RU 2010144983/02A RU 2010144983 A RU2010144983 A RU 2010144983A RU 2450883 C1 RU2450883 C1 RU 2450883C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- deformation
- isothermal
- disk
- stamp
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области обработки металлов давлением и могут быть использованы для изготовления дисков с лопатками типа «блиск» в изотермических условиях и в режиме сверхпластичности, лопаток авиационных двигателей, а также крыльчаток и других сложных осесимметричных деталей с боковыми отростками.The invention relates to the field of metal forming and can be used to manufacture blisk disks in isothermal and superplastic conditions, aircraft engine blades, as well as impellers and other complex axisymmetric parts with side processes.
Изготовление дисков с лопатками типа «блиск» для компрессоров низкого и высокого давления показало их высокую эффективность. Технология их изготовления определяет развитие не только военного, но и гражданского двигателестроения.The manufacture of blisk disks for low and high pressure compressors has shown their high efficiency. The technology of their manufacture determines the development of not only military, but also civilian engine building.
Известны технологии изготовления дисков с лопатками типа «блиск» сваркой, методом порошковой металлургии, электрохимической обработкой.Known manufacturing techniques for blades with blisk type blades by welding, powder metallurgy, electrochemical processing.
Известен способ получения дисков с лопатками, включающий укладывание заготовки в изотермический штамп с обоймой с формообразующими элементами, нагрев заготовки и ее деформирование с формированием лопаток путем выдавливания материала заготовки в полости между формообразующими элементами и удаление диска с лопатками из штампа (RU 2219012 C1, B21K 1/36, 20.12.2003) /1/.A known method of producing disks with blades, including laying a workpiece in an isothermal stamp with a clip with forming elements, heating the workpiece and its deformation with the formation of blades by extruding the workpiece material in the cavity between the forming elements, and removing the disk with blades from the stamp (RU 2219012 C1, B21K 1 / 36, 12.20.2003) / 1 /.
Известен также способ получения дисков с лопатками, включающий предварительное изготовление лопаток и формирование диска с лопатками (RU 2276635 C1, B23P 15/04, 20.05.2006) /2/.There is also a method of producing disks with blades, including the preliminary manufacture of blades and the formation of a disk with blades (RU 2276635 C1, B23P 15/04, 05/20/2006) / 2 /.
Указанные известные способы сложны, определяют высокую трудоемкость и малый коэффициент использования металлов (КИМ) и не всегда обеспечивают необходимый комплекс физико-механических свойств изделия.These known methods are complex, determine the high complexity and low coefficient of metal use (CMM) and do not always provide the necessary complex of physico-mechanical properties of the product.
Технический результат, обеспечиваемый заявленными изобретениями, заключается в расширении диапазона типоразмеров и повышении качества получаемых изделий, а также в обеспечении возможности получения дисков с лопатками сложного, например, закрученного профиля.The technical result provided by the claimed inventions is to expand the range of sizes and improve the quality of the products obtained, as well as to ensure the possibility of obtaining disks with blades of a complex, for example, swirl profile.
При использовании известных технических решений даже при относительно простом профиле лопаток освобождение диска с лопатками от формообразующих элементов (секторов матрицы) весьма проблематично из-за взаимодействия между металлом штампа и металлом заготовки, в результате чего происходит схватывание материала лопаток с формообразующими поверхностями, даже при наличии стеклосмазки.When using known technical solutions, even with a relatively simple profile of the blades, the release of the disk with blades from the forming elements (matrix sectors) is very problematic due to the interaction between the stamp metal and the workpiece metal, as a result of which the material of the blades sets with the forming surfaces, even in the presence of glass grease .
Вследствие этого, при силовом извлечении секторов матрицы из межлопаточных промежутков изделия во многих случаях имеет место деформация лопаток или даже отрыв лопаток от диска, т.е. повреждение изделия.As a result of this, when the sectors of the matrix are forcefully extracted from the interscapular spaces of the product, in many cases the deformation of the blades or even the separation of the blades from the disk takes place, i.e. product damage.
Для достижения указанных технических результатов в способе получения дисков с лопатками, включающем укладывание нагретой заготовки в изотермический штамп с обоймой с формообразующими элементами, деформирование заготовки с формированием лопаток путем выдавливания материала заготовки в полости между формообразующими элементами и удаление диска с лопатками из штампа, используют керамические формообразующие элементы, деформирование заготовки осуществляют шародвижным пуансоном изотермического штампа, а извлечение диска с лопатками из штампа производят путем разрушения керамических формообразующих элементов.In order to achieve the indicated technical results, in the method of producing disks with blades, including laying a heated billet in an isothermal stamp with a holder with forming elements, deforming the workpiece with the formation of blades by extruding the material of the workpiece in the cavity between the forming elements and removing the disk with blades from the stamp, ceramic forming elements, the deformation of the workpiece is carried out by a spherical punch of an isothermal stamp, and the extraction of the disk with blades of the die is effected by the destruction of the ceramic forming elements.
Деформирование нагретой заготовки осуществляют при температуре ее центральной части ниже температуры периферийной части.The deformation of the heated preform is carried out at a temperature of its central part below the temperature of the peripheral part.
Производят подогрев периферийной части заготовки посредством нагревательных элементов, в качестве которых используют керамические формообразующие элементы.The peripheral part of the billet is heated by means of heating elements, which use ceramic forming elements.
Деформирование заготовки осуществляют в направлении от центра заготовки к периферии.The deformation of the workpiece is carried out in the direction from the center of the workpiece to the periphery.
Деформирование периферийной части заготовки осуществляют с обеспечением равномерного течения материала заготовки в направлении продольных осей лопаток.The deformation of the peripheral part of the workpiece is carried out with a uniform flow of the workpiece material in the direction of the longitudinal axes of the blades.
Формирование лопаток осуществляют в режиме сверхпластичности.The formation of the blades is carried out in superplasticity mode.
Разрушение формообразующих элементов из керамического материала производят при комнатной температуре.The destruction of the forming elements of ceramic material is carried out at room temperature.
Полученный диск с лопатками используют в качестве предварительной заготовки при изготовлении лопаток методами механической и электромеханической обработки.The resulting disk with blades is used as a preliminary blank in the manufacture of blades by mechanical and electromechanical processing.
Для осуществления способа получения дисков с лопатками предназначен изометрический штамп, который содержит обойму с керамическими формообразующими элементами и шародвижный пуансон.To implement the method of producing disks with blades, an isometric stamp is intended, which contains a holder with ceramic forming elements and a ball-moving punch.
Второй вариант способа получения дисков с лопатками включает предварительное изготовление лопаток и формирование диска с лопатками, при этом предварительно изготовленные лопатки размещают в изотермическом штампе с шародвижным пуансоном, располагают хвостовики лопаток между двумя пластинами и теплоизолируют лопатки посредством керамических вставок, а формирование диска с лопатками производят путем совместного деформирования двух упомянутых пластин и хвостовиков лопаток в изотермических условиях в режиме сверхпластичности со степенью деформации, превышающей 20%, при скорости деформации (10-2-10-3) сек-1 шародвижным пуансоном.The second variant of the method for producing blades with blades involves the preliminary manufacture of blades and the formation of a blade with blades, while the prefabricated blades are placed in an isothermal stamp with a ball-driven punch, the blades are placed between two plates and the blades are insulated with ceramic inserts, and the formation of a blade with blades is carried out by joint deformation of the two mentioned plates and shanks of the blades under isothermal conditions in the superplasticity mode with enyu deformation exceeding 20% at a strain rate (10 -2 -10 -3) sec -1 sharodvizhnym punch.
В процессе формирования диска с лопатками осуществляют охлаждение лопаток струей холодного воздуха.In the process of forming a disk with blades, the blades are cooled by a stream of cold air.
После завершения формирования диска с лопатками его извлекают из изотермического штампа путем разрушения керамических вставок.After completion of the formation of the disk with the blades, it is removed from the isothermal stamp by destroying the ceramic inserts.
Совместное деформирование двух пластин и хвостовиков лопаток осуществляют осадкой.Joint deformation of two plates and shanks of the blades is carried out by upsetting.
Осуществляют секционную термическую обработку диска с лопатками для обеспечения однородности его механических свойств.Sectional heat treatment of a blade with blades is carried out to ensure uniformity of its mechanical properties.
Изобретения поясняются графическими материалами, гдеThe invention is illustrated by graphic materials, where
на фиг.1 представлен изотермический штамп для осуществления первого варианта способа получения дисков с лопатками;figure 1 presents an isothermal stamp for implementing the first variant of the method of producing disks with blades;
на фиг.2 - изотермический штамп для осуществления второго варианта способа получения дисков с лопатками.figure 2 - isothermal stamp for implementing the second variant of the method of producing disks with blades.
Изотермический штамп для получения дисков с лопатками (см. фиг.1), содержит бандаж (1), в котором установлена разрезная обойма (2) из жаропрочного сплава. В обойме закреплены изготовленные из керамического материала формообразующие элементы (3) по числу лопаток на изготавливаемом диске. Шародвижный пуансон (4) закреплен на верхней плите пресса. В штампе также предусмотрены нагревательный элемент (индуктор) (5) и охлаждающий элемент (6).An isothermal stamp for producing blades with blades (see Fig. 1) contains a band (1) in which a split ferrule (2) of heat-resistant alloy is installed. Forming elements made of ceramic material are fixed in the holder (3) by the number of blades on the manufactured disk. The ball joint punch (4) is mounted on the upper press plate. The stamp also includes a heating element (inductor) (5) and a cooling element (6).
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
В разрезную обойму (2) укладывают и закрепляют керамические формообразующие элементы (3). Затем обойму укладывают в бандаж (1) и нагревают штамп до температуры деформации с помощью нагревательного элемента (5), после чего укладывают заготовку (8), центральная часть которой охлаждается.Ceramic forming elements (3) are laid and fixed in a split holder (2). Then the clip is placed in the bandage (1) and the stamp is heated to the deformation temperature using the heating element (5), after which the blank (8) is laid, the central part of which is cooled.
После окончания деформации поднимают пуансон шародвижный (4) в верхнее положение и извлекают обойму (2) из бандажа (1). После остывания обоймы (2) разрушают керамические формообразующие элементы и удаляют заготовку из штампа.After the deformation is completed, the ball-shaped punch (4) is raised to the upper position and the ferrule (2) is removed from the brace (1). After cooling of the holder (2), the ceramic forming elements are destroyed and the workpiece is removed from the stamp.
ПРИМЕР 1(фиг.1)EXAMPLE 1 (figure 1)
Штамповали диск с лопатками из титанового сплава ВТ 9. Диаметр диска 120 мм, длина лопаток 30 мм. Толщина обода диска 30 мм, толщина полотна 10 мм. Температура штамповки 950±10°C.A stamped disc with blades made of
Заготовку укладывали в собранный штамп и нагревали до температуры деформации. Охлаждение центральной части производили при помощи специального устройства при поднятом в верхнее положение пуансоне. Устройство представляло собой две концентрически установленные трубы. По внутренней трубе подавался хладагент - воздух от компрессора. Отработанный воздух удалялся из промежутка между внутренней и центральной трубами.The workpiece was placed in the assembled stamp and heated to a deformation temperature. The central part was cooled using a special device with the punch raised to the upper position. The device consisted of two concentrically mounted pipes. Refrigerant was supplied through the inner pipe - air from the compressor. Exhaust air was removed from the gap between the inner and central pipes.
Для предотвращения охлаждения периферийной части ее подогревали индуктором (5). Температуру контролировали термометрами, закрепленными во втулках, утопленными в тело инструмента при пластическом течении материала заготовки.To prevent cooling of the peripheral part, it was heated with an inductor (5). The temperature was controlled by thermometers fixed in the bushings, recessed into the body of the tool during plastic flow of the workpiece material.
Термопары были установлены через 20 мм по радиусу гравюры штампа. Сигналы от термопар выводили на многоканальный потенциометр, охлаждали центральную часть заготовки после формирования двояковогнутого диска на 200°C ниже температуры штамповки. Температуру замеряли термопарой, соприкасающейся с центром заготовки со стороны матрицы (750°C).Thermocouples were installed after 20 mm along the radius of the stamp engraving. The signals from the thermocouples were output to a multichannel potentiometer, the central part of the workpiece was cooled after the formation of a biconcave disk 200 ° C below the stamping temperature. The temperature was measured with a thermocouple in contact with the center of the workpiece from the side of the matrix (750 ° C).
Локальную деформацию для формирования лопаток проводили при температуре штамповки шародвижным инструментом по программе, обеспечивающей равномерное заполнение лопаточных элементов сплавом.Local deformation for the formation of the blades was carried out at a stamping temperature with a ball-moving tool according to a program that ensures uniform filling of the blade elements with an alloy.
По окончании деформации штамп выдерживали под максимальной нагрузкой 3 мин и поднимали пуансон, после чего извлекали обойму из бандажа, охлаждали и извлекали готовую деталь путем разрушения керамических вставок.At the end of the deformation, the stamp was kept at a maximum load of 3 minutes and the punch was lifted, after which the clip was removed from the bandage, cooled, and the finished part was removed by breaking ceramic inserts.
Затекание металла в лопаточное пространство регулируется за счет снижения температуры центральной части заготовки, что обеспечивает снижение пластичности материала и увеличивает сопротивление его деформации, а также за счет направленного локального приложения нагрузки путем использования шародвижного пуансона.The flow of metal into the blade space is controlled by lowering the temperature of the central part of the workpiece, which ensures a decrease in the ductility of the material and increases its resistance to deformation, as well as due to the directed local application of the load by using a rolling punch.
Деформацию заготовки проводили по программе, учитывающей градиент температур, локальное приложение нагрузки, обеспечивающей перетекание металла для формирования лопаток без образования зажимов.The workpiece was deformed according to the program, taking into account the temperature gradient, local application of the load, providing the flow of metal to form the blades without the formation of clamps.
Полученную деталь диска с лопатками типа «блиск» можно использовать как предварительную заготовку для изготовления лопаток путем последующей механической или электрохимической обработки.The resulting blade part with blisk-type blades can be used as a preliminary blank for the manufacture of blades by subsequent mechanical or electrochemical processing.
ПРИМЕР 2(фиг.2)EXAMPLE 2 (figure 2)
Лопатки длиной L=300 мм (9), были предварительно изготовлены из титанового сплава ВТ 9 со специальной формой хвостовика, при этом в хвостовиках была сформирована глобулярная микроструктура с размером зерен фаз 5-8 мкм. Предварительно изготовленные лопатки (9) помещались в оснастку - изотермический штамп (7), хвостовики лопаток устанавливались (центрировались) между двух пластин из сплава ВТ 9 (8). В этих пластинах предварительной обработкой была получена микроструктура с размером зерен фаз 3-5 мкм. Омоноличивание производили в изотермическом штампе (7) в режиме сверхпластичности при температуре 950±10°C. Зона лопаток теплоизолировалась при помощи керамических вставок (10) и при этом охлаждалась хладагентом - воздухом при температуре 50-100°C.Blades with a length of L = 300 mm (9) were preliminarily made of
В изотермической зоне происходила совместная деформация двух пластин (8) - заготовок диска и хвостовиков лопаток (9) с взаимным проникновением (перемешиванием) металла за счет развития зернограничного проскальзывания, что и позволяет получить однородную (монолитную) микроструктуру. После деформации сформированный диск с лопатками удаляли из штампа путем разрушения керамических вставок (10) между лопатками. Исследование микроструктуры показало, что диск с лопатками имеет однородную микроструктуру с размером зерен 5-10 мкм. Проведена секционная термообработка диска с лопатками путем прогрева центральной части до температуры выше 900°C для получения градиентной микроструктуры по сечению диска, что дает возможность регулировать свойства, получить необходимый комплекс физико-механических свойств лопаток (высокая усталостная прочность при приемлемой жаропрочности). Повышение жаропрочных свойств в центральной части диска возможно за счет получения при секционной термообработке пластинчатой микроструктуры и α-, и β-фаз.In the isothermal zone, two plates (8) jointly deformed - disk blanks and blade shanks (9) with mutual penetration (mixing) of the metal due to the development of grain-boundary slippage, which makes it possible to obtain a homogeneous (monolithic) microstructure. After deformation, the formed blade disk with blades was removed from the stamp by breaking ceramic inserts (10) between the blades. The study of the microstructure showed that the disk with blades has a uniform microstructure with a grain size of 5-10 microns. Sectional heat treatment of a blade with blades was carried out by heating the central part to a temperature above 900 ° C to obtain a gradient microstructure along the cross section of the disk, which makes it possible to adjust the properties and obtain the necessary complex of physicomechanical properties of the blades (high fatigue strength with acceptable heat resistance). An increase in the heat-resistant properties in the central part of the disk is possible due to the production of the plate microstructure of both the α and β phases during sectional heat treatment.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010144983/02A RU2450883C1 (en) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | Method of fabricating discs with ''blisk''-type vanes and mould to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010144983/02A RU2450883C1 (en) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | Method of fabricating discs with ''blisk''-type vanes and mould to this end |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2450883C1 true RU2450883C1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010144983/02A RU2450883C1 (en) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | Method of fabricating discs with ''blisk''-type vanes and mould to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2450883C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU198324U1 (en) * | 2020-02-10 | 2020-07-02 | Анна Сергеевна Скобелева | Isothermal die die |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4074559A (en) * | 1975-11-25 | 1978-02-21 | United Technologies Corporation | Forging method |
US4312211A (en) * | 1979-11-01 | 1982-01-26 | United Technologies Corporation | Forging method and apparatus |
RU2186261C1 (en) * | 2001-11-06 | 2002-07-27 | ЗАО "Интерневмаш" | Method of making welded impeller of centrifugal compressor |
RU2219012C1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" | Method of production of axial diagonal articles like wheels with blades |
RU2276635C1 (en) * | 2004-11-25 | 2006-05-20 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Rotors manufacturing process |
-
2010
- 2010-11-03 RU RU2010144983/02A patent/RU2450883C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4074559A (en) * | 1975-11-25 | 1978-02-21 | United Technologies Corporation | Forging method |
US4312211A (en) * | 1979-11-01 | 1982-01-26 | United Technologies Corporation | Forging method and apparatus |
RU2186261C1 (en) * | 2001-11-06 | 2002-07-27 | ЗАО "Интерневмаш" | Method of making welded impeller of centrifugal compressor |
RU2219012C1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" | Method of production of axial diagonal articles like wheels with blades |
RU2276635C1 (en) * | 2004-11-25 | 2006-05-20 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Rotors manufacturing process |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU198324U1 (en) * | 2020-02-10 | 2020-07-02 | Анна Сергеевна Скобелева | Isothermal die die |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102896267B (en) | Isothermal forging method of TC17 titanium alloy disc-shaped forge piece | |
JP2016529106A (en) | Manufacturing method of forged products and other processed products | |
CN108817875B (en) | Production method and production system of bevel gear | |
CN106670359B (en) | A kind of GH4169 alloy rings and preparation method thereof | |
JP2004337906A (en) | Method for producing elliptic shape annular body | |
CN102873166B (en) | Aircraft spherical shell isothermal forming method and device | |
US8256260B2 (en) | Near net shape forging process for compressor and turbine wheels and turbine spacer wheels | |
CN112872261A (en) | Forging method of titanium alloy flange plate forge piece | |
JP2558858B2 (en) | Hollow member forging device and method | |
CN112589021A (en) | Manufacturing method of IN718 alloy double-flange high-barrel casing ring piece | |
RU2374028C1 (en) | Production method of gas turbine engine disk | |
CN209773348U (en) | hot forging device | |
RU2450883C1 (en) | Method of fabricating discs with ''blisk''-type vanes and mould to this end | |
CN107598066A (en) | Backward extrusion die forging method for magnesium alloy hub | |
RU2382686C2 (en) | Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys | |
CN113510205A (en) | Die forging and roll forming method for high-temperature alloy special-shaped section flange disc-shaped part | |
RU2381083C1 (en) | Manufacturing method of scapular blanks | |
CN108213316B (en) | 2219 aluminum alloy large-cone-shaped pyramid annular forging manufacturing method | |
CN108015217B (en) | A kind of upsetting extrusion method of bimetallic material cavity liner | |
CN106391958A (en) | Method for manufacturing TC4 large-sized titanium alloy inclined tube-type die forged piece | |
CN202951751U (en) | Isothermal forming device of aircraft spherical shell | |
CN107695163B (en) | Nuclear island evaporator end socket integral stamping forming device and stamping forming method | |
RU2687524C1 (en) | Harrow discs making method | |
RU2486275C1 (en) | Method to produce ultra-fine grain blank of gte blade of titanium alloys | |
RU2315117C2 (en) | Method of deformation treatment of materials and device for realization of this method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121104 |