RU2468882C1 - METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS - Google Patents
METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468882C1 RU2468882C1 RU2011123363/02A RU2011123363A RU2468882C1 RU 2468882 C1 RU2468882 C1 RU 2468882C1 RU 2011123363/02 A RU2011123363/02 A RU 2011123363/02A RU 2011123363 A RU2011123363 A RU 2011123363A RU 2468882 C1 RU2468882 C1 RU 2468882C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heating
- deformation
- blank
- titanium alloys
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления методом горячего деформирования промежуточных заготовок из титановых сплавов, преимущественно предназначенных для изготовления роторных деталей авиадвигателей.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods of manufacturing by hot deformation of intermediate blanks from titanium alloys, mainly intended for the manufacture of rotor parts of aircraft engines.
Известен способ производства промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, включающий ковку слитка за несколько переходов при температуре β-области, промежуточную ковку прутка при температурах (α+β) и β-области, окончательное деформирование прутка при температурах (α+β)-области (Александров В.К. и др. Титановые сплавы. Полуфабрикаты из титановых сплавов. М.: ВИЛС, 1996, с.184-186).A known method for the production of intermediate billets from (α + β) -titanium alloys, including forging an ingot in several transitions at a temperature of the β-region, intermediate forging of the bar at temperatures (α + β) and β-region, the final deformation of the bar at temperatures (α + β) -regions (Aleksandrov V.K. et al. Titanium alloys. Semi-finished products from titanium alloys. M: VILS, 1996, p.184-186).
Недостатками известного способа являются структурная неоднородность из-за захолаживания металла в процессе ковки, неравномерность деформации и наличие зон затрудненной деформации.The disadvantages of this method are structural heterogeneity due to cooling of the metal during forging, uneven deformation and the presence of zones of difficult deformation.
Известен способ производства промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, включающий операцию деформирования слитка при температурах β-области и комбинированные операции деформирования заготовки при температурах (α+β) и β-областей (патент РФ №2266171, 2005 г.) - прототип.A known method for the production of intermediate preforms from (α + β) -titanium alloys, including the operation of deformation of the ingot at temperatures of the β-region and the combined operations of deformation of the workpiece at temperatures (α + β) and β-regions (RF patent No. 2266171, 2005) - prototype.
Недостатками известного способа являются неоднородность макроструктуры в пределах одного сечения, большое количество нагревов, особенно при окончательном деформировании при температурах (α+β)-области, что существенно снижает производительность процесса. Кроме того, для получения промежуточных заготовок по известному способу требуется кузнечно-прессовое оборудование значительной мощности, которое позволяет проводить всестороннюю ковку слитка при температурах (α+β)-области.The disadvantages of this method are the heterogeneity of the macrostructure within the same section, a large number of heatings, especially with the final deformation at temperatures of the (α + β) region, which significantly reduces the productivity of the process. In addition, to obtain intermediate blanks by a known method, forging and pressing equipment of significant power is required, which allows comprehensive forging of the ingot at temperatures of the (α + β) region.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа получения промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, позволяющего повысить производительность процесса, расширить парк используемого кузнечно-прессового оборудования, а также повысить однородность макро- и микроструктуры по всему объему изготавливаемого материала.The problem to which the invention is directed, is to develop a method for producing intermediate blanks from (α + β) -titanium alloys, which allows to increase the productivity of the process, expand the fleet of used forge-and-press equipment, and also increase the uniformity of macro- and microstructure throughout the volume of the material being manufactured .
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является получение промежуточных заготовок с однородной регламентированной структурой, уменьшение затрат за счет сокращения количества нагревов и кузнечных операций, снижение энергосиловых параметров деформирования.The technical result achieved by the implementation of the invention is to obtain intermediate blanks with a uniform regulated structure, reducing costs by reducing the number of heatings and blacksmithing operations, and reducing the energy-force deformation parameters.
Указанный технический результат достигается тем, в способе изготовления промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов, включающем комбинированные операции деформирования слитка при температурах β-области и операции деформирования заготовки при температурах (α+β) и β-областей, заготовку, предварительно деформированную после нагрева до температуры на 100÷200°C выше температуры полиморфного превращения, деформируют в заготовку квадратного сечения после ее нагрева до температуры на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения, проводят рекристаллизационную обработку методом нагрева до температуры на 50÷100°C выше температуры полиморфного превращения и осадки в торец с уковом 1,3÷1,4 и последующим охлаждением в воде, а окончательное деформирование заготовки в заданный размер осуществляют за несколько переходов с величиной однократного укова 1,5÷2,0 после нагрева заготовки до температуры на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения, при этом величина суммарного укова при окончательном деформировании составляет 5,0÷6,0.The specified technical result is achieved by the method of manufacturing intermediate preforms from (α + β) -titanium alloys, including the combined operations of the ingot deformation at temperatures of the β-region and the operations of deformation of the ingot at temperatures (α + β) and β-regions, the preform deformed after heating to a temperature of 100 ÷ 200 ° C above the temperature of the polymorphic transformation, deform into a square billet after heating to a temperature of 20 ÷ 60 ° C below the temperature of the polymorphic transformation, prov recrystallization treatment is carried out by heating to a temperature of 50 ÷ 100 ° C above the temperature of polymorphic transformation and precipitation to the end face with a draft of 1.3 ÷ 1.4 and subsequent cooling in water, and the final deformation of the workpiece to a predetermined size is carried out in several transitions with a single value yield 1.5 ÷ 2.0 after heating the workpiece to a temperature 20 ÷ 60 ° C below the temperature of the polymorphic transformation, while the total yield at the final deformation is 5.0 ÷ 6.0.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.
Ковка слитка в пруток при температуре β-области после нагрева на 100÷200°C выше температуры полиморфного превращения на первых проходах разрушает литую структуру. Первая ковка в (α+β)-области после нагрева заготовки на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения разрушает большеугловые границы зерен. Последующий нагрев заготовки, предварительно деформированной в (α+β)-области, на 50÷100°C выше температуры полиморфного превращения и дальнейшая деформация заготовки сопровождается рекристаллизацией с измельчением зерна.Forging an ingot into a bar at a temperature of the β-region after heating 100–200 ° C above the polymorphic transformation temperature in the first passes destroys the cast structure. The first forging in the (α + β) region after heating the billet 20–60 ° C below the polymorphic transformation temperature destroys the larger-angle grain boundaries. Subsequent heating of the preform preliminarily deformed in the (α + β) region is 50–100 ° C higher than the polymorphic transformation temperature and further deformation of the preform is accompanied by recrystallization with grain refinement.
По известному способу рекристаллизационную обработку проводят методом нагрева и протяжки, при этом осуществляется деформация преимущественно поверхностных слоев заготовки, что не позволяет равномерно проработать весь объем металла, в частности центральных слоев заготовки. Кроме того, при протяжке деформирование заготовки совершается поступательно, т.е. выполняется последовательное обжатие части объема металла, что приводит к снижению температуры и повышению сопротивления деформации материала, и, следовательно, вызывает различие температурно-скоростных параметров в начале и конце операции. Все указанные факторы не позволяют в полной мере стабилизировать получение однородной структуры по всему сечению и объему промежуточных заготовок, особенно крупногабаритных - диаметром свыше 300 мм.According to the known method, the recrystallization treatment is carried out by the method of heating and drawing, while the deformation is carried out mainly on the surface layers of the workpiece, which does not evenly work out the entire volume of the metal, in particular the central layers of the workpiece. In addition, during broaching, the workpiece is deformed progressively, i.e. sequential compression of a part of the volume of the metal is performed, which leads to a decrease in temperature and an increase in the resistance to deformation of the material, and, therefore, causes a difference in temperature and speed parameters at the beginning and end of the operation. All these factors do not allow to fully stabilize the production of a homogeneous structure over the entire cross section and volume of intermediate blanks, especially large ones, with a diameter of over 300 mm.
В отличие от прототипа рекристаллизационную обработку в предлагаемом изобретении осуществляют методом нагрева до температуры на 50÷100°C выше температуры полиморфного превращения и осадки заготовки квадратного сечения в торец с уковом 1,3÷1,4 и последующим охлаждением в воду.In contrast to the prototype, the recrystallization treatment in the present invention is carried out by heating to a temperature of 50 ÷ 100 ° C higher than the temperature of the polymorphic transformation and precipitation of the square billet in the end face with a quench of 1.3 ÷ 1.4 and subsequent cooling into water.
Проведение осадки позволяет равномерно и единовременно деформировать весь объем заготовки, сохранить однородность деформации без значительных изменений температурно-скоростных параметров процесса, что благоприятно влияет в дальнейшем на равномерность и стабильность размера получаемого макрозерна. Полученную после рекристаллизационной обработки структуру фиксируют с помощью быстрого охлаждения в воде.Conducting upsetting allows you to uniformly and simultaneously deform the entire volume of the workpiece, to preserve the uniformity of deformation without significant changes in the temperature and speed parameters of the process, which further favors uniformity and size stability of the obtained macrograin. The structure obtained after recrystallization treatment is fixed by rapid cooling in water.
Заготовка квадратного сечения по сравнению с заготовкой круглого сечения обладает большей устойчивостью и жесткостью, что позволяет значительно снизить бочкообразование при осадке и достигнуть однородности деформации.The blank of square section in comparison with the blank of circular cross section has greater stability and rigidity, which can significantly reduce barrel formation during draft and achieve uniformity of deformation.
Осадка с величиной укова менее 1,3 недостаточна для полной рекристаллизации и проработки всего объема заготовки. При величине укова более 1,4 возможно значительное бочкообразование на образующей поверхности заготовки, что приводит к необходимости проведения дополнительных кузнечных операций по выравниванию образующей поверхности.Sludge with an uk value of less than 1.3 is insufficient for complete recrystallization and study of the entire volume of the workpiece. When the size of the yoke is more than 1.4, significant barrel formation on the forming surface of the workpiece is possible, which leads to the need for additional forging operations to level the forming surface.
Окончательная деформация заготовки в (α+β)-области после нагрева заготовки на 20÷60°C ниже температуры полиморфного превращения с однократными уковами 1,5÷2,0 и суммарным уковом 5,0÷6,0 изменяет структуру металла на (α+β)-деформированную и приводит к разрушению большеугловых границ β-зерен, что обеспечивает формирование однородной мелкозернистой микроструктуры.The final deformation of the billet in the (α + β) region after heating the billet 20–60 ° C below the polymorphic transformation temperature with single bends 1.5–2.0 and a total bite of 5.0–6.0 changes the metal structure by (α + β) -deformed and leads to the destruction of high-angle boundaries of β-grains, which ensures the formation of a homogeneous fine-grained microstructure.
Величину единовременных уковов необходимо поддерживать в интервале значений 1,5÷2,0. При превышении величины укова значения 2,0 длительность операции ковки увеличивается, что приводит к существенным различиям температурно-скоростных параметров в процессе деформирования металла. В случае если величина укова менее 1,5, возрастает количество нагревов, следовательно, увеличивается размер α-фазы, что приводит к возрастанию уровня структурных шумов при проведении УЗК и возможному невыполнению условий спецификации.The value of one-time bites must be maintained in the range of 1.5 ÷ 2.0. When the magnitude of the stitch exceeds 2.0, the duration of the forging operation increases, which leads to significant differences in temperature and speed parameters in the process of metal deformation. If the magnitude of the draft is less than 1.5, the number of heatings increases, therefore, the size of the α phase increases, which leads to an increase in the level of structural noise during ultrasonic testing and possible non-fulfillment of specification conditions.
Величина суммарного укова при окончательном деформировании после нагрева до температур (α+β)-области составляет 5,0÷6,0. Окончательное деформирование с величиной суммарного укова менее 5 не позволяет получить заданный тип микроструктуры, в полной мере удовлетворяющий требованиям спецификации. Величина суммарного укова свыше 6,0 снижает общую эффективность процесса, увеличивая количество переходов без значительного изменения металлургического качества промежуточных заготовок.The value of the total bite during the final deformation after heating to temperatures of the (α + β) region is 5.0 ÷ 6.0. Final deformation with a total yield less than 5 does not allow to obtain a given type of microstructure that fully meets the requirements of the specification. The value of the total yield of more than 6.0 reduces the overall efficiency of the process, increasing the number of transitions without a significant change in the metallurgical quality of the intermediate billets.
Пример конкретного выполнения изобретенияAn example of a specific implementation of the invention
Слиток диаметром 940 мм, длиной 2500 мм и массой 8000 кг из сплава TA6V с температурой полиморфного превращения (Тпп) 1008°C нагревали до температуры β-области, равной 1150°C (на 142°C выше Тпп), проводили осадку и протяжку слитка с суммарным уковом 2,5. Далее после нагрева заготовки до температуры (α+β)-области 968°C (на 40°C ниже Тпп) осуществляли протяжку с величиной укова 1,5 на квадратное сечение стороной 650 мм и рубку заготовки на две равные части. После этого проводили рекристаллизационную обработку методом нагрева заготовок до температуры β-области, равной 1070°C (на 62°C выше Тпп) и проведением осадки с уковом 1,33 и последующим охлаждением заготовок в воде.An ingot with a diameter of 940 mm, a length of 2500 mm, and a mass of 8000 kg from a TA6V alloy with a polymorphic transformation temperature (T pp ) of 1008 ° C was heated to a temperature of the β-region equal to 1150 ° C (142 ° C higher than T pp ), precipitation was performed, and broach of an ingot with a total yield of 2.5. Then, after heating the billet to a temperature of the (α + β) region of 968 ° C (40 ° C lower than T pp ), broaching was carried out with a hook size of 1.5 per square section with a side of 650 mm and cutting the billet in two equal parts. After that, the recrystallization treatment was carried out by heating the preforms to a temperature of the β-region equal to 1070 ° C (62 ° C higher than T pp ) and carrying out precipitation with a yield of 1.33 and subsequent cooling of the preforms in water.
Далее выполняли нагрев заготовки до температуры 968°C (на 40°C ниже Тпп). Окончательное деформирование осуществляли через квадратное и восьмигранное сечение с уковами 1,93; 1,71; 1,77 за один переход (соответственно 1, 2, и 3 протяжки). После чего выполнили промежуточный структурный отжиг и последующую калибровку для получения кованой заготовки диаметром 350 мм. Суммарный уков после окончательного деформирования составил 5,84. Затем заготовки обточили на диаметр 330 мм, подвергли ультразвуковому контролю иммерсионным методом (диаметр плоскодонного отражателя 1,2 мм) и исследованию структуры. Полученные результаты исследований приведены в таблице.Next, the workpiece was heated to a temperature of 968 ° C (40 ° C below T pp ). The final deformation was carried out through a square and octagonal section with a yoke of 1.93; 1.71; 1.77 in one transition (1, 2, and 3 broaches, respectively). After that, an intermediate structural annealing and subsequent calibration were performed to obtain a forged billet with a diameter of 350 mm. The total yields after the final deformation amounted to 5.84. Then the workpieces were turned to a diameter of 330 mm, subjected to ultrasonic testing by the immersion method (diameter of a flat-bottom reflector 1.2 mm) and structural analysis. The obtained research results are given in the table.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления промежуточных заготовок, по сравнению с известным, позволяет улучшить качество металла в части получения регламентированной макро- и микроструктуры с сохранением уровня структурных шумов при ультразвуковом контроле обточенной заготовки, снизить затраты за счет уменьшения количества нагревов и кузнечных операций, а также позволяет применять для получения промежуточных заготовок из (α+β)-титановых сплавов оборудование меньшей мощности.Thus, the proposed method for the manufacture of intermediate billets, in comparison with the known one, allows to improve the quality of the metal in terms of obtaining a regulated macro- and microstructure while maintaining the level of structural noise during ultrasonic testing of the turned workpiece, to reduce costs by reducing the number of heating and forging operations, as well as allows to use equipment of lower power to obtain intermediate billets from (α + β) -titanium alloys.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123363/02A RU2468882C1 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123363/02A RU2468882C1 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2468882C1 true RU2468882C1 (en) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011123363/02A RU2468882C1 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468882C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563083C1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of manufacture of long-length work piece from titanium alloy |
| CN113182476A (en) * | 2021-04-28 | 2021-07-30 | 西部钛业有限责任公司 | Preparation method of high-strength TC11 titanium alloy forging |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145323A (en) * | 1982-02-22 | 1983-08-30 | Toshiba Corp | Forging method of titanium alloy |
| JPH1110270A (en) * | 1997-06-18 | 1999-01-19 | Daido Steel Co Ltd | Method for hot-forging alpha+beta type titanium alloy |
| RU2217260C1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-11-27 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | METHOD FOR MAKING INTERMEDIATE BLANKS OF α AND α TITANIUM ALLOYS |
| US20040089380A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-13 | Woodfield Andrew Philip | Method for fabricating an article of an alpha-beta titanium alloy by forging |
| RU2266171C1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-20 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО) | METHOD FOR MAKING INTERMEDIATE BLANK OF (α+β) TITANIUM ALLOYS |
| RU2314362C2 (en) * | 2005-12-09 | 2008-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | METHOD OF MANUFACTURE OF INTERMEDIATE BLANK FROM α- OR α+β-TITANIUM ALLOYS |
-
2011
- 2011-06-08 RU RU2011123363/02A patent/RU2468882C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145323A (en) * | 1982-02-22 | 1983-08-30 | Toshiba Corp | Forging method of titanium alloy |
| JPH1110270A (en) * | 1997-06-18 | 1999-01-19 | Daido Steel Co Ltd | Method for hot-forging alpha+beta type titanium alloy |
| RU2217260C1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-11-27 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | METHOD FOR MAKING INTERMEDIATE BLANKS OF α AND α TITANIUM ALLOYS |
| US20040089380A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-13 | Woodfield Andrew Philip | Method for fabricating an article of an alpha-beta titanium alloy by forging |
| RU2266171C1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-20 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО) | METHOD FOR MAKING INTERMEDIATE BLANK OF (α+β) TITANIUM ALLOYS |
| RU2314362C2 (en) * | 2005-12-09 | 2008-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | METHOD OF MANUFACTURE OF INTERMEDIATE BLANK FROM α- OR α+β-TITANIUM ALLOYS |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563083C1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of manufacture of long-length work piece from titanium alloy |
| CN113182476A (en) * | 2021-04-28 | 2021-07-30 | 西部钛业有限责任公司 | Preparation method of high-strength TC11 titanium alloy forging |
| CN113182476B (en) * | 2021-04-28 | 2023-10-13 | 西部钛业有限责任公司 | Preparation method of high-strength TC11 titanium alloy forging |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106756680B (en) | A kind of processing method of high-strength magnesium alloy small-sized bar | |
| CN106868436B (en) | Manufacturing method for producing high-temperature alloy GH4169 fine-grained bar through rapid-diameter forging combination | |
| CN109371344B (en) | Forging process of GH4169 alloy bar | |
| CN106363352B (en) | A kind of manufacturing process of high-strength aluminum alloy ring forging | |
| CN101927312B (en) | Method for processing TC4 titanium alloy into forged rings | |
| RU2025155C1 (en) | Method of manufacturing rolled products from non-ferrous metals | |
| CN109482796B (en) | Beta forging and heat treatment method of TC4 titanium alloy disc forging | |
| CN109454188A (en) | Ti55531 titanium alloy large size bar free forging method | |
| CN106890865B (en) | Major diameter AQ80M magnesium alloy cake materials squeeze forging and integrate forming technology | |
| CN105603346A (en) | Forging method for improving microstructure uniformity of TC18 titanium alloy bars | |
| RU2217260C1 (en) | METHOD FOR MAKING INTERMEDIATE BLANKS OF α AND α TITANIUM ALLOYS | |
| CN105506525A (en) | Preparation method of Ti2AlNb-based alloy large-size uniform fine-grain bar | |
| CN107999687A (en) | A kind of aluminium alloy vane forging and preparation method thereof | |
| CN107955893A (en) | A kind of method for forging and molding of aluminium alloy knuckle | |
| CN102989764A (en) | High-yield processing method of ultra-fine crystal magnesium alloy thin plate | |
| CN105861968B (en) | A kind of method of raising Al Cu series high-strength aluminum alloy ring mechanical properties | |
| RU2301845C1 (en) | Method of production of items from high-temperature wrought nickel alloy | |
| CN104550306A (en) | Method for producing strips for aluminum flat tubes for automobile radiator made of 3003 alloy by casting and rolling method | |
| CN105728631A (en) | Forging method for maraging steel disc-shaft integrated forged piece | |
| RU2468882C1 (en) | METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS | |
| CN107413998A (en) | A kind of preparation method of Nb47Ti alloys large scale rod bar | |
| RU2314362C2 (en) | METHOD OF MANUFACTURE OF INTERMEDIATE BLANK FROM α- OR α+β-TITANIUM ALLOYS | |
| RU2382686C2 (en) | Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys | |
| RU2644714C2 (en) | Method for manufacturing rods of titanium based alloys | |
| RU2371512C1 (en) | Method of product receiving from heatproof nickel alloy |