RU2464142C1 - Method of machining part blanks made from refractory nickel alloys prior to jointing them by soldering-welding - Google Patents
Method of machining part blanks made from refractory nickel alloys prior to jointing them by soldering-welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464142C1 RU2464142C1 RU2011111305/02A RU2011111305A RU2464142C1 RU 2464142 C1 RU2464142 C1 RU 2464142C1 RU 2011111305/02 A RU2011111305/02 A RU 2011111305/02A RU 2011111305 A RU2011111305 A RU 2011111305A RU 2464142 C1 RU2464142 C1 RU 2464142C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- workpieces
- temperature
- degree
- welding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к изготовлению паяно-сварных изделий из жаропрочных никелевых сплавов, работающих в интервале температур от -253°C до +900°C, в частности заготовок из сплава ЭК-61.The invention relates to the field of power engineering, namely to the manufacture of brazed-welded products from heat-resistant nickel alloys operating in the temperature range from -253 ° C to + 900 ° C, in particular blanks made of alloy EK-61.
Известен способ получения изделия из деформируемого жаропрочного никелевого сплава, который включает в себя вакуумно-индукционную выплавку, получение заготовки под деформацию, гомогенизирующий отжиг, предварительную деформацию, окончательную деформацию с получением изделия. Гомогенизирующий отжиг проводят в четыре ступени. Нагрев под предварительную и окончательную деформацию проводят в две ступени. Предварительную деформацию осуществляют с суммарной степенью деформации 25-30%, окончательную деформацию - с суммарной степенью деформации 30-50%. Введение ступенчатого гомогенизирующего отжига, предварительной и окончательной деформации с заявленными режимами обеспечивает понижение напряжения течения на 42-45% и повышение выхода годного на 11-15%.A known method of obtaining products from a deformable heat-resistant nickel alloy, which includes vacuum induction smelting, obtaining a workpiece for deformation, homogenizing annealing, preliminary deformation, final deformation to obtain the product. Homogenizing annealing is carried out in four stages. Heating for preliminary and final deformation is carried out in two stages. Preliminary deformation is carried out with a total degree of deformation of 25-30%, final deformation - with a total degree of deformation of 30-50%. The introduction of stepwise homogenizing annealing, preliminary and final deformation with the declared modes provides a decrease in flow stress by 42-45% and an increase in yield by 11-15%.
Изделия, полученные предлагаемым способом, имеют повышенный ресурс и надежность (RU №2387733, 2000).Products obtained by the proposed method have an increased resource and reliability (RU No. 2387733, 2000).
Известен способ изготовления двухслойных паяных конструкций из деталей дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе и высокотеплопроводного металла. Способ включает в себя предварительную термическую обработку деталей из сплава на никелевой основе - закалку и ступенчатое старение, сборку конструкций с размещением припоя, пайку в защитной атмосфере и последующее охлаждение. При этом в качестве высокотеплопроводного металла используют серебро. В процессе термообработки закалку деталей из сплава на никелевой основе производят при температуре 1000°C, ступенчатое старение производят сначала при температуре 740°C, а затем при 650°C. Перед пайкой производят изотермическую выдержку при 650°C. Пайку производят при 775°C. В описанном способе достигается рост пластичности в температурном интервале плавления припоя, а в конструкции исключено появление трещин и разрушений. Эта технология термообработки и пайки позволяет изготовить конструкцию с повышенными механическими и эксплуатационными свойствами. Разрушения конструкции в экстремальных условиях эксплуатации не наблюдалось (RUA known method of manufacturing a two-layer soldered structures from parts of a dispersion hardening alloy based on nickel and a highly heat-conducting metal. The method includes preliminary heat treatment of nickel-based alloy parts — quenching and step aging, assembly of structures with placement of solder, soldering in a protective atmosphere, and subsequent cooling. In this case, silver is used as a highly heat-conducting metal. In the heat treatment process, the nickel-base alloy parts are quenched at a temperature of 1000 ° C, stepwise aging is carried out first at a temperature of 740 ° C, and then at 650 ° C. Before soldering, isothermal exposure at 650 ° C. Soldering is carried out at 775 ° C. In the described method, an increase in ductility is achieved in the temperature range of melting of the solder, and the appearance of cracks and fractures is excluded in the design. This technology of heat treatment and soldering allows you to make a design with improved mechanical and operational properties. Structural failure under extreme operating conditions was not observed (RU
№2169646, 1999).No. 2169646, 1999).
Наиболее близким аналогом является способ обработки заготовок деталей, который включает в себя соединение первого несущего элемента конструкции, состоящего из деталей, выполненных из мартенситно-стареющей стали, сваркой, заварку их торцов пайкой, причем пайка производится с предварительным нагревом конструкции, а нагрев производят с изотермической выдержкой. Причем пайку осуществляют в атмосфере инертного газа при температуре 1150-1250°C. Охлаждение конструкции после пайки производят потоком инертного газа и подвергают закалке с температуры 950-1050°C, затем во второй несущий элемент конструкции, включающий детали, изготовленные из жаропрочного сплава на основе никеля, запрессовывают серебряное кольцо и осуществляют соединение их пайкой в атмосфере инертного газа с последующим охлаждением на воздухе. Затем паяно-сварную конструкцию обрабатывают холодом и подвергают отпуску при 220-290°C и охлаждению на воздухе. Описанный способ термообработки и пайки позволяет изготовить конструкцию с достаточно высокими механическими характеристиками, обеспечивающими ее высокую работоспособность в условиях повышенных температур, давления и вибрации (RU №2184022, 2000).The closest analogue is a method for processing workpieces of parts, which includes joining the first bearing structural member, consisting of parts made of maraging steel, welding, welding their ends by brazing, and brazing is carried out with preliminary heating of the structure, and heating is carried out with isothermal shutter speed. Moreover, the soldering is carried out in an inert gas atmosphere at a temperature of 1150-1250 ° C. The structure is cooled after brazing by an inert gas flow and quenched from 950-1050 ° C, then a silver ring is pressed into a second structural element, which includes parts made of a heat-resistant nickel-based alloy, and connected by brazing in an inert gas atmosphere with subsequent cooling in air. Then the brazed-welded structure is treated with cold and subjected to tempering at 220-290 ° C and cooling in air. The described method of heat treatment and soldering allows you to make a design with a sufficiently high mechanical characteristics, ensuring its high performance in conditions of elevated temperatures, pressure and vibration (RU No. 2184022, 2000).
К недостаткам следует отнести то, что после горячей деформации заготовок в однофазной области и последующей термообработки формируется крупнозернистая структура и при последующих операциях сварки и термообработки образуются межкристаллитные трещины в зонах термического влияния, а в процессе пайки происходит разрушение по механизму жидкокристаллического охрупчивания. При реализации способов предусмотрена термообработка заготовок под сварку, что усложняет технологический процесс. Усложнение технологического процесса приводит к потерям во времени в процессе обработки заготовок элементов конструкции, в повышении вероятности образования трещин, в необходимости их удаления, подварки швов, проведения дополнительного контроля.The disadvantages include the fact that after hot deformation of the workpieces in the single-phase region and subsequent heat treatment, a coarse-grained structure is formed and, during subsequent operations of welding and heat treatment, intergranular cracks form in the heat-affected zones, and in the process of soldering, fracture occurs by the liquid crystal embrittlement mechanism. When implementing the methods, heat treatment of workpieces for welding is provided, which complicates the process. The complexity of the process leads to time losses during the processing of workpieces of structural elements, increasing the likelihood of cracking, the need to remove them, weld seams, and additional control.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является то, что в конструкции из жаропрочного сплава сложной конфигурации в результате созданного технического решения формируется мелкозернистая структура. Это позволяет значительно уменьшить склонность к трещинообразованию в процессе сварки, пайки и термообработки конструкции за счет уменьшения плотности зернограничных выделений упрочняющих фаз. Кроме того, при использовании заявленного технического решения конструкции сложной конфигурации имеют повышенные механические и усталостные характеристики при сохранении достаточно высокой пластичности. Также к задаче следует отнести упрощение технологического процесса и создание возможности исключения в нем необходимости проведения операций термообработки заготовок под сварку и после сварки для снятия сварочных напряжений.The problem to which the invention is directed, is that in the structure of a heat-resistant alloy of complex configuration, a fine-grained structure is formed as a result of the created technical solution. This can significantly reduce the tendency to crack formation during welding, brazing and heat treatment of the structure by reducing the density of grain boundary precipitates of the reinforcing phases. In addition, when using the claimed technical solution, structures of complex configuration have increased mechanical and fatigue characteristics while maintaining a sufficiently high ductility. Also, the task should include the simplification of the process and the creation of the possibility of eliminating the need for heat treatment of workpieces for welding and after welding to relieve welding stresses.
Техническими результатами при реализации изобретения, в частности, являются снижение вероятности образования трещин в конструкциях сложной конфигурации из жаропрочного сплава, повышение их прочности, надежности и долговечности. Многоступенчатая изотермическая деформация в двухфазной области и последующее замедленное охлаждение поковок деталей позволяют получить мелкозернистую структуру. Уменьшается плотность зернограничных выделений упрочняющих фаз, что значительно уменьшает склонность к трещинообразованию в процессе сварки, пайки и термообработки. Кроме того, в результате реализации изобретения повышаются механические и усталостные характеристики, при этом сохраняется достаточно высокая пластичность. К техническим результатам следует отнести также то, что в результате использования предлагаемого изобретения упрощается технологический процесс изготовления конструкций сложной конфигурации из жаропрочного сплава за счет исключения в технологическом процессе операций термообработки элементов конструкции под сварку и после сварки для снятия сварочных напряжений.The technical results in the implementation of the invention, in particular, are to reduce the likelihood of cracking in structures of complex configuration made of heat-resistant alloy, increase their strength, reliability and durability. Multistage isothermal deformation in a two-phase region and subsequent delayed cooling of the forgings of parts make it possible to obtain a fine-grained structure. The density of grain boundary precipitates of the hardening phases decreases, which significantly reduces the tendency to crack formation during welding, brazing and heat treatment. In addition, as a result of the invention, the mechanical and fatigue characteristics are increased, while a sufficiently high ductility is retained. The technical results should also include the fact that as a result of the use of the present invention, the technological process of manufacturing structures of complex configuration from a heat-resistant alloy is simplified due to the exclusion in the technological process of heat treatment of structural elements for welding and after welding to relieve welding stresses.
Влияние на достижение указанных технических результатов оказывают следующие существенные признаки: в способе обработки заготовок деталей, выполненных из жаропрочных никелевых сплавов, перед их соединением в паяно-сварную конструкцию, включающем изотермическую деформацию заготовок за два перехода, причем на первом переходе заготовки деформируют при температуре 0,5-0,7 Тпл со скоростями деформации έ в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1 и со степенью деформации ε в пределах от 20 до 90%, на втором переходе заготовки деформируют при температуре 0,5-0,7 Тпл со скоростью деформации έ в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1 и со степенью деформации ε в пределах от 20 до 90%, после каждого перехода заготовки охлаждают до температуры деформации до 500-600°C, а затем - на воздухе, где Тпл - температура плавления сплава заготовок элементов конструкции, έ - скорость деформации, ε - степень деформации. При обработке заготовок из никелевого сплава ЭК-61 первый переход изотермической деформации осуществляют в интервале температур 930-980°C со степенью деформации ε=30-35% и охлаждением с температуры деформации до 500-600°C в течение 1,0 ч, второй переход изотермической деформации заготовок осуществляют в интервале температур 930-980°C со степенью деформации ε=50-60% и охлаждением с температуры деформации до 500-600°C в течение 3,0 ч.The following essential features influence the achievement of the indicated technical results: in the method for processing workpieces of parts made of heat-resistant nickel alloys, before joining them into a brazed-welded structure, including isothermal deformation of the workpieces in two transitions, and at the first transition, the workpieces are deformed at a temperature of 0, 5-0.7 Tm with strain rates έ ranging from 2 × 10 -3 s -1 to 10 × 10 -3 s -1 and with a degree of deformation ε ranging from 20 to 90%; at the second transition, the workpieces are deformed at a temperature 0.5 -0.7 Tm with a strain rate έ ranging from 2 × 10 -3 s -1 to 10 × 10 -3 s -1 and with a degree of deformation ε ranging from 20 to 90%, after each transition, the workpieces are cooled to a strain temperature up to 500-600 ° C, and then in air, where Tm is the melting temperature of the alloy of the workpieces of the structural elements, έ is the strain rate, ε is the degree of deformation. When processing workpieces made of the EK-61 nickel alloy, the first isothermal deformation transition is carried out in the temperature range 930–980 ° C with the degree of deformation ε = 30–35% and cooling from the deformation temperature to 500–600 ° C for 1.0 h, the second the transition of isothermal deformation of the workpieces is carried out in the temperature range 930-980 ° C with a degree of deformation ε = 50-60% and cooling from the temperature of deformation to 500-600 ° C for 3.0 hours
Наибольший эффект при использовании изобретения достигается, когда перед соединением элементов конструкции сваркой производят изотермические деформации в два перехода, осуществляемые с малыми скоростями. Каждую горячую деформацию осуществляют с регламентируемой степенью деформации. После каждой изотермической деформации элементы конструкции охлаждают с контролируемой скоростью, а затем на воздухе. После чего производят сварку, затем соединение пайкой с последующей упрочняющей термообработкой, а именно когда первый переход изотермической деформации заготовок элементов конструкции из жаропрочного никелевого сплава осуществляют при температуре 0,5-0,7 Тпл. The greatest effect when using the invention is achieved when isothermal deformations are made in two transitions at low speeds before welding the structural elements. Each hot deformation is carried out with a regulated degree of deformation. After each isothermal deformation, structural elements are cooled at a controlled speed, and then in air. After that, welding is performed, then the connection is soldered, followed by hardening heat treatment, namely, when the first transition of isothermal deformation of the workpieces of structural elements from heat-resistant nickel alloy is carried out at a temperature of 0.5-0.7 T.
Скорость деформации ε в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1. Степень деформации ε в пределах от 20 до 90%. Второй переход изотермической деформации заготовок осуществляют при температуре 0,5-0,7 Тпл. Скорость деформации ε в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1. Степень деформации ε в пределах от 20 до 90%. При этом термообработка после сварки для снятия сварочных напряжений не выполняется. А также, в частности, для сплава ЭК61, в том случае, когда первый переход изотермической деформации заготовок осуществляют при температуре 930-980°C при нагревании в печи перед деформацией в течение 2 часов. Степень деформации ε=30-35%. Замедленное охлаждение 1,0 час, далее на воздухе. Второй переход изотермической деформации заготовок осуществляют при температуре 930-980°C при нагревании в печи перед деформацией в течение 1,5 часов. Степень деформации ε=50-60%. Замедленные охлаждение в течение 3,0 часов. Далее на воздухе.The strain rate ε ranges from 2 × 10 −3 s −1 to 10 × 10 −3 s −1 . The degree of deformation ε ranges from 20 to 90%. The second transition of the isothermal deformation of the workpieces is carried out at a temperature of 0.5-0.7 Tm. The strain rate ε ranges from 2 × 10 −3 s −1 to 10 × 10 −3 s −1 . The degree of deformation ε ranges from 20 to 90%. In this case, heat treatment after welding to relieve welding stresses is not performed. And also, in particular, for the EK61 alloy, in the case when the first transition of the isothermal deformation of the workpieces is carried out at a temperature of 930-980 ° C when heated in a furnace before deformation for 2 hours. The degree of deformation ε = 30-35%. Slow cooling 1.0 hour, then in the air. The second transition of the isothermal deformation of the workpieces is carried out at a temperature of 930-980 ° C when heated in a furnace before deformation for 1.5 hours. The degree of deformation ε = 50-60%. Slow cooling for 3.0 hours. Further in the air.
В результате использования предложенного технического решения обработки заготовок деталей, выполненных из жаропрочных никелевых сплавов, перед их соединением в паяно-сварную конструкцию не требуется термообработка заготовок под сварку, что упрощает технологический процесс, на поверхности и внутри конструкции исключается наличие трещин. Формируется мелкозернистая структура за счет уменьшения плотности зернограничных выделений упрочняющих фаз, которая позволяет значительно уменьшить склонность к трещинообразованию в процессе сварки, пайки и термообработки конструкции. Повышенные механические и усталостные характеристики при сохранении достаточно высокой пластичности конструкции сложной конфигурации достигаются за счет получения мелкозернистой рекристаллизованной структуры при использовании заявленного технического решения.As a result of the use of the proposed technical solution for processing workpieces of parts made of heat-resistant nickel alloys, prior to joining them in a brazed-welded structure, heat treatment of the workpieces for welding is not required, which simplifies the process, and there are no cracks on the surface and inside the structure. A fine-grained structure is formed due to a decrease in the density of grain-boundary precipitates of the hardening phases, which can significantly reduce the tendency to crack formation during welding, soldering and heat treatment of the structure. Increased mechanical and fatigue characteristics while maintaining a sufficiently high ductility of a complex configuration are achieved by obtaining a fine-grained recrystallized structure using the claimed technical solution.
Способ обработки заготовок деталей, выполненных из жаропрочных никелевых сплавов, перед их соединением в паяно-сварную конструкцию заключается в следующем.A method for processing workpieces of parts made of heat-resistant nickel alloys before joining them in a brazed-welded structure is as follows.
Для изготовления паяно-сварных конструкций сложной конфигурации из жаропрочных никелевых сплавов, обладающих свойствами достаточно высокой пластичности с повышенными механическими и усталостными характеристиками и со значительно уменьшенной склонностью к трещинообразованию, изготавливается конструкция по технологии, которая обеспечивает формирование мелкозернистой структуры за счет уменьшения плотности зернограничных выделений упрочняющих фаз следующим образом. Заготовку подвергают изотермической деформации, затем охлаждению и повторно в этой последовательности, то есть неоднократно. Причем каждую изотермическую деформацию осуществляют с экспериментально определенной и установленной степенью деформации. После каждой изотермической деформации заготовки элементов конструкции охлаждают с контролируемой скоростью, а затем на воздухе. Только после этого производят их соединение сваркой. А затем осуществляют соединения пайкой. Операции закалки под сварку и после сварки отсутствуют, что обеспечивает получение гарантированной мелкозернистой структуры, позволяет исключить трещины в околошовной зоне технологического шва.For the manufacture of brazed-welded structures of complex configuration from heat-resistant nickel alloys with sufficiently high ductility properties with improved mechanical and fatigue characteristics and with a significantly reduced tendency to crack formation, a structure is manufactured using technology that provides the formation of a fine-grained structure by reducing the density of grain-boundary precipitates of strengthening phases in the following way. The workpiece is subjected to isothermal deformation, then cooling and repeatedly in this sequence, that is, repeatedly. Moreover, each isothermal deformation is carried out with an experimentally determined and established degree of deformation. After each isothermal deformation, the workpieces of the structural elements are cooled at a controlled speed, and then in air. Only after that they are connected by welding. And then the connections are made by soldering. There are no hardening operations for welding and after welding, which ensures a guaranteed fine-grained structure, eliminates cracks in the heat-affected zone of the technological seam.
Наибольший эффект при использовании изобретения достигается при следующих технологических режимах. Первый переход изотермической деформации заготовок элементов конструкции из жаропрочного никелевого сплава осуществляют при температуре 0,5-0,7 Тпл со скоростями деформации έ в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1 и со степенью деформации ε в пределах от 20 до 90%, где Тпл - температура плавления сплава заготовок элементов конструкции; έ - скорость деформации; ε - степень деформации. Затем следует замедленное охлаждение. Далее производят второй переход изотермической деформации заготовок. Он осуществляется при температуре 0,5-0,7 Тпл с скоростями деформации έ в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1 и со степенью деформации ε в пределах от 20 до 90%. Затем охлаждают с контролируемой скоростью, потом на воздухе. Только после двух описанных технологических процессов производят соединение элементов конструкции сваркой. А затем после сварки осуществляют соединения пайкой с последующей термообработкой на требуемый уровень механических свойств. При этом после каждой горячей деформации заготовок деталей конструкции осуществляют их медленное охлаждение с температуры горячей деформации до 500-600°C, а затем охлаждают на воздухе.The greatest effect when using the invention is achieved with the following process conditions. The first transition of isothermal deformation of workpieces of structural elements made of heat-resistant nickel alloy is carried out at a temperature of 0.5-0.7 Tm with deformation rates έ ranging from 2 × 10 -3 s -1 to 10 × 10 -3 s -1 and with a degree of deformation ε in the range from 20 to 90%, where Tm is the melting temperature of the alloy of the workpieces of structural elements; έ is the strain rate; ε is the degree of deformation. Then slow cooling follows. Next, a second transition of isothermal deformation of the workpieces is performed. It is carried out at a temperature of 0.5-0.7 Tm with strain rates έ ranging from 2 × 10 -3 s -1 to 10 × 10 -3 s -1 and with a degree of deformation ε ranging from 20 to 90%. Then cooled at a controlled speed, then in air. Only after the two described technological processes, the elements of the structure are joined by welding. And then, after welding, connections are made by soldering, followed by heat treatment to the required level of mechanical properties. Moreover, after each hot deformation of the workpieces of structural parts, they are slowly cooled from the temperature of hot deformation to 500-600 ° C, and then cooled in air.
Кроме описанных технологических режимов могут представлять практический интерес температурные режимы изотермической деформации и охлаждения заготовок после нее. При частном случае выбранного температурного режима изотермической деформации и охлаждения следует указать на временные показатели для получения ожидаемого эффекта при изменяемых значениях степени деформации. Температурный режим изотермической деформации и охлаждения заготовок после нее влияет на интенсивность протекания процесса рекристаллизации и роста зерна, а именно при первом переходе изотермической деформации заготовок элементов конструкции из жаропрочного никелевого сплава осуществляют при температуре 0,5-0,7 Тпл со скоростями деформации έ в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1 и со степенью деформации ε в пределах от 20 до 90%, второй переход изотермической деформации заготовок осуществляют при температуре 0,5-0,7 Тпл со скоростями деформации έ в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1 и со степенью деформации ε в пределах от 20 до 90%, где Тпл - температура плавления сплава заготовок элементов конструкции, έ - скорость деформации, ε - степень деформации. После каждого перехода изотермической деформации заготовки подвергаются замедленному охлаждению с контролируемой скоростью, а затем на воздухе.In addition to the described technological conditions, temperature conditions of isothermal deformation and cooling of workpieces after it can be of practical interest. In the particular case of the selected temperature regime of isothermal deformation and cooling, one should indicate the temporal indicators to obtain the expected effect with variable values of the degree of deformation. The temperature regime of isothermal deformation and cooling of preforms after it affects the intensity of the process of recrystallization and grain growth, namely, at the first transition of isothermal deformation of preforms of structural elements made of heat-resistant nickel alloy, they are carried out at a temperature of 0.5-0.7 Tm with strain rates έ within from 2 × 10 -3 s -1 to 10 × 10 -3 s -1 and with a degree of deformation ε ranging from 20 to 90%, the second transition of isothermal deformation of the workpieces is carried out at a temperature of 0.5-0.7 Tm with strain rates έ in the range from 2 × 10 −3 s −1 to 10 × 10 −3 s −1 and with the degree of deformation ε in the range from 20 to 90%, where Tm is the melting temperature of the alloy of workpieces of structural elements, έ is the strain rate, ε - degree of deformation. After each transition of isothermal deformation, the workpieces are subjected to delayed cooling at a controlled speed, and then in air.
Для реализации заявленного способа необходимо выполнение последовательности действий и режимов, представленных выше. Для наглядности может быть описан его пример, в котором используется жаропрочный деформируемый никелевый сплав ЭК61-ИД. Заготовку элемента конструкции из этого сплава перед деформацией нагревают в электропечи при температуре 980°C. После этого следует первая деформация методом прямой осадки в заготовку на заданный размер единичным обжатием со степенью деформации не менее 30-35% в установке изотермического деформирования, установленной на гидравлическом прессе и нагретой до температуры 920°C. После осадки охлаждение заготовок производится в термостате до температуры 500-600°C. Затем остывание заготовок на воздухе. Скорость деформации έ выдерживается в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1. Затем снова нагревают заготовку в электропечи при 980°C и вторично осаживают ее на заданный размер единичным обжатием со степенью деформации не менее 50-60% на гидравлическом прессе в изотермическом блоке, нагретом до температуры 920°C. Охлаждение заготовки производят в термостате до температуры 500-600°C. Затем остывание на воздухе. Скорость деформации έ в пределах от 2×10-3 с-1 до 10×10-3 с-1. После этого производят механическую обработку деталей и их соединение сваркой. Термообработка после сварки для снятия сварочных напряжений не выполняется. Затем осуществляют соединение элементов конструкции пайкой с последующей термообработкой на заданный уровень механических свойств. В результате обработанные и соединенные элементы конструкции получаются с мелкозернистой рекристаллизованной структурой. Данная технология позволяет получить гарантированную мелкозернистую структуру не крупнее 5 балла (реально 7-8 баллов) по шкале ГОСТ 5839, при этом исключаются наличие межкристаллических трещин в околошовной зоне технологического шва и растрескивание паяной сборной единицы по механизму жидкометаллического охрупчивания. Следует обратить внимание на то, что режим изотермической деформации и последующего охлаждения заготовок влияет на интенсивность протекания процесса рекристаллизации и роста зерна. Возможна неоднократная изотермическая деформация в иных, входящих в заявляемые пределы, режимах для заготовок других марок, однако, следует обратить внимание на то, что после каждой горячей деформации заготовок элементов конструкции осуществляют замедленное охлаждение с контролируемой скоростью, а затем на воздухе. Для реализации способа необходим гидравлический пресс изотермической штамповки с усилием до 16 МН и более, изотермический блок с температурой нагрева штампов в рабочем пространстве до 1100°C, штамповый инструмент из жаропрочных материалов (плоские или фигурные бойки), электропечь для нагрева заготовок, термостат для замедленного охлаждения заготовок после деформации.To implement the claimed method, it is necessary to carry out the sequence of actions and modes presented above. For clarity, an example can be described in which the heat-resistant deformable wrought nickel alloy EK61-ID is used. The billet of a structural element of this alloy is heated in the electric furnace at a temperature of 980 ° C before deformation. This is followed by the first deformation by direct precipitation into the workpiece to a predetermined size by single compression with a degree of deformation of at least 30-35% in an isothermal deformation unit installed on a hydraulic press and heated to a temperature of 920 ° C. After precipitation, the workpieces are cooled in a thermostat to a temperature of 500-600 ° C. Then cooling the workpieces in air. The strain rate έ is maintained in the range from 2 × 10 −3 s −1 to 10 × 10 −3 s −1 . Then, the workpiece is again heated in an electric furnace at 980 ° C and re-precipitated to a predetermined size by a single compression with a degree of deformation of at least 50-60% on a hydraulic press in an isothermal block heated to a temperature of 920 ° C. The workpiece is cooled in a thermostat to a temperature of 500-600 ° C. Then cooling in air. The strain rate έ ranging from 2 × 10 -3 s -1 to 10 × 10 -3 s -1 . After that, the parts are machined and welded together. Post-weld heat treatment to relieve welding stresses is not performed. Then carry out the connection of structural elements by soldering, followed by heat treatment to a predetermined level of mechanical properties. As a result, the processed and connected structural elements are obtained with a fine-grained recrystallized structure. This technology allows you to get a guaranteed fine-grained structure no larger than 5 points (actually 7-8 points) on the GOST 5839 scale, while excluding the presence of intercrystalline cracks in the heat-affected zone of the technological seam and cracking of the soldered assembly unit by the liquid metal embrittlement mechanism. It should be noted that the mode of isothermal deformation and subsequent cooling of the workpieces affects the intensity of the process of recrystallization and grain growth. Repeated isothermal deformation is possible in other modes falling within the claimed limits for workpieces of other grades, however, attention should be paid to the fact that after each hot deformation of workpieces of structural elements, slow cooling is carried out at a controlled speed, and then in air. To implement the method, a hydraulic press of isothermal stamping with a force of up to 16 MN or more, an isothermal block with a temperature of heating stamps in the working space up to 1100 ° C, a stamping tool made of heat-resistant materials (flat or figured strikers), an electric furnace for heating billets, a thermostat for slow motion are required cooling workpieces after deformation.
Таким образом, использование в способе в два этапа изотермической деформации деталей с контролируемыми заданными скоростями деформации, степенью деформации, временем охлаждения, не требует термической обработки заготовок под сварку и после сварки для снятия сварочных напряжений, обеспечивает при изготовлении деталей мелкозернистую структуру, значительно уменьшает склонность к трещинообразованию в процессе сварки и пайки. При этом в процессе эксплуатации конструкций обеспечивается их более высокая работоспособность в условиях повышенных температур, давления и вибраций. Изготовленные предложенным способом конструкции имеют повышенные механические и усталостные характеристики при сохранении высокой пластичности. Кроме того, отсутствие операции закалки позволяет получить в заготовках гарантированную мелкозернистую структуру, исключить образование межкристаллических трещин в околошовной зоне технологических швов и растрескивание паяной сборочной единицы по механизму жидкокристаллического охрупчивания. При изготовлении предложенным способом паяно-сварных изделий из жаропрочных сплавов, работающих в интервале температур от -253°C до +900°C, происходит снижение вероятности образования трещин в конструкциях сложной конфигурации, повышение их прочности, надежности и долговечности. Представленная технология позволяет получить мелкозернистую структуру, уменьшается плотность зернограничных выделений упрочняющих фаз, что значительно уменьшает склонность к трещинообразованию в процессе сварки, пайки и термообработки. Кроме того, в результате реализации изобретения повышаются механические и усталостные характеристики, при этом сохраняется достаточно высокая пластичность. В результате использования предлагаемого изобретения упрощается технологический процесс изготовления конструкций сложной конфигурации из жаропрочного сплава за счет исключения операций термообработки элементов конструкции под сварку и после сварки.Thus, the use of isothermal deformation of parts in a two-stage method with controlled predetermined deformation rates, degree of deformation, cooling time, does not require heat treatment of the workpieces for welding and after welding to relieve welding stresses, provides a fine-grained structure in the manufacture of parts, significantly reduces the tendency to cracking during welding and soldering. At the same time, during the operation of structures, their higher performance is ensured under conditions of elevated temperatures, pressure and vibrations. The constructions made by the proposed method have increased mechanical and fatigue characteristics while maintaining high ductility. In addition, the absence of a hardening operation makes it possible to obtain a guaranteed fine-grained structure in the workpieces, to prevent the formation of intercrystalline cracks in the near-weld zone of technological seams and cracking of the soldered assembly unit by the liquid crystal embrittlement mechanism. When the proposed method is used to manufacture brazed-welded products from heat-resistant alloys operating in the temperature range from -253 ° C to + 900 ° C, there is a decrease in the likelihood of cracking in structures of complex configuration, an increase in their strength, reliability and durability. The presented technology makes it possible to obtain a fine-grained structure, the density of grain boundary precipitates of strengthening phases decreases, which significantly reduces the tendency to crack formation during welding, soldering and heat treatment. In addition, as a result of the invention, the mechanical and fatigue characteristics are increased, while a sufficiently high ductility is retained. As a result of the use of the present invention, the technological process of manufacturing structures of complex configuration from a heat-resistant alloy is simplified by eliminating the operations of heat treatment of structural elements for welding and after welding.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011111305/02A RU2464142C1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Method of machining part blanks made from refractory nickel alloys prior to jointing them by soldering-welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011111305/02A RU2464142C1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Method of machining part blanks made from refractory nickel alloys prior to jointing them by soldering-welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011111305A RU2011111305A (en) | 2012-09-27 |
| RU2464142C1 true RU2464142C1 (en) | 2012-10-20 |
Family
ID=47078185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011111305/02A RU2464142C1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Method of machining part blanks made from refractory nickel alloys prior to jointing them by soldering-welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2464142C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3141949A (en) * | 1962-11-09 | 1964-07-21 | Boeing Co | High fatigue life braze-welded joint |
| RU2106231C1 (en) * | 1996-09-05 | 1998-03-10 | Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко | Method for obtaining welded-soldered telescopic joint from alloy steels |
| RU2110383C1 (en) * | 1997-03-31 | 1998-05-10 | Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко | Method for producing braze-welded structures |
| RU2184022C2 (en) * | 2000-04-20 | 2002-06-27 | ОАО "Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. академика В.П. Глушко" | Method for making soldered and welded construction |
-
2011
- 2011-03-25 RU RU2011111305/02A patent/RU2464142C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3141949A (en) * | 1962-11-09 | 1964-07-21 | Boeing Co | High fatigue life braze-welded joint |
| RU2106231C1 (en) * | 1996-09-05 | 1998-03-10 | Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко | Method for obtaining welded-soldered telescopic joint from alloy steels |
| RU2110383C1 (en) * | 1997-03-31 | 1998-05-10 | Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко | Method for producing braze-welded structures |
| RU2184022C2 (en) * | 2000-04-20 | 2002-06-27 | ОАО "Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. академика В.П. Глушко" | Method for making soldered and welded construction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011111305A (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6057363B1 (en) | Method for producing Ni-base superalloy | |
| US6536110B2 (en) | Integrally bladed rotor airfoil fabrication and repair techniques | |
| CN107427896B (en) | The manufacturing method of Ni base superalloy | |
| JP4546318B2 (en) | Ni-based alloy member and manufacturing method thereof, turbine engine component, welding material and manufacturing method thereof | |
| EP0533918A1 (en) | Superalloy forging process and related composition. | |
| US5693159A (en) | Superalloy forging process | |
| EP3077558B1 (en) | Nickel-based alloy, method and use | |
| CN110520545B (en) | Heat treatment of nickel-based alloys such as alloy 282, alloys and components thereof | |
| RU2689307C9 (en) | Turbine rotor blade manufacturing method | |
| KR100187794B1 (en) | Super alloy forging process and related composition | |
| US7138020B2 (en) | Method for reducing heat treatment residual stresses in super-solvus solutioned nickel-base superalloy articles | |
| RU2610658C2 (en) | Method of manufacturing composite workpieces of disc-disc and disc-shaft type out of heat-resistant titanium and nickel alloys | |
| US5415712A (en) | Method of forging in 706 components | |
| RU2464142C1 (en) | Method of machining part blanks made from refractory nickel alloys prior to jointing them by soldering-welding | |
| JP6299344B2 (en) | Method for forging disc-shaped products | |
| CN1726297B (en) | Method for the production of a part having improved weldability and/or mechanical processability from an alloy | |
| US20190381559A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING A FORGED COMPONENT FROM A TiAl ALLOY AND COMPONENT PRODUCED THEREBY | |
| RU2768076C1 (en) | METHOD FOR HEAT TREATMENT OF CUCRZR BRONZE USED IN THE MANUFACTURE OF PRODUCTS WITH BERYLLIUM CLADDING AND BIMETALLIC COMPOUND CuCrZr/316L(N) | |
| Turner et al. | Press forging of superalloys | |
| Yoshimoto et al. | Improvement in Mechanical Properties of Ni-Base Superalloy Alloy 247 Using Hot | |
| RU2675326C1 (en) | Method of high-temperature soldering of parts from aluminum heat-strengthened alloys | |
| Tancret et al. | Properties, processability and weldability of a novel affordable creep resistant nickel base superalloy | |
| TW201522665A (en) | Austenitic alloy and method of making the same |