RU2563083C1 - Method of manufacture of long-length work piece from titanium alloy - Google Patents
Method of manufacture of long-length work piece from titanium alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563083C1 RU2563083C1 RU2014111545/02A RU2014111545A RU2563083C1 RU 2563083 C1 RU2563083 C1 RU 2563083C1 RU 2014111545/02 A RU2014111545/02 A RU 2014111545/02A RU 2014111545 A RU2014111545 A RU 2014111545A RU 2563083 C1 RU2563083 C1 RU 2563083C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- extrusion
- carried out
- bar
- matrix
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве длинномерных заготовок типа прутков и профилей из конструкционных титановых сплавов методом изотермической экструзии.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the production of long billets such as rods and profiles from structural titanium alloys by isothermal extrusion.
Уровень техникиState of the art
Прутки и профили являются одними из наиболее востребованных для изготовления деталей силового набора и крепежа планера. Поэтому при их производстве особое внимание уделяется формированию регламентированной мелкозернистой структуры, обеспечивающей высокий уровень механических свойств, а также снижению трудоемкости и повышению выхода годного на конечном изделии.Rods and profiles are one of the most popular for the manufacture of parts of the power set and glider fasteners. Therefore, in their production, special attention is paid to the formation of a regulated fine-grained structure that provides a high level of mechanical properties, as well as reducing labor intensity and increasing yield on the final product.
В настоящее время в промышленности применяются следующие способы получения полуфабрикатов (прутков и профилей) из конструкционных титановых сплавов: многопереходная горячая прокатка или ковка слитков с последующим холодным волочением на необходимый размер; ковка слитка на пруток в β- и (α+β)-области с последующим прессованием в (α+β)-области. Однако прокаткой и прессованием как правило получают заготовки большого диаметра, а процесс холодного волочения, включающий в себя многократные промежуточные отжиги, обладает высокой трудоемкостью изготовления.Currently, the following methods are used in industry for producing semi-finished products (rods and profiles) from structural titanium alloys: multi-junction hot rolling or forging of ingots with subsequent cold drawing to the required size; forging an ingot onto a bar in the β- and (α + β) -regions followed by pressing in the (α + β) -regions. However, rolling and pressing usually produce large-diameter workpieces, and the cold drawing process, including multiple intermediate annealing, has a high manufacturing complexity.
Из предшествующего уровня техники (патент US 7152448 B2, опубл. 26.12.2006) известен способ производства прутковых заготовок с ультрамелкозернистой структурой путем равноканального углового прессования (РКУП) по схеме «Конформ». Данный способ позволяет получать заготовки с ультрамелкозернистой структурой, которая обеспечивает высокий уровень механических свойств. Однако недостатками этого метода является необходимость в создании специального оборудования, низкая производительность процесса и целью РКУП является измельчение структуры без изменения поперечного сечения заготовки.From the prior art (patent US 7152448 B2, publ. 12/26/2006) there is a known method for the production of bar stocks with an ultrafine-grained structure by equal channel angular pressing (ECAP) according to the "Conform" scheme. This method allows to obtain blanks with ultrafine-grained structure, which provides a high level of mechanical properties. However, the disadvantages of this method are the need to create special equipment, low process productivity and the aim of ECAP is to grind the structure without changing the cross section of the workpiece.
Известен способ получения полуфабрикатов из титановых сплавов, включающий в себя операции выплавки слитков, нагрева заготовок в рекуперативных нагревательных колодцах, прокатки слитков на блюминге, прокатки блюмов в обжимной клети крупносортового стана, прокатки заготовок на конечный профиль в клетях крупносортового стана, резки заготовок на мерные длины и охлаждения заготовок (см. Титановые сплавы. Полуфабрикаты из титановых сплавов. Александров В.К., Аношкин Н.Ф., Белозеров А.П. - М.: ВИЛС, 1996, с.177-179). Этот способ позволяет получать полуфабрикаты из титановых сплавов на прокатном стане без применения специального оборудования. Несмотря на это, недостатками такого способа являются: невозможность получения требуемой структуры в промежуточной заготовке из-за того, что деформация на всех переходах проходит в β-области, а также большие потери металла при последующей резке и обточке из-за плохого качества поверхности и геометрии катаных прутков.A known method for producing semi-finished products from titanium alloys, including operations of smelting ingots, heating billets in recuperative heating wells, rolling ingots on blooming, rolling blooms in a crimping stand of a large mill, rolling blanks into a final profile in mill stands, cutting blanks to lengths and cooling workpieces (see. Titanium alloys. Semi-finished products from titanium alloys. Alexandrov V.K., Anoshkin N.F., Belozerov A.P. - M .: VILS, 1996, pp. 177-179). This method allows to obtain semi-finished products from titanium alloys on a rolling mill without the use of special equipment. Despite this, the disadvantages of this method are: the impossibility of obtaining the desired structure in the intermediate workpiece due to the fact that deformation at all transitions takes place in the β-region, as well as large metal losses during subsequent cutting and turning due to poor surface quality and geometry rolled rods.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, и взятым за прототип, является способ изготовления промежуточных заготовок из α и (α+β) титановых сплавов, представленный ОАО «ВСМПО-Ависма» (патент РФ №2217260, МКП B21J 1/04, опубл. 27.11.2003). Сущность известного изобретения заключается в следующем: производят ковку слитка на пруток за несколько переходов при температуре β-области, промежуточную ковку при температуре (α+β)-области с вытяжкой 1,25-1,75, причем на окончательных переходах ковку проводят с вытяжкой 1,25-1,35, что приводит к разрушению большеугловых границ β-зерен и равномерной структуре по всему сечению, и окончательное прессование при температуре (α+β)-области. Недостатком данного способа является невозможность получения заготовок небольшого диаметра (изобретение направлено на получение промежуточной заготовки диаметром 100-150 мм).Closest to the proposed invention, and taken as a prototype, is a method of manufacturing intermediate blanks from α and (α + β) titanium alloys, presented by JSC "VSMPO-Avisma" (RF patent No. 22117260, MKP B21J 1/04, publ. 27.11. 2003). The essence of the known invention is as follows: forging an ingot onto a bar in several transitions at a temperature of the β-region, intermediate forging at a temperature of the (α + β) region with a hood of 1.25-1.75, and at the final transitions, forging is carried out with a hood 1.25-1.35, which leads to the destruction of the large-angle boundaries of β-grains and a uniform structure over the entire cross section, and the final pressing at the temperature of the (α + β) region. The disadvantage of this method is the inability to obtain blanks of small diameter (the invention is directed to an intermediate blank with a diameter of 100-150 mm).
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение прутков и профилей с высокой вытяжкой (величина вытяжки 50-100).The technical problem, the solution of which the invention is directed, is to obtain rods and profiles with a high hood (the amount of hood 50-100).
Технический результат выражается в получении длинномерных заготовок с равномерной регламентированной мелкозернистой структурой (менее 10 мкм), в снижении трудоемкости изготовления за счет применения изотермической экструзии, а также в уменьшении количества операций.The technical result is expressed in obtaining long billets with uniformly regulated fine-grained structure (less than 10 microns), in reducing the complexity of manufacturing due to the use of isothermal extrusion, as well as in reducing the number of operations.
Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления длинномерных заготовок из титановых сплавов включает ковку или прокатку слитка на пруток в β-области c получением преутка, резку прутка на заготовки, промежуточную ковку при температуре (α+β)-области, механическую обработку заготовок, их нагрев до температуры (α+β)-области и деформирование, при этом деформирование заготовок осуществляют путем их экструдирования в матрице из жаропрочного никелевого сплава на прессе с получением прутка или профиля, механическую обработку заготовок производят путем их обтачивания с нарезанием на боковой поверхности продольных канавок или резьбы для смазки, на поверхность механически обработанных заготовок наносят смазку и помещают их в матрицу из жаропрочного никелевого сплава, а нагрев заготовок до температуры (α+β)-области производят вместе с указанной матрицей. The specified technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing long billets from titanium alloys includes forging or rolling an ingot into a bar in the β-region to obtain a path, cutting the bar into billets, intermediate forging at a temperature of the (α + β) region, machining the billets, heating them to a temperature of the (α + β) region and deforming, while deforming the workpieces by extruding them in a matrix of heat-resistant nickel alloy on a press to obtain a bar or profile, mechanical processing the preforms are rolled by grinding them by cutting on the lateral surface of the longitudinal grooves or threads for lubrication, grease is applied to the surface of the machined preforms and placed in a matrix of heat-resistant nickel alloy, and the preforms are heated to a temperature of the (α + β) region together with specified matrix.
Предпочтительно для экструдирования применяют неразъемную литую матрицу из жаропрочного никелевого сплава.It is preferable for extrusion to use a one-piece cast matrix made of heat-resistant nickel alloy.
Предпочтительно экструдирование осуществляют путем углового прессования.Preferably, the extrusion is carried out by angle pressing.
Предпочтительно экструдирование производят на гидравлическом прессе с нагревательной установкой.Preferably, the extrusion is carried out in a hydraulic press with a heating unit.
Предпочтительно экструдирование осуществляют с коэффициентом вытяжки более 50.Preferably, the extrusion is carried out with a drawing ratio of more than 50.
Предпочтительно экструдирование осуществляют со скоростью деформации 10-3 - 10-4 с-1.Preferably, the extrusion is carried out with a strain rate of 10-3 - 10-four from-one.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фигуре 1 представлена схема процесса получения профилей и прутков.The figure 1 presents a diagram of the process of obtaining profiles and rods.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Для изготовления заготовок применяют матрицу (фиг.1), например неразъемную литую матрицу из жаропрочного никелевого сплава с боковым отверстием, выполненным в форме профиля или прутка соответствующих размеров для выдавливания металла. Составная матрица (фиг.1) состоит из обоймы (1) и подпора (3). Нагретую до температуры экструзии исходную заготовку (4) помещают в составную матрицу, затем на заготовку устанавливают пресс-шайбу (2). Для получения экструдируемой заготовки (5) деформацию проводят в (α+β)-области, предпочтительно, при условии равенства температуры металла температуре матрицы с низкими скоростями деформирования для предотвращения деформационного разогрева. Процесс экструзии характеризуется высокой степенью вытяжки и отсутствием промежуточных отжигов, что сокращает количество необходимых операций при изготовлении заготовок.For the manufacture of billets, a matrix is used (Fig. 1), for example, an integral cast matrix made of heat-resistant nickel alloy with a side hole made in the form of a profile or a rod of appropriate dimensions for extruding metal. The composite matrix (figure 1) consists of a holder (1) and a backwater (3). Heated to the extrusion temperature of the original billet (4) is placed in a composite matrix, then a blank washer (2) is installed on the billet. To obtain an extrudable preform (5), deformation is carried out in the (α + β) region, preferably, provided that the metal temperature is equal to the matrix temperature with low deformation rates to prevent deformation heating. The extrusion process is characterized by a high degree of drawing and the absence of intermediate annealing, which reduces the number of necessary operations in the manufacture of blanks.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем:The essence of the invention is as follows:
Слиток из титанового сплава подвергают ковке или прокатке на пруток при температуре в β-области, что приводит к разрушению литой структуры слитка и формированию крупнозернистой структуры в деформированном полуфабрикате. Резку на мерные заготовки осуществляют, принимая в расчет геометрию матрицы и необходимую длину конечного полуфабриката. The titanium alloy ingot is forged or rolled at a temperature in the β-region, which leads to the destruction of the cast structure of the ingot and the formation of a coarse-grained structure in the deformed semi-finished product. Cutting to measured blanks is carried out, taking into account the geometry of the matrix and the required length of the final semi-finished product.
Мерные заготовки подвергают всесторонней ковке на прессе, например на гидравлическом прессе с нагревательной установкой, с возможностью регулировки скорости деформирования по схеме «осадка-протяжка» при температуре (α+β)-области. Прокованные мерные заготовки подвергают механической обработке до необходимого диаметра и наносят на цилиндрическую поверхность продольные канавки или резьбу. На обточенные заготовки наносят стеклосмазку по всей поверхности, помещают в литую матрицу из жаропрочного никелевого сплава и нагревают до температуры (α+β)-области. Процесс экструзии проходит на прессе, что позволяет получать мелкозернистую структуру с размером β-зерна менее 10 мкм и глобулярной α-фазой. Использование гидравлического пресса, оборудованного изотермическими установками, позволяет проводить экструзию при низких скоростях деформирования (0,05-0,1 мм/с). Особенностью процесса экструзии по данной схеме является смена направления деформирования (угловое прессование). Данный процесс экструзии является предпочтительным, но необязательным.Measured billets are subjected to comprehensive forging on a press, for example, on a hydraulic press with a heating system, with the possibility of adjusting the deformation rate according to the “draft-broach” scheme at a temperature of the (α + β) region. Forged measured billets are machined to the required diameter and longitudinal grooves or threads are applied to the cylindrical surface. Glass-lubricant is applied to the turned workpieces over the entire surface, placed in a cast matrix of heat-resistant nickel alloy and heated to the temperature of the (α + β) region. The extrusion process takes place on the press, which allows you to get a fine-grained structure with a β-grain size of less than 10 microns and a globular α-phase. The use of a hydraulic press equipped with isothermal plants allows extrusion at low deformation rates (0.05-0.1 mm / s). A feature of the extrusion process according to this scheme is a change in the direction of deformation (angular pressing). This extrusion process is preferred, but optional.
Пример осуществленияImplementation example
Слиток из сплава ВТ6 прокатали в β-области на пруток диаметром 100 мм. Далее была проведена обточка прутков на диаметр 90 мм. Прутки разрезали на мерные заготовки и нанесли канавки на их боковую поверхность в виде резьбы с шагом 1-2 мм с целью сохранения смазки в процессе прессования. Далее была проведена всесторонняя ковка заготовок на гидравлическом прессе в условиях изотермии в (α+β)-области на диаметр 65 мм с целью проработки структуры и повышения пластичности заготовки.An ingot of VT6 alloy was rolled in the β-region onto a bar with a diameter of 100 mm. Then the bars were turned to a diameter of 90 mm. The rods were cut into measured blanks and grooves were applied to their lateral surface in the form of a thread with a pitch of 1-2 mm in order to preserve the lubricant during pressing. Further, a comprehensive forging of workpieces was carried out on a hydraulic press under isothermal conditions in the (α + β) -region by a diameter of 65 mm in order to study the structure and increase the plasticity of the workpiece.
Полученные цилиндрические заготовки обточили на диаметр 60 мм и высоту 50 мм, поместили в литую матрицу из жаропрочного никелевого сплава и нагревали до определенных температур. Были проведены эксперименты при трех разных температурах: Tпп - 20°C, Tпп - 40°C и Tпп - 60°C.The resulting cylindrical workpieces were turned into a diameter of 60 mm and a height of 50 mm, placed in a cast matrix of heat-resistant nickel alloy and heated to certain temperatures. Experiments were conducted at three different temperatures: T pp - 20 ° C, T pp - 40 ° C and T pp - 60 ° C.
Далее проводилась экструзия заготовки на гидравлическом прессе, оборудованном изотермической установкой, на пруток диаметром 6 мм за одну операцию. Скорость деформирования составила 0,1 мм/с.Further, the billet was extruded on a hydraulic press equipped with an isothermal installation onto a bar with a diameter of 6 mm in one operation. The strain rate was 0.1 mm / s.
В результате работы получены полуфабрикаты из сплава ВТ6 длиной 3-5 м с диаметром 6 мм с регламентированной мелкозернистой структурой.As a result of the work, semi-finished products of VT6 alloy were obtained with a length of 3-5 m and a diameter of 6 mm with a regulated fine-grained structure.
Полученные результаты представлены в таблице 1.The results are presented in table 1.
Из таблицы видно, что по сравнению с прототипом предлагаемый способ изготовления длинномерных заготовок обеспечивает получение регламентированной структуры с размером зерна менее 10 мкм.The table shows that, compared with the prototype, the proposed method for the manufacture of long workpieces provides a regulated structure with a grain size of less than 10 microns.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014111545/02A RU2563083C1 (en) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | Method of manufacture of long-length work piece from titanium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014111545/02A RU2563083C1 (en) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | Method of manufacture of long-length work piece from titanium alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2563083C1 true RU2563083C1 (en) | 2015-09-20 |
Family
ID=54147663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014111545/02A RU2563083C1 (en) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | Method of manufacture of long-length work piece from titanium alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2563083C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017111643A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | Акционерное Общество "Чепецкий Механический Завод" (Ао Чмз) | Method for preparing rods from titanium-based alloys |
CN111014337A (en) * | 2019-12-01 | 2020-04-17 | 重庆金世利航空材料有限公司 | Preparation method of non-porous extruded titanium alloy pipe |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2217260C1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-11-27 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | METHOD FOR MAKING INTERMEDIATE BLANKS OF α AND α 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 |
RU2468882C1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS |
UA81692U (en) * | 2013-01-03 | 2013-07-10 | Запорожский Национальный Технический Университет | Method for producing of blank of titanium alloys for blades of gas-turbine engines |
-
2014
- 2014-03-26 RU RU2014111545/02A patent/RU2563083C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2217260C1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-11-27 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | METHOD FOR MAKING INTERMEDIATE BLANKS OF α AND α 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 |
RU2468882C1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS |
UA81692U (en) * | 2013-01-03 | 2013-07-10 | Запорожский Национальный Технический Университет | Method for producing of blank of titanium alloys for blades of gas-turbine engines |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017111643A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | Акционерное Общество "Чепецкий Механический Завод" (Ао Чмз) | Method for preparing rods from titanium-based alloys |
CN111014337A (en) * | 2019-12-01 | 2020-04-17 | 重庆金世利航空材料有限公司 | Preparation method of non-porous extruded titanium alloy pipe |
CN111014337B (en) * | 2019-12-01 | 2024-02-09 | 重庆金世利航空材料有限公司 | Preparation method of nonporous extruded titanium alloy pipe |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101422861B (en) | Accurate forming method of special-shape deep-hole type parts | |
CN104759850B (en) | A kind of aluminium alloy height barrier part processing technique | |
KR910009976B1 (en) | Method for manufacturing tubes | |
CN104438419A (en) | Forging forming process of high barrel-shaped aluminum alloy forged piece | |
RU2217260C1 (en) | METHOD FOR MAKING INTERMEDIATE BLANKS OF α AND α TITANIUM ALLOYS | |
US8256260B2 (en) | Near net shape forging process for compressor and turbine wheels and turbine spacer wheels | |
Sergey et al. | Influence of combined process “rolling-pressing” on microstructure and mechanical properties of copper | |
CN105603346A (en) | Forging method for improving microstructure uniformity of TC18 titanium alloy bars | |
WO2013098771A1 (en) | A method for manufacturing hollow shafts | |
RU2758045C1 (en) | Method for producing billets in the form of a bar from (a+b)-titanium alloys | |
CN108472703B (en) | Method for producing rods from titanium alloys | |
CN108213843A (en) | A kind of 2219 aluminum alloy C-shaped section rings process for manufacturing forging | |
CN104841792A (en) | Molding process of reverse cylinder workpiece having flange at end | |
RU2563083C1 (en) | Method of manufacture of long-length work piece from titanium alloy | |
RU2314362C2 (en) | METHOD OF MANUFACTURE OF INTERMEDIATE BLANK FROM α- OR α+β-TITANIUM ALLOYS | |
JP2005048278A (en) | Magnesium based alloy screw, and its production method | |
CN106862863A (en) | A kind of preparation processing method of the ultra-thin titanium alloy shell of great diameter and long | |
RU2560474C2 (en) | Method of continuous equal channel angular pressing of metal blanks in form of rod | |
RU2468114C1 (en) | Method to produce superplastic sheet from aluminium alloy of aluminium-lithium-magnesium system | |
RU2758737C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A FORGED WORKPIECE IN THE FORM OF A ROD FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS | |
RU2464116C1 (en) | Method of producing titanium round rods with ultrafine structure | |
CN110814249B (en) | Forming method of stainless steel long pipe forging | |
RU2468882C1 (en) | METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS | |
Naizabekov et al. | The Role of Preliminary Heat Treatment in the Formation of Ultrafine-Grained Structure in the Implementation of the Combined Process" Rolling-Equal Channel Angular Pressing" | |
RU2794154C1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING PIPE BLANKS FROM TITANIUM PSEUDO α-ALLOYS 5V AND 37 |