RU2589965C2 - Method of producing article from billet made of hard-to-deform metal or alloy - Google Patents
Method of producing article from billet made of hard-to-deform metal or alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2589965C2 RU2589965C2 RU2014133257/02A RU2014133257A RU2589965C2 RU 2589965 C2 RU2589965 C2 RU 2589965C2 RU 2014133257/02 A RU2014133257/02 A RU 2014133257/02A RU 2014133257 A RU2014133257 A RU 2014133257A RU 2589965 C2 RU2589965 C2 RU 2589965C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- stamp
- deformation
- temperature
- stamping
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изотермической штамповки заготовок. Оно может быть использовано для формообразования заготовок, получения изделий преимущественно из заготовок малого объема сложной формы, например, в виде лопаток из труднодеформируемых металлов или сплавов, например, титана и его сплавов.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to a method for isothermal stamping of blanks. It can be used to form blanks, to obtain products mainly from blanks of small volume of complex shape, for example, in the form of blades made of difficult to deform metals or alloys, for example, titanium and its alloys.
Известен способ формообразования изделий из малопластичного, труднодеформируемого металла (а.с. №186957, МПК В21D 22/02, от 06.01.84 г.) В раскрытый нагреватель устанавливают матрицу с заготовкой в ней и деформируемый металл. Нагревают их до заданной температуры. К основанию матрицы перемещают вверх щиток гидроцилиндра и устанавливают в корпус устройства для штамповки соосно с контейнером. При этом нагреватель, состоящий из двух полуцилиндрических секций, соединенных между собой шарнирно, размыкает нагретый формирующий инструмент (матрицу с деформирующим металлом), беспрепятственно проходит в контейнере, где деформируют по матрице заготовку за счет усилий со стороны штока. Затем усилие снимают и отштампованную деталь вместе с формующим инструментом с помощью выталкивателя размещают в контейнере в его верхней части, затем удаляют из контейнера.A known method of forming products from a low-plastic, hardly deformable metal (a.s. No. 186957, IPC B21D 22/02, dated January 6, 84). A matrix with a workpiece in it and a deformable metal are installed in the open heater. They are heated to a predetermined temperature. To the base of the matrix, the hydraulic cylinder shield is moved up and installed in the body of the device for stamping coaxially with the container. At the same time, the heater, which consists of two semi-cylindrical sections hinged together, opens the heated forming tool (matrix with deforming metal), passes unhindered in the container, where the workpiece is deformed through the matrix due to efforts from the rod side. Then the force is removed and the stamped part, together with the forming tool, is placed using the ejector in the container in its upper part, and then removed from the container.
Способ рассчитан на формирование из листового материала изделий и, следовательно, сложно качественно реализовать его для объемных заготовок, требующих большего времени для деформирования заготовки в матрице с получением объемного изделия. В качестве пуансона используют деформирующийся металл, который невозможно использовать в случае формообразования объемных труднодеформируемых заготовок и получения изделий сложной конфигурации, т.к. нагрет он до температуры заготовки и срабатывает больше в качестве смазки, а не пуансона.The method is designed to form products from sheet material and, therefore, it is difficult to qualitatively implement it for bulk blanks that require more time to deform the blank in the matrix to produce a bulk product. A deformable metal is used as a punch, which cannot be used in the case of the formation of volumetric hardly deformed billets and the production of products of complex configuration, because it is heated to the temperature of the workpiece and works more as a lubricant, rather than a punch.
Известен способ формообразования изделий (а.с. №535984 МПК В21D 22/02, от 07.01.75 г.), при котором заготовку помещают в инструментальную оснастку в мягкой оболочке, последнюю вакуумируют и подвергают термическому воздействию с помощью струи разогретого газа, которому задают давление, необходимое для деформирования заготовки.A known method of shaping products (and.with. No. 535984 MPK B21D 22/02, dated 01/07/75,), in which the workpiece is placed in tooling in a soft shell, the latter is vacuumized and subjected to thermal treatment using a jet of heated gas, which is set pressure required to deform the workpiece.
Способ имеет ограничение. Он реализуется для листовых заготовок, где достаточно использование невысокой температуры и давления для деформирования тонколистового материала. Способ энергоемок, требует к инструментальной оснастке использования мягкой оболочки и введение вакуума в сборку, что усложняет процесс штамповки. Он применим для одиночного варианта штамповки, сложен при использовании конвейерного варианта формообразования объемных заготовок, а также для формообразования объемных заготовок из высокотемпературных труднодеформируемых материалов, сложной конфигурации, переменного сечения (например, из титановой цилиндрической заготовки).The method has a limitation. It is implemented for sheet blanks, where the use of low temperature and pressure is sufficient to deform the sheet material. The method is energy-intensive, requiring tooling to use a soft shell and introducing a vacuum into the assembly, which complicates the stamping process. It is applicable for a single stamping option, complicated when using a conveyor variant of forming bulk blanks, as well as for forming bulk blanks from high-temperature difficult to deform materials, complex configuration, variable cross-section (for example, from a titanium cylindrical blank).
Известен способ изотермической штамповки (пат. №2459683, МПК B21J 5/02 от 25.02.11 г.), включающий нагрев заготовок до твердожидкого состояния, установку ее в нагретый штамп, деформирование в штампе и удаление готового изделия. Штамп используют в виде контейнера, с размещенными в нем двумя полуматрицами, пуансоном и выталкивателем. Штамп нагревают до температуры заготовки, находящейся в твердожидком состоянии. Полуматрицы после деформирования заготовки выталкивают из контейнера и производят интенсивное охлаждение детали до температуры, при которой ее материал находится в твердом состоянии. Затем полуматрицы размыкают относительно друг друга и удаляют готовое изделие. Способ позволяет штамповать объемные заготовки с получением изделия переменного сечения, сложной конфигурации из таких металлов, которые имеют низкую температуру деформации и легко деформируемые (алюминий и его сплавы, например корпуса буксы). Штамповка труднодеформируемых, высокотемпературных заготовок проблематична для получения точных изделий. Так, например, трудноформируемый титан в твердом состоянии сложно деформировать из объемной заготовки (например, прутковой формы) и получить изделие с повышенной точностью переменного сечения, сложного профиля (например, лопатки), т.к. необходимо вести раздельный нагрев заготовки и штампа, что приводит к резкому перепаду температуры как внутри полуматрицы, так и на поверхности заготовки в процессе заведения заготовки в полуматрицы. К тому же воздух попадает в участки с узким сечением, образуя воздушную подушку после помещения заготовки в матрицу, что не позволяет качественно и точно завершить формообразование изделия. Присутствие воздуха в матрице приведет к окислению поверхности заготовки, введению в нее газовой составляющей из окружающего пространства (например, в титановую заготовку), которая быстро поглощает газы, что неизбежно изменит физико-механические свойства изделия в сторону ухудшения, снизит пластичность материала при штамповке. Нагрев штампа, включающего контейнер с матрицей, является энергоемким.A known method of isothermal stamping (US Pat. No. 2459683, IPC B21J 5/02 of 02.25.11), comprising heating the workpieces to a solid-liquid state, installing it in a heated stamp, deforming in the stamp and removing the finished product. The stamp is used in the form of a container, with two half-matrixes placed in it, a punch and an ejector. The stamp is heated to the temperature of the workpiece, which is in a solid-liquid state. Semi-matrices after deformation of the workpiece are pushed out of the container and the component is intensively cooled to a temperature at which its material is in a solid state. Then the half-matrixes are opened relative to each other and the finished product is removed. The method allows to stamp bulk workpieces to obtain a product of variable cross section, a complex configuration of such metals that have a low deformation temperature and are easily deformable (aluminum and its alloys, for example, axle box bodies). Stamping of difficult-to-deform, high-temperature workpieces is problematic to obtain accurate products. So, for example, hard-to-form titanium in the solid state is difficult to deform from a bulk blank (for example, a bar shape) and obtain a product with increased accuracy of variable cross section, complex profile (for example, a blade), because it is necessary to conduct separate heating of the workpiece and the stamp, which leads to a sharp temperature drop both inside the half-matrix and on the surface of the workpiece in the process of inserting the workpiece into the half-matrix. In addition, the air enters the areas with a narrow section, forming an air cushion after placing the workpiece in the matrix, which does not allow to complete the product formation accurately and accurately. The presence of air in the matrix will lead to oxidation of the surface of the workpiece, the introduction of a gas component from the surrounding space (for example, into a titanium billet), which quickly absorbs gases, which will inevitably change the physicomechanical properties of the product in the direction of deterioration, reduce the ductility of the material during stamping. Heating a die, including a container with a matrix, is energy intensive.
Известен способ изотермического формообразования штамповкой изделия из заготовок (а.с. №1163955, МПК B21J 1/06, от 09.03.83 г.), включающий помещение исходной заготовки с небольшим натягом в рабочее пространство между половинами вставки, покрытыми в плоскости разъема тонким слоем термостойкой эмали. Нагревают заготовку от силового трансформатора с помощью шин. При этом через заготовку и вставки пропускают электрический ток определенной плотности до достижения во всем объеме заготовки и во вставках заданной температуры. Затем подачу тока прекращают, включают пресс и заготовку штампуют. По окончании штамповки через отверстия в плите и крышке подают сжатый воздух для раскрытия матричного узла и удаления из него изделия в поршневую полость пневмоцилиндра. После этого изделие свободно удаляют из гравюры.A known method of isothermal forming by stamping a product from blanks (a.s. No. 1163955, IPC B21J 1/06, dated 09.03.83), comprising placing the initial blank with a slight interference fit in the working space between the insert halves, covered with a thin layer in the plane of the connector heat resistant enamel. Heated the workpiece from the power transformer using tires. In this case, an electric current of a certain density is passed through the preform and inserts until the predetermined temperature is reached in the entire volume of the preform and in the inserts. Then the current supply is stopped, the press is turned on and the workpiece is stamped. At the end of stamping, compressed air is fed through the holes in the plate and the cover to open the matrix assembly and remove the product from it into the piston cavity of the pneumatic cylinder. After that, the product is freely removed from the engraving.
Способ имеет ограничение: его сложно реализовать для получения изделий, например, из титана, т.к. титан чувствителен к окислению, снижающему пластичность штампуемой заготовки и тем самым ухудшающему заполняемость формы нагретой заготовкой. В способе предусмотрено нанесение термостойкого покрытия, но его наносят по плоскости разъема, между вставками штампа, жестко установленных в разъемном корпусе, обеспечивая покрытием герметизацию между вставками и, соответственно, неокисляемость поверхностей разъема, а не заготовок, штампуемых в них. К тому же создаются условия неравномерного термофиксирования изделия по объему и получения различных по сечению структур и размеров структурных элементов в нем. Способ ограничен функционально, т.к. изделия можно получить только выдавливанием, что не всегда позволяет получить точные изделия из таких трудноформируемых материалов как титан. Тем более, если он легирован.The method has a limitation: it is difficult to implement to obtain products, for example, from titanium, because titanium is sensitive to oxidation, which reduces the ductility of the stamped blank and thereby worsens the mold fillability of the heated blank. The method provides for the application of a heat-resistant coating, but it is applied along the plane of the connector between the die inserts rigidly installed in the detachable case, providing a seal between the inserts and, accordingly, the non-oxidizability of the connector surfaces, and not the blanks stamped into them. In addition, conditions are created for uneven thermal fixation of the product in terms of volume and for obtaining structures of different sizes and sizes of structural elements in it. The method is limited functionally, because products can only be obtained by extrusion, which does not always allow to obtain accurate products from such hard-formed materials as titanium. Especially if it is alloyed.
Известен способ изотермической штамповки заготовок для получения изделий из них (а.с. №706169, МПК B21J 1/06, от 11.05.77 г.), включающий нагрев отдельно заготовки и отдельно штампа вне деформирующего устройства, установку штампа с заготовкой в рабочую зону деформирующего устройства - гидравлического пресса, штамповку и извлечение изделия из штампа. Во время установки штампа и штамповки осуществляют отдельно нагрев следующего штампа и отдельно нагрев заготовки вне деформирующего инструмента. При этом всякий раз удаление штампа из рабочей зоны деформирующего устройства производят, не раскрывая штампа после штамповки каждого изделия. Непосредственно вслед за этим в рабочую зону деформирующего устройства устанавливают следующий нагретый штамп с очередной заготовкой.A known method of isothermal stamping of blanks to obtain products from them (a.s. No. 706169, IPC B21J 1/06, dated 05/11/77), comprising heating separately the blank and the separately stamp outside the deforming device, installing the stamp with the blank in the working area deforming device - hydraulic press, stamping and removing the product from the stamp. During the installation of the stamp and stamping, the next stamp is separately heated and the workpiece is separately heated outside the deforming tool. Moreover, each time the removal of the stamp from the working area of the deforming device is performed without opening the stamp after stamping each product. Immediately after this, the next heated stamp with the next workpiece is installed in the working area of the deforming device.
Способ выбран в качестве прототипа заявляемому как наиболее близкое по технической сущности и положительному эффекту. К недостаткам способа относится то, что: штамп, с размещенной в нем заготовкой, нагревают одновременно до температуры деформации заготовки, но с раздельным нагревом относительно друг друга, а затем заводят в зону деформации устройства (в гидравлический пресс) вначале нагретый штамп, а затем устанавливают в нагретый штамп нагретую заготовку из труднодеформируемого титанового сплава для получения изделий, например, в виде лопаток ГТД. В связи с этим создаются условия для снижения пластичности заготовки при деформации изотермической штамповкой и как следствие - снижается точность воспроизведения заготовкой геометрии гравюры штампа, точность изготовления изделия из штампуемой заготовки. К снижению пластичности штампуемой заготовки приводит и незащищенность поверхности заготовки от окисления, перепад температур в самой заготовке при переносе ее в штамп и установке в зоне деформации. В штампе также успевает снизиться температура нагрева при установке в зону деформирования и во время переноса и во время размещения заготовки в нем. В штампе в узких, замкнутых частях при размещении заготовки в нем образуется воздушная подушка, что приводит к значительному снижению точности формообразования из заготовки изделия. Образование окисной пленки на поверхности сдерживает деформацию заготовки. К тому же половинки штампа в зону деформирования помещают без внешних зажимных фиксирующих элементов. Зажимной элемент в виде хомутов используют после штамповки для нераскрытия половинок штампа при переносе и охлаждении, что частично решает проблему. Несмотря на то что охлаждают заготовку, не раскрывая штамп, нет гарантии, что в получаемом изделии не будет происходить коробление, так как охлаждение осуществляют до температуры (Т), равной 0,77Т деформации заготовки, что приводит к возникновению напряжений первого рода после извлечения изделия из штампа и резкого охлаждения на открытом воздухе с высокой температуры (650°C). Тем более у изделий сложной конфигурации, переменного сечения. Температура 0,77Т деформации (650°C) близка к температуре деформации заготовки (850°C).The method is selected as a prototype of the claimed as the closest in technical essence and positive effect. The disadvantages of the method include the fact that: the stamp, with the workpiece placed in it, is heated simultaneously to the deformation temperature of the workpiece, but with separate heating relative to each other, and then the heated stamp is first brought into the device deformation zone (in the hydraulic press), and then set into a heated stamp, a heated preform of a hardly deformed titanium alloy to obtain products, for example, in the form of GTE blades. In this regard, conditions are created to reduce the plasticity of the workpiece during deformation by isothermal stamping and, as a result, the accuracy of the workpiece reproducing the geometry of the engraving of the stamp, the accuracy of manufacturing the product from the stamped workpiece is reduced. To reduce the ductility of the stamped workpiece also leads to the insecurity of the workpiece surface from oxidation, the temperature difference in the workpiece itself when transferring it to the stamp and installing it in the deformation zone. The stamp also manages to decrease the heating temperature when installed in the deformation zone and during transfer and during placement of the workpiece in it. In the stamp in narrow, closed parts when placing the workpiece, an air cushion is formed in it, which leads to a significant decrease in the accuracy of forming from the workpiece of the product. The formation of an oxide film on the surface inhibits the deformation of the workpiece. In addition, the halves of the stamp in the deformation zone are placed without external clamping locking elements. The clamping element in the form of clamps is used after stamping to not open the halves of the stamp during transfer and cooling, which partially solves the problem. Despite the cooling of the workpiece without opening the stamp, there is no guarantee that warpage will not occur in the resulting product, since cooling is carried out to a temperature (T) equal to 0.77T deformation of the workpiece, which leads to the formation of first-type stresses after removing the product from a stamp and sharp cooling in the open air with high temperature (650 ° C). Especially in products of complex configuration, variable cross-section. The deformation temperature of 0.77T (650 ° C) is close to the workpiece deformation temperature (850 ° C).
Технический результат изобретения направлен на повышение точности изготовления изделий из заготовок, преимущественно малого объема, с использованием труднодеформируемых металлов и их сплавов, преимущественно из титана и его сплавов.The technical result of the invention is aimed at improving the accuracy of manufacturing products from preforms, mainly of small volume, using hardly deformable metals and their alloys, mainly from titanium and its alloys.
Достигается технический результат изобретения тем что, как и в известном способе изотермической штамповки, преимущественно титановых заготовок, включающем нагрев вне деформирующего устройства штампа и заготовки, установку их в рабочую зону гидравлического пресса, компоновку заготовки в штампе, деформирование заготовки между половинками штампа при воздействии ползуна пресса на верхнюю половинку штампа, скрепление половинок штампа зажимным элементом, охлаждение компоновки без раскрытия штампа в период охлаждения до заданной температуры, размыкание половинок штампа и извлечение изделия из гравюры штампа, нагрев заготовки и штампа для последующей штамповки заготовки, установку их в зону деформирования непосредственно вслед за удалением из нее предыдущей компоновки, согласно изобретению вне деформирующего устройства используют прутковую мерную заготовку, поверхность которой вначале покрывают защитным слоем прочного высокотемпературного покрытия, который в процессе изотермической штамповки мерной заготовки переходит в пластичное состояние, затем при комнатной температуре в штамп размещают ориентированно в гравюру мерную заготовку с образованием компоновки: штамп-заготовка, компоновку нагревают во всем объеме до температуры деформации заготовки, нагретую компоновку закрепляют в контейнере с образованием сборки: контейнер-компоновка, проводят штамповку выдавливанием заготовки в полости штампа с получением предварительно отформованной заготовки под геометрию получаемого изделия, извлекают компоновку из сборки, затем извлекают заготовку с защитным покрытием на нем из штампа, размещают в штамп окончательной штамповки, выполненный из двух половинок: верхней и нижней, выполненных с точной гравюрой под штампуемое изделие; с образованием компоновки, которую размещают в контейнере и закрепляют в нем с образованием сборки посредством зажимного элемента, в качестве которого используют, например, клин, который устанавливают между контейнером и штампом; для окончательной штамповки полученную сборку нагревают до температуры деформации заготовки, устанавливают в зону деформирования пресса и производят деформирование предварительно отформованной заготовки в изотермических условиях с получением изделия путем воздействия ползуна пресса на верхнюю половину штампа, при скольжении ползуна по боковой поверхности зажимного элемента, например, клина и боковой поверхности контейнера. После чего сборку охлаждают до температуры, которая не превышает 0,5Т, где Т - температура деформации заготовки, и извлекают из штампа полученное изделие; при этом нагрев компоновки для штамповки выдавливанием следующей заготовки и сборки для окончательной штамповки производят во время штамповки предыдущей заготовки.The technical result of the invention is achieved by the fact that, as in the known method of isothermal stamping, mainly titanium billets, including heating outside the deforming device of the stamp and the workpiece, installing them in the working area of the hydraulic press, arranging the workpiece in the stamp, deforming the workpiece between the halves of the stamp under the influence of the press slider on the upper half of the stamp, fastening the halves of the stamp with a clamping element, cooling the layout without opening the stamp during cooling to a predetermined temperature to break the halves of the stamp and remove the product from the engraving of the stamp, heat the workpiece and stamp for subsequent stamping of the workpiece, install them in the deformation zone immediately after removing the previous layout from it, according to the invention, a bar stock is used outside the deforming device, the surface of which is first covered with a protective a layer of durable high-temperature coating, which in the process of isothermal stamping of the measured workpiece passes into a plastic state, then at room temperature in the stamp is placed oriented in the engraving dimensional blank with the formation of the layout: stamp blank, the layout is heated in its entirety to the deformation temperature of the blank, the heated layout is fixed in the container with the formation of the assembly: container layout, stamping is carried out by extrusion of the blank in the die cavity to obtain previously molded billets for the geometry of the resulting product, remove the layout from the assembly, then remove the workpiece with a protective coating on it from the stamp, placed in headquarters MP final stamping, made of two halves: upper and lower, made with precise engraving for the stamped product; with the formation of the layout, which is placed in the container and fixed in it with the formation of the assembly by means of a clamping element, which is used, for example, a wedge, which is installed between the container and the stamp; for final stamping, the assembly obtained is heated to the deformation temperature of the workpiece, installed in the press deformation zone, and the preformed workpiece is deformed under isothermal conditions to obtain the product by the action of the press slider on the upper half of the stamp, when the slider slides along the lateral surface of the clamping element, for example, a wedge and side surface of the container. After which the assembly is cooled to a temperature that does not exceed 0.5T, where T is the deformation temperature of the workpiece, and the resulting product is removed from the stamp; wherein the layout for stamping is extruded by extrusion of the next workpiece and the assembly for final stamping is produced during the stamping of the previous workpiece.
Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показал, что заявляемый способ изотермической штамповки отличается от прототипа последовательностью проводимых операций, наличием сочетания элементов в компоновке и сборке, креплением половинок штампа, режимом охлаждения. Comparative analysis of the proposed method with the prototype showed that the claimed method of isothermal stamping differs from the prototype in the sequence of operations, the presence of a combination of elements in the layout and assembly, fastening the halves of the stamp, the cooling mode.
До внесения штампа и заготовки в зону деформирования готовят прутковую мерную заготовку, обеспечивающую штамповку заготовки с получением изделия заданных параметров, геометрии, почти без излишков массы, с гарантией отсутствия ее недостатка при заполнении полости штампа.Before making the stamp and the workpiece into the deformation zone, a bar-shaped workpiece is prepared that provides stamping of the workpiece to obtain the product with the specified parameters, geometry, almost no excess mass, with a guarantee of its absence when filling the die cavity.
Затем мерную заготовку покрывают защитным слоем высокотемпературного состава покрытия, так как нагрев проводят до температуры деформации из заготовок труднодеформируемых материалов, с расчетом, что покрытие твердое после нанесения, затем переходит в пластичное состояние в процессе штамповки, обеспечивая смазочные свойства на поверхности заготовки, позволяющие снизить усилия штамповки. Защитные свойства покрытия обеспечивают заготовке сохранение своих пластических свойств при деформации, неокисляемость в течение всего процесса штамповки и при переходе от предварительного к окончательному процессу штамповки, исключают газопоглощение материалом заготовки (например, титаном и его сплавами), что позволит предотвратить изменение физико-механических свойств заготовки и, следовательно, позволит получить изделие с заданной структурой и свойствами. При комнатной температуре эту заготовку размещают ориентированно в полость штампа для выдавливания. Штамп и заготовка, таким образом, образуют компоновку: штамп - мерная заготовка. Компоновку нагревают в печи до температуры деформации заготовки.Then, the measured workpiece is covered with a protective layer of a high-temperature coating composition, since the heating is carried out to a temperature of deformation from workpieces of hard-to-deform materials, with the expectation that the coating is hard after application, then goes into a plastic state during stamping, providing lubricating properties on the surface of the workpiece, which reduce stress stamping. The protective properties of the coating ensure that the workpiece retains its plastic properties during deformation, is non-oxidizable during the entire stamping process and during the transition from the preliminary to the final stamping process, eliminates gas absorption by the workpiece material (for example, titanium and its alloys), which will prevent the physical and mechanical properties of the workpiece from changing and, therefore, will allow to obtain a product with a given structure and properties. At room temperature, this preform is placed oriented in the die cavity for extrusion. The stamp and the blank, thus, form the layout: stamp - measured blank. The layout is heated in the furnace to the deformation temperature of the workpiece.
Нагревают заготовку и штамп не отдельно друг от друга, как в прототипе, а в компоновке, образованной при комнатной температуре, что позволяет упростить технологию нагрева, иметь компоновку с одинаковой температурой в штампе и заготовке, а в самой заготовке поддерживать одинаковую температуру по всему сечению во время штамповки. Таким образом, создаются более надежные условия для изотермической штамповки при решении поставленной задачи, с получением стабильной глобулярной мелкозернистой структуры и с последующим закреплением этого эффекта при окончательной штамповке. После нагрева компоновку закрепляют в контейнере с образованием сборки: контейнер-компоновка. Штампуют заготовку выдавливанием. Получают предварительно отштампованную заготовку под геометрию изделия, что позволяет улучшить условия формообразования изделия с гарантией получения его высокоточным. Охлаждают предварительно отштампованную заготовку. Поскольку проводят предварительную, а не окончательную штамповку, то без выдержки после извлечения компоновки из контейнера штамп раскрывают, извлекают отштампованную заготовку и с тем же защитным покрытием на поверхности заготовку помещают в штамп для окончательной штамповки, имеющий комнатную температуру с образованием компоновки: штамп - предварительно отштампованная заготовка, которую устанавливают в контейнер и закрепляют в контейнере зажимным элементом, например, клином с образованием сборки: контейнер, компоновка, например клин. При этом зажимной элемент, например клин, позволяет надежно закрепить обе половинки штампа, гарантируя соблюдение соосности их как до внесения в зону деформирования, так и во время деформирования, а также и при охлаждении, способствуя повышению точности формообразования из заготовки изделия. The billet and stamp are heated not separately from each other, as in the prototype, but in a layout formed at room temperature, which simplifies heating technology, has a layout with the same temperature in the stamp and the billet, and in the billet itself maintain the same temperature over the entire cross section throughout stamping time. Thus, more reliable conditions are created for isothermal stamping when solving the problem, with obtaining a stable globular fine-grained structure and with subsequent consolidation of this effect during final stamping. After heating, the layout is fixed in the container with the formation of the assembly: container layout. Stamp the workpiece by extrusion. Get pre-stamped billet for the geometry of the product, which allows to improve the conditions of formation of the product with a guarantee of obtaining high precision. Pre-stamped blank is cooled. Since preliminary, rather than final stamping is carried out, without exposure after removing the layout from the container, the stamp is opened, the stamped workpiece is removed and, with the same protective coating, the workpiece is placed on the surface for final stamping having room temperature to form the layout: the stamp is pre-stamped a workpiece that is installed in the container and secured in the container with a clamping element, for example, a wedge with the formation of the assembly: container, layout, for example in. At the same time, the clamping element, for example, a wedge, allows you to securely fix both halves of the stamp, ensuring that they are aligned both before entering the deformation zone and during deformation, as well as during cooling, helping to increase the accuracy of shaping from the workpiece.
В прототипе же зажимной элемент - хомуты используют только после одноэтапной штамповки на прессе заготовки для ее охлаждения в штампе, что не гарантирует соосности штампа, как при размещении горячей заготовки в горячий штамп в зоне деформации, так и в процессе деформации ее и, соответственно, не гарантирует получение точной геометрии заготовки, задаваемой гравюрой штампа, выполненной на внутренних поверхностях обеих половинок его.In the prototype, the clamping element - clamps are used only after one-stage stamping of the workpiece on the press to cool it in the stamp, which does not guarantee the alignment of the stamp, both when placing a hot workpiece in a hot stamp in the deformation zone, and during its deformation and, accordingly, not guarantees obtaining the exact geometry of the workpiece specified by the engraving of the stamp, made on the inner surfaces of both halves of it.
В заявляемом способе всю сборку: контейнер, компоновка, зажимной элемент, например клин, нагревают до температуры деформации заготовки, что позволяет значительно повысить гарантию до получения высокоточного изделия, так как позволяет при окончательной штамповке обеспечить постоянство и равномерность температуры во всем объеме заготовки, уменьшить усилия деформации и тем самым ускорить процесс формообразования изделий. Покрытие на поверхности способствует сдерживанию теплопередачи от заготовки к сборке в процессе установки в зону деформации и в процессе штамповки, способствуя тем самым временной выдержке в сборке при температуре деформации заготовки, достаточной для прохождения структурных превращений и получения заданных механических свойств. После нагрева до температуры деформации заготовки сборку устанавливают на прессе в зону окончательного деформирования изотермической штамповкой и штампуют. При этом ползун пресса воздействует на верхнюю половинку штампа, при скольжении ползуна по боковой поверхности зажимного элемента, например клина и боковой поверхности контейнера, что гарантирует точность формообразования из заготовки изделия, так как не допускается никаких сдвигов, несоосности половинок штампа и обеспечивается высокоточное воспроизведение гравюры штампа. Закрепление этого эффекта идет в процессе охлаждения сборки. Сборку убирают из зоны деформации заготовки и охлаждают на воздухе до температуры, не превышающей 0,5Т, где Т - температура деформации заготовки, что надежно гарантирует повышение ее термофиксации формообразования в этом диапазоне (например, 450° ÷ 20°C), отсутствие коробления изделия, не требует длительной выдержки при этой температуре, снижает энергоемкость процесса охлаждения, гарантирует сохранение точности воспроизведения геометрии гравюры в изделии. Охлаждают сборку, не раскрывая в компоновке штамп и не расклинивая его в контейнере. Тем самым надежность термофиксации изделия усиливается. После охлаждения сборки зажимной элемент, в качестве которого используют клин, выбивают из контейнера, половинки штампа размыкаются и высокоточное изделие извлекают из гравюры штампа.In the inventive method, the entire assembly: the container, layout, clamping element, such as a wedge, is heated to the deformation temperature of the workpiece, which can significantly increase the guarantee to obtain a high-precision product, since it allows for the final stamping to ensure the constancy and uniformity of temperature in the entire volume of the workpiece, to reduce efforts deformation and thereby speed up the process of forming products. Coating on the surface helps to inhibit heat transfer from the workpiece to the assembly during installation in the deformation zone and during stamping, thereby facilitating temporary holding in the assembly at a deformation temperature of the workpiece sufficient to undergo structural transformations and obtain the desired mechanical properties. After heating to the deformation temperature of the workpiece, the assembly is mounted on a press in the zone of final deformation by isothermal stamping and stamped. In this case, the press slider acts on the upper half of the stamp, when the slider slides along the lateral surface of the clamping element, for example, the wedge and the side surface of the container, which guarantees the accuracy of shaping from the workpiece, since no shifts, misalignment of the halves of the stamp are allowed and high-precision reproduction of the engraving of the stamp is ensured . Fixing this effect is in the process of cooling the assembly. The assembly is removed from the deformation zone of the workpiece and cooled in air to a temperature not exceeding 0.5 T, where T is the deformation temperature of the workpiece, which reliably guarantees an increase in its heat setting in the forming range (for example, 450 ° ÷ 20 ° C), and no warpage of the product , does not require long exposure at this temperature, reduces the energy consumption of the cooling process, ensures the preservation of the accuracy of reproducing the engraving geometry in the product. Cool the assembly without opening the stamp in the layout and without wedging it in the container. Thus, the reliability of thermal fixation of the product is enhanced. After the assembly is cooled, the clamping element, which is used as a wedge, is knocked out of the container, the die halves open and the high-precision product is removed from the die engraving.
Из других известных источников не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с признаками заявляемого способа. Следовательно, заявляемое решение является техническим, ново, имеет существенные отличия. Оно примышлено применимо, т.к. проведенные исследования показали устойчивую тенденцию получения высокоточных изделий на 300 изделиях. Способ не требует применение новых материалов, и, следовательно, возможно его широкое применение.From other well-known sources, no solutions have been identified that have signs that match the features of the proposed method. Therefore, the claimed solution is technical, new, has significant differences. It is intentionally applicable because Studies have shown a steady tendency to produce high-precision products on 300 products. The method does not require the use of new materials, and, therefore, it can be widely used.
Способ осуществляется следующим образом по сравнению с прототипом.The method is as follows in comparison with the prototype.
В заявляемом способе штамп и заготовку нагревают вместе, в одном нагревательном устройстве и после того, как при комнатной температуре образуют компоновку из заготовки и штампа. В отличие от прототипа, в котором нагревают штамп и заготовку, например, из сплава титана раздельно и на разные температуры (850°C и 870°C). Следовательно, штамп и заготовка в заявляемом процессе штамповки имеет одну и ту же температуру нагрева, что позволяет осуществить объемный прогрев заготовки, задать режимом штамповки необходимые пластичные свойства труднодеформируемому материалу заготовки как в сердцевине, так и на поверхности. В заявляемом способе поверхность заготовки защищают. В отличие от прототипа, не защищающего от окисления поверхность заготовки до нагрева перед штамповкой. Для этого мерную прутковую заготовку покрывают защитным слоем, толщиной 50-95 мкм, порошковой эмалью, подбирая состав, позволяющий за одно нанесение использовать ее при предварительной и окончательной штамповках. Такая толщина - 50-95 мкм покрытия для мерной объемной заготовки из титана или его сплава является оптимальной, т.к. обеспечивает равномерность покрытия, например, в псевдоожиженном состоянии, улучшение комплекса технологических свойств, проявляющихся в процессе прессования заготовки. Например, эмаль ЭВТ-24 функционирует как смазка при этой толщине более эффективно, лучше вытекает из полости штампа, что гарантирует отсутствие ее в углах штампа и, соответственно, позволяет повысить точность воспроизведения геометрии гравюры в штампе и т.д. в процессе штамповки. Повышение толщины слоя приводит к налипанию его к поверхности штампа, в связи с увеличением давления на контактную поверхность происходит натирание или втирание. Меньшая толщина слоя чем 50 мкм не гарантирует равномерности покрытия, даже после обжига. К тому же появляется необходимость повторного нанесения слоя эмали после предварительной штамповки, что снижает производительность способа в связи с неоправданным появлением дополнительных затрат времени и материала покрытия. После нанесения покрытия, которое, прежде всего, защищает заготовку от окисления на всех этапах штамповки, проводимой в изотермических условиях формообразования изделия сложной конфигурации, например, лопаток типа ГДТ, штамповку осуществляют в два этапа: предварительная штамповка выдавливанием и окончательная штамповка под прессом, что позволяет в изотермических условиях значительно повысить точность формообразования заготовки, использовать конвейерную систему штамповки по принципу «заготовка за заготовкой», изготовив несколько идентичных штампов, и производя нагрев штампов с заготовкой в них одновременно или один за другим на одинаковую температуру в электропечи карусельного типа.In the inventive method, the stamp and the workpiece are heated together, in the same heating device, and after the composition of the workpiece and the stamp is formed at room temperature. In contrast to the prototype, in which the die and the workpiece are heated, for example, from a titanium alloy separately and at different temperatures (850 ° C and 870 ° C). Therefore, the stamp and the workpiece in the inventive stamping process have the same heating temperature, which allows volumetric heating of the workpiece, setting the stamping mode to the necessary plastic properties of the hard-to-deform material of the workpiece both in the core and on the surface. In the inventive method, the surface of the workpiece is protected. Unlike the prototype, which does not protect against oxidation, the surface of the workpiece before heating before stamping. For this, a measured bar stock is coated with a protective layer, 50-95 microns thick, with powder enamel, choosing a composition that allows using it for one and one application during preliminary and final stampings. Such a thickness - 50-95 microns of a coating for a volumetric volume blank of titanium or its alloy is optimal, because provides uniform coating, for example, in a fluidized state, improving the complex of technological properties that are manifested in the process of pressing the workpiece. For example, the EVT-24 enamel functions as a lubricant at this thickness more efficiently, it flows better from the die cavity, which guarantees its absence in the corners of the die and, accordingly, improves the accuracy of reproducing the engraving geometry in the die, etc. in the process of stamping. Increasing the thickness of the layer leads to its sticking to the surface of the stamp, due to the increase in pressure on the contact surface, rubbing or rubbing occurs. A smaller layer thickness of less than 50 microns does not guarantee uniformity of coating, even after firing. In addition, it becomes necessary to re-apply the enamel layer after preliminary stamping, which reduces the productivity of the method due to the unjustified appearance of additional time and coating material. After coating, which, first of all, protects the workpiece from oxidation at all stages of stamping, carried out under isothermal conditions of forming a product of complex configuration, for example, blades of the GDT type, stamping is carried out in two stages: preliminary stamping by extrusion and final stamping under a press, which allows in isothermal conditions, significantly increase the accuracy of the workpiece forming, use the conveyor stamping system on the principle of "workpiece after workpiece" by making several and entichnyh dies, and dies with producing billet heating them simultaneously or one after the other at the same temperature in an electric furnace carousel.
Обжиг эмалевого покрытия позволяет образовать сплошной защитный слой, что обеспечивает защиту от окисления при нагревании до штамповочной температуры, повышает смазочные свойства и теплоизоляцию заготовки из титана, которому свойственна повышенная чувствительность к перепаду температур как в сторону снижения, так и повышения в процессе штамповки, уменьшить, соответственно, усилия деформирования, по сравнению со способом прототипа.The firing of the enamel coating allows you to form a continuous protective layer that provides protection against oxidation when heated to a stamping temperature, increases the lubricating properties and thermal insulation of a titanium workpiece, which is characterized by increased sensitivity to temperature changes both towards decreasing and increasing during stamping, reduce accordingly, the deformation efforts, compared with the prototype method.
Заготовку, формообразованную окончательно, охлаждают на воздухе в штампе, не раскрывая его, как и в прототипе, что позволяет избежать непроизвольного, неконтролируемого коробления в результате уменьшения остаточных напряжений в изделии, но в значительно большей степени в заявляемом способе, чем в прототипе, в связи с постепенным снижением температуры без перепадов до безопасной температуры (в пределах 0,5Τ деформации заготовки) для обслуживающего персонала, требующем осуществления непрерывности подготовительного и заключительного этапа штамповки в конвейерном режиме. В прототипе охлаждают заготовку до температуры 650°C, затем вынимают очень горячее изделие и тем самым создаются условия получения ожогов и других травм при конвейерной системе штамповки и не гарантируются достаточная степень снижения напряжений и изготовление изделий без коробления.The blank, formed finally, is cooled in air in the stamp without opening it, as in the prototype, which avoids involuntary, uncontrolled warping as a result of reducing residual stresses in the product, but to a much greater extent in the inventive method than in the prototype, in connection with a gradual decrease in temperature without drops to a safe temperature (within 0.5Τ deformation of the workpiece) for maintenance personnel, requiring continuous preparatory and final and forming a pipelined mode. In the prototype, the workpiece is cooled to a temperature of 650 ° C, then a very hot product is taken out and thereby the conditions for burns and other injuries are created with the conveyor stamping system and a sufficient degree of stress reduction and the manufacture of products without warping are not guaranteed.
Процесс стабилизации структурообразования глобулярной структуры с мелким зерном, равномерно сформированным по всему объему от изделия к изделию, заявляемым способом получают за счет всего комплекса операций, их последовательности при предварительной и окончательной штамповке заготовок в изотермических условиях: заготовку нагревают в штампе, следовательно, нет перепада температуры ни в штампе, ни в заготовке при формообразовании, сопровождающемся структурообразованием, фиксируют ее с сохранением в заданном режиме превращений; проводят деформацию заготовки при температуре (например, 800-950°C) в области (α+β) превращения, чему дополнительно способствуют повышение пластичности, уменьшение усилий деформирования, а также использование покрытия, функционирующего как термоизолятор и смазка при температуре, используемой для деформации заготовок штамповкой, что сохраняет неизменным состояние структуры в заготовке до получения готового изделия, и стабильным от штамповки к штамповке, от заготовки к заготовке, от изделия к изделию, в конвейерном режиме.The process of stabilizing the structure formation of a globular structure with fine grain uniformly formed over the entire volume from product to product, by the claimed method, is obtained due to the whole range of operations, their sequences during preliminary and final stamping of blanks in isothermal conditions: the blank is heated in a stamp, therefore, there is no temperature difference neither in the stamp, nor in the workpiece during shaping, accompanied by structure formation, fix it with preservation in the given mode of transformation; carry out the deformation of the workpiece at a temperature (for example, 800-950 ° C) in the region of (α + β) transformation, which is additionally facilitated by an increase in ductility, a decrease in the deformation forces, and the use of a coating that functions as a heat insulator and lubricant at the temperature used to deform the workpieces stamping, which keeps the state of the structure in the workpiece unchanged until the finished product is obtained, and stable from stamping to stamping, from workpiece to workpiece, from product to product, in conveyor mode.
Пример конкретной реализации способа.An example of a specific implementation of the method.
Готовится прутковая мерная заготовка, например, из титанового сплава типа ВТ8М цилиндрической формы в соответствии с объемом полости штампа предварительной штамповки. Штамп предварительной штамповки состоит из двух полуматриц с гравюрой на каждой поверхности, контактной с заготовкой. Вначале поверхность мерной заготовки до заведения ее в штамп предварительной штамповки выдавливанием покрывают защитным покрытием, обеспечивающим защиту заготовки от окисления как при нагреве, так и в процессе деформирования и предотвращающим приваривание материала заготовки к внутренней поверхности штампа, к гравюре. Для этого на предварительно подготовленную шлифованием поверхность мерной заготовки наносят, например, электростатическим методом слой толщиной 50-95 мкм сухого порошка стеклоэмали, например, ЭВТ8 или ЭВТ-24 (ОСТ 1 90220-77, ОСТ 1 90221-77) в камерной установке типа УНПЭ-10. С помощью сжатого воздуха создаются условия, которые приводят порошок в псевдоожиженное состояние. В этом состоянии слой покрытия формируют за счет оседания частиц на поверхность мерной заготовки под действием электрического разряда. Исследования показали, что оптимальным слоем защиты для обоих этапов штамповки является слой 50-95 мкм. Слой меньшей толщины создает нестабильные условия защиты на предварительном этапе штамповки и требуется нанесение вновь слоя покрытия для защиты заготовки при окончательной штамповке, а больший - ведет к перерасходу материала и приводит к нежелательным действиям в пластичном состоянии в процессе деформирования в штампе, не позволяя заполнить углы заготовкой в полости штампа и тем самым получить точную, заданную геометрию отштампованной заготовки. Затем покрытие обжигают при температуре до 765°C в течение 20 минут в камерной электропечи с получением плотного слоя, без пор и трещин. Заготовку с покрытием на нем охлаждают на воздухе. Затем эту мерную заготовку при комнатной температуре укладывают в нижнюю половинку полуматрицы и закрывают второй полуматрицей и смыкают их по штифтам. Получают компоновку: штамп - мерная заготовка, которую нагревают в электропечи до температуры деформации заготовки (900-950°C для титанового сплава ВТ8М). Штамп готовят из жаропрочного сплава ЖС6. Нагретую компоновку устанавливают в контейнер, жестко удерживающий ее в процессе изотермической штамповки выдавливанием, с образованием сборки. Пуансон в штампе совершает единичный ход, во время которого осуществляют предварительное формообразование заготовки прямым выдавливанием заготовки в полости штампа, воспроизведя геометрию гравюры в штампе. При этом покрытие приобретает пластичные свойства и функционирует, как смазка и теплоизолирующий элемент, позволяющий удерживать одинаковую температуру в заготовке во всем объеме и, следовательно, деформирование провести в области (α+β) превращений с малыми усилиями деформации, и не допускает окисления поверхности, перегрева поверхности заготовки. При этом излишки покрытия, за счет повышения пластичности, и, соответственно, уменьшения его вязкости, выдавливаются, не забиваясь в углах штампа. Скорость деформирования заготовки используют до 0,04 м/с, что позволяет сформировать при этой температуре глобулярную структуру с мелким зерном, т.е. повысить качество и повысить, в конечном счете, точность формообразования изделия. После окончания предварительного формообразования заготовки прямым выдавливанием компоновку: штамп - отштампованная заготовка, извлекают из контейнера, открывают штамп и извлекают заготовку. Затем заготовку помещают в штамп для окончательной штамповки, позволяющей завершить структурное превращение в заданном направлении. Предварительно формообразованную заготовку компонуют со штампом, т.е. укладывают ее в холодный штамп окончательного формообразования, состоящий из двух половинок - вставок, с геометрией гравюры повышенной точности в нем (в обеих половинках штампа). При этом штамп с заготовкой в нем, т.е. компоновку, устанавливают в контейнер вне зоны деформации и закрепляют в контейнере зажимным элементом, например, клином с образованием сборки: контейнер, компоновка, зажимной элемент, например, клин. Сборку нагревают в электропечи до температуры деформации заготовки, т.е. при 900°С. Штамп, зажимной элемент, например, клин и контейнер изготовлены из жаропрочного сплава ЖС6. Сборку: компоновку (штамп-заготовка), зажимной элемент, например, клин и контейнер устанавливают в зону деформации на гидравлический пресс с усилием 200 Тс. Штампуют заготовку за единичный ход пресса путем воздействия ползуна пресса на верхнюю половину штампа при скольжении по боковой поверхности зажимного элемента, например, клина и боковой поверхности контейнера. Высокая точность получаемого изделия обеспечивается точной ориентацией половинок штампа по боковой поверхности контейнера и точностью изготовления гравюры штампа. Заполняют полость штампа, точно формообразуя из заготовки изделие в виде, например, лопатки.A bar stock is prepared, for example, of a cylindrical VT8M type titanium alloy in accordance with the volume of the pre-stamping die cavity. The pre-stamping stamp consists of two half-matrices with engraving on each surface in contact with the workpiece. Initially, the surface of the measured workpiece is covered with a protective coating by extrusion by extrusion by coating it with a protective coating that protects the workpiece from oxidation both during heating and during deformation and prevents welding of the workpiece material to the inner surface of the stamp, to engraving. For this purpose, a layer with a thickness of 50-95 μm of a dry enamel powder, for example, EVT8 or EVT-24 (OST 1 90220-77, OST 1 90221-77) in a chamber installation of the UNPE type, is applied, for example, by electrostatic method to a surface prepared by grinding -10. Using compressed air, conditions are created that bring the powder into a fluidized state. In this state, the coating layer is formed due to the sedimentation of particles on the surface of the measured workpiece under the influence of an electric discharge. Studies have shown that the optimum layer of protection for both stages of stamping is a layer of 50-95 microns. A layer of a smaller thickness creates unstable protection conditions at the preliminary stamping stage and a coating layer is again required to protect the workpiece during the final stamping, and a larger one leads to an overuse of the material and leads to undesirable actions in the plastic state during deformation in the stamp, not allowing filling the corners with the workpiece in the die cavity and thereby obtain the exact, given geometry of the stamped workpiece. Then the coating is fired at temperatures up to 765 ° C for 20 minutes in a chamber electric furnace to obtain a dense layer, without pores and cracks. The coated preform is cooled in air. Then this measured billet at room temperature is placed in the lower half of the half-matrix and closed with a second half-matrix and close them on the pins. The layout is as follows: stamp - dimensional billet, which is heated in an electric furnace to a temperature of billet deformation (900-950 ° C for VT8M titanium alloy). The stamp is prepared from the heat-resistant alloy ZhS6. The heated arrangement is installed in a container that rigidly holds it during isothermal extrusion stamping, with the formation of the assembly. The punch in the stamp makes a single stroke, during which the preform is formed by directly extruding the blank in the die cavity, reproducing the geometry of the engraving in the stamp. In this case, the coating acquires plastic properties and functions as a lubricant and heat insulating element, which allows maintaining the same temperature in the workpiece in the entire volume and, therefore, deforming in the region of (α + β) transformations with low deformation forces, and does not allow surface oxidation, overheating surface of the workpiece. In this case, the excess coating, by increasing the ductility, and, accordingly, reducing its viscosity, is squeezed out without clogging in the corners of the stamp. The workpiece deformation rate is used up to 0.04 m / s, which allows the formation of a globular structure with fine grain at this temperature, i.e. improve the quality and ultimately increase the accuracy of the product. After the preliminary shaping of the workpiece by direct extrusion, the layout: stamp - stamped workpiece, removed from the container, open the stamp and remove the workpiece. Then the workpiece is placed in the stamp for final stamping, allowing you to complete the structural transformation in a given direction. The preformed blank is assembled with a stamp, i.e. put it in a cold stamp of final shaping, consisting of two halves - inserts, with an engraving geometry of increased accuracy in it (in both halves of the stamp). In this case, the stamp with the workpiece in it, i.e. layout, installed in a container outside the deformation zone and fixed in the container with a clamping element, for example, a wedge with the formation of the assembly: container, layout, clamping element, for example, a wedge. The assembly is heated in an electric furnace to the deformation temperature of the workpiece, i.e. at 900 ° C. The stamp, clamping element, for example, a wedge and a container are made of heat-resistant alloy ZhS6. Assembly: layout (stamping blank), a clamping element, for example, a wedge and a container, are installed in the deformation zone on a hydraulic press with a force of 200 Tc. The workpiece is stamped for a single stroke of the press by the action of the press slider on the upper half of the stamp when sliding along the lateral surface of the clamping element, for example, a wedge and the lateral surface of the container. High accuracy of the obtained product is ensured by the exact orientation of the stamp halves along the side surface of the container and the accuracy of the engraving of the stamp. They fill the die cavity, precisely shaping the product from the workpiece in the form, for example, of a scapula.
Затем охлаждают сборку на воздухе, до температуры, не выше 0,5Т, где Т - температура деформации заготовки. Исследования показали, что охлаждение в штампе до 450°С, т.е. с 900°С не выше 0,5Т деформации заготовки, позволяет заготовке окончательно охладиться уже на открытом воздухе без угрозы коробления, структурных изменений и ухудшения физико-механических свойств заготовки. Охлаждение в сборке заготовки до температуры выше 0,5Т деформации заготовки приводит к резкому перепаду температуры в ней после извлечения из штампа, что влечет коробление и соответственно снижение точности изделия. А охлаждение, например, до 100°С и ниже дополнительно обеспечивает повышение безопасности работы в конвейерном режиме переноса заготовки и заготовок для нагрева, деформирования и т.д. После этого расклинивают сборку, раскрывают штамп и извлекают из штампа готовое изделие, с точной геометрией гравюры, выполненной в половинках штампа на контактных с заготовкой поверхностях. После охлаждения и извлечения изделия из штампа остатки эмалевого слоя удаляют гидрогалтовкой с керамическим наполнителем и гидрообдувкой песком. При этом поверхность изделия после обработки гладкая, с минимальным альфированным слоем, что положительно сказывается на эксплуатационных свойствах изделия и способствует повышению точности геометрических параметров его (±0,1 мм). Конвейерный режим заявляемым способом более технологичен, так как последующие этапы штамповки связаны с заранее образованными компоновкой: штамп-заготовка, и сборкой: аналогичная компоновка, контейнер, зажимной элемент, например, клин, зажимающий жестко компоновку в контейнере. Исследования показали, что заявляемый способ значительно повышает точность получаемых изотермической штамповкой изделий (до технических требований моторного чертежа ±0,1 мм), т.е. в два раза в отличие от прототипа, по которому получают точность не более ±0,2 мм (см. ОСТ 141717-78 таблица 1). К тому же способствует получению мелкозернистой структуры и, следовательно, гарантирует улучшенные физико-механические свойства изделий, не допускает коробления изделий и минимизирует альфированный слой на поверхности, присутствие которого ухудшает свойства материала изделия. Заявляемый способ производительнее, стабильней, надежней и точней в воспроизведении геометрии изделия, так как непрерывен, нет перепадов температуры заготовки ни на одном этапе штамповки, заготовка защищена от окисления на обоих этапах, постоянно соблюдается соосность штамповочных половинок, охлаждение заготовки после окончательной штамповки проводится в сборке оперативно и до температуры, гарантирующей отсутствие коробления изделия. По прототипу же прерывистость системы, заключающаяся в раздельном нагреве заготовки и штампа, в разнотемпературном режиме нагрева, в охлаждении до высокой температуры, длительной выдержки при ней, создают условия, при которых не гарантируется отсутствие коробления изделия после извлечения из штампа, что дополняет вероятность несоосности половинок штампа в процессе штамповки, и, как следствие - получение недостаточно точной геометрии изделия.Then cool the assembly in air to a temperature not higher than 0.5T, where T is the deformation temperature of the workpiece. Studies have shown that cooling in a stamp to 450 ° C, i.e. from 900 ° C not higher than 0.5 T deformation of the workpiece, allows the workpiece to finally cool already in the open air without the threat of warpage, structural changes and deterioration of the physicomechanical properties of the workpiece. Cooling in the assembly of the workpiece to a temperature above 0.5T deformation of the workpiece leads to a sharp temperature drop in it after removing from the stamp, which entails warping and, accordingly, a decrease in the accuracy of the product. And cooling, for example, to 100 ° C and below additionally provides increased safety in the conveyor mode of transfer of the workpiece and workpieces for heating, deformation, etc. After that, the assembly is wedged out, the stamp is opened and the finished product is removed from the stamp, with the exact geometry of the engraving made in the halves of the stamp on the surfaces contacting the workpiece. After cooling and removing the product from the stamp, the remains of the enamel layer are removed by hydro-grinding with ceramic filler and sand-blowing. In this case, the surface of the product after processing is smooth, with a minimum alpha layer, which positively affects the operational properties of the product and helps to increase the accuracy of its geometric parameters (± 0.1 mm). The conveyor mode of the claimed method is more technologically advanced, since the subsequent stamping steps are associated with a pre-formed layout: stamp blank, and assembly: a similar layout, container, clamping element, for example, a wedge clamping rigidly the layout in the container. Studies have shown that the inventive method significantly improves the accuracy of products obtained by isothermal stamping (up to the technical requirements of the motor drawing ± 0.1 mm), i.e. twice as opposed to the prototype, according to which an accuracy of not more than ± 0.2 mm is obtained (see OST 141717-78 table 1). In addition, it contributes to obtaining a fine-grained structure and, therefore, guarantees improved physicomechanical properties of products, prevents warpage of products and minimizes the alpha layer on the surface, the presence of which worsens the properties of the material of the product. The inventive method is more productive, stable, reliable and more accurate in reproducing the geometry of the product, since it is continuous, there are no temperature differences of the workpiece at any stage of stamping, the workpiece is protected from oxidation at both stages, the alignment of the stamping halves is constantly observed, cooling of the workpiece after final stamping is carried out in the assembly promptly and to a temperature guaranteeing the absence of warpage of the product. According to the prototype, the discontinuity of the system, consisting in separate heating of the workpiece and the die, in different temperature modes of heating, cooling to a high temperature, and prolonged exposure to it, creates conditions under which there is no guarantee that the product will not warp after being removed from the die, which adds to the possibility of misalignment of the halves stamp during stamping, and, as a result - obtaining insufficiently accurate product geometry.
Способ изотермического формообразования штампуемых заготовок по сравнению с прототипом позволяет: значительно повысить точность изготовления изделий из объемных, преимущественно малообъемных, заготовок из труднодеформируемых металлов и их сплавов изотермической штамповкой, исключить коробление изделий, повысить технологичность штамповки, получить мелкозернистую структуру, повышающую прочность изделий, уменьшить усилия деформирования как при предварительной штамповке, так и при окончательной штамповке, предотвратить появление альфированного слоя на поверхности заготовки и изделия, с большей производительностью реализовать штамповку заготовок в режиме конвейера, увеличить долговечность штамповочной оснастки.The method of isothermal shaping of stamped blanks in comparison with the prototype allows you to: significantly increase the accuracy of manufacturing products from bulk, mainly low-volume, blanks of hard-to-deform metals and their alloys by isothermal stamping, eliminate warpage of products, increase the manufacturability of stamping, obtain a fine-grained structure that increases the strength of products, reduce efforts deformation both during preliminary stamping and during final stamping, to prevent the occurrence of a layer on the surface of the workpiece and product, with greater productivity to realize the stamping of the workpieces in the conveyor mode, to increase the durability of the stamping tooling.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014133257/02A RU2589965C2 (en) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Method of producing article from billet made of hard-to-deform metal or alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014133257/02A RU2589965C2 (en) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Method of producing article from billet made of hard-to-deform metal or alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014133257A RU2014133257A (en) | 2016-03-10 |
| RU2589965C2 true RU2589965C2 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=55483776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014133257/02A RU2589965C2 (en) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Method of producing article from billet made of hard-to-deform metal or alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2589965C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU452407A1 (en) * | 1972-05-06 | 1974-12-05 | Предприятие П/Я М-5147 | The method of manufacturing blanks blades |
| US4291566A (en) * | 1978-09-16 | 1981-09-29 | Rolls-Royce Limited | Method of and apparatus for forging metal |
| US5299353A (en) * | 1991-05-13 | 1994-04-05 | Asea Brown Boveri Ltd. | Turbine blade and process for producing this turbine blade |
| RU2019359C1 (en) * | 1991-11-14 | 1994-09-15 | Институт проблем сверхпластичности металлов АН Республики Башкортостан | Method of making blades of titanium alloys |
| US20130089428A1 (en) * | 2010-06-24 | 2013-04-11 | Snecma | Method for producing a metal reinforcement for a turbomachine blade |
-
2014
- 2014-08-12 RU RU2014133257/02A patent/RU2589965C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU452407A1 (en) * | 1972-05-06 | 1974-12-05 | Предприятие П/Я М-5147 | The method of manufacturing blanks blades |
| US4291566A (en) * | 1978-09-16 | 1981-09-29 | Rolls-Royce Limited | Method of and apparatus for forging metal |
| US5299353A (en) * | 1991-05-13 | 1994-04-05 | Asea Brown Boveri Ltd. | Turbine blade and process for producing this turbine blade |
| RU2019359C1 (en) * | 1991-11-14 | 1994-09-15 | Институт проблем сверхпластичности металлов АН Республики Башкортостан | Method of making blades of titanium alloys |
| US20130089428A1 (en) * | 2010-06-24 | 2013-04-11 | Snecma | Method for producing a metal reinforcement for a turbomachine blade |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014133257A (en) | 2016-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2979561C (en) | Methods for producing wrought products with internal passages | |
| CN101015841A (en) | Warm static liquid extrusion method and mould for producing magnesium alloy wire or bar | |
| CN103381440A (en) | Thermoforming method of titanium alloy hook surface part | |
| KR20140027909A (en) | Process and installation for producing a component from sheet magnesium | |
| KR102217880B1 (en) | Method and facility for producing metal sheets | |
| CN105107946A (en) | Hot-working forming equipment and method for metal shell or plate | |
| RU2589965C2 (en) | Method of producing article from billet made of hard-to-deform metal or alloy | |
| US20160339522A1 (en) | Method for manufacturing metallic object in which additive manufacturing and plastic deformation are employed in combination | |
| KR102352445B1 (en) | Die casting method and apparatus for metal alloy | |
| WO2018103787A1 (en) | Tool for casting and/or shaping a molded part, casting device, press and method for compensating a thermal load of a molded part | |
| JP6357530B2 (en) | Method and apparatus for producing sheet metal from wrought material | |
| CN104046863B (en) | The preparation method of big flakiness ratio ultra-high strength and toughness aluminum alloy plate materials | |
| CN110640116A (en) | Method and apparatus for manufacturing reinforced bimetallic casting composites | |
| KR102327123B1 (en) | Methods for manufacturing metal castings, in particular housings of motor-stators, housings of power electronic components, battery trays or battery housings, the use of castings produced in this way and cooling channels produced by means of roll welding | |
| WO2018103788A1 (en) | Tool for casting and/or shaping a component, casting device, press, and method for gap compensation | |
| CN209094442U (en) | A kind of aluminum alloy forge piece mold with heating function | |
| US3987658A (en) | Graphite forging die | |
| EP3763841A1 (en) | Forming element of a mould for thermoforming articles made from foamed thermoplastic polymers and method for the manufacture thereof | |
| Hovig et al. | Additive manufacturing for enhanced cooling in moulds for casting | |
| KR101556980B1 (en) | Method for manufacturing high pressure casting and forging member | |
| RU2573543C1 (en) | Method of producing articles from aluminium alloys | |
| CN204842511U (en) | Anchor clamps of magnesium alloy sheet's compound forming technology | |
| SU1227336A1 (en) | Injection mould for hot pressing of articles from powders | |
| RU2262408C1 (en) | Hollow article hot forging method | |
| SU673660A1 (en) | Method of making press moulds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |