RU2625385C2 - Способ изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток из двухфазного титанового сплава - Google Patents
Способ изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток из двухфазного титанового сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2625385C2 RU2625385C2 RU2015103366A RU2015103366A RU2625385C2 RU 2625385 C2 RU2625385 C2 RU 2625385C2 RU 2015103366 A RU2015103366 A RU 2015103366A RU 2015103366 A RU2015103366 A RU 2015103366A RU 2625385 C2 RU2625385 C2 RU 2625385C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- angle
- stamping
- titanium alloy
- feather
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K3/00—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
- B21K3/04—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Forging (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток для энергетических паровых турбин из двухфазного титанового сплава. Осуществляют предварительную штамповку лопатки в два перехода. На первом переходе производят закрутку пера лопатки на угол до 20°. На втором переходе перо лопатки закручивают до угла 45°. Затем производят окончательную штамповку на гидравлическом прессе или молоте штамповочном с закруткой пера лопатки до угла 55°±10°. Далее обрезают облой, осуществляют окончательную закрутку пера лопатки до угла 90°. Затем производят правку. В результате обеспечивается получение повышенных прочностных характеристик и оптимальной структуры штампованных поковок. 1 пр.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных заготовок (штамповок) для особокрупногабаритных лопаток энергетических паровых турбин, суммарной длиной более 1100 мм, изготавливаемых из двухфазных титановых сплавов, например из сплава ВТ-6 (Ti-6Al-4V), а также и из иных труднодеформируемых титановых сплавов высокой прочности.
Штампованные заготовки, изготавливаемые из двухфазных титановых сплавов, имеют следующие конструктивные особенности:
- суммарная длина более 1100 мм;
- большая разница в толщине сечений между хвостом и пером лопатки;
- угол закрутки пера лопатки относительно хвостовика до 90°.
Известен способ изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных рабочих лопаток 5-й ступени цилиндра низкого давления (далее ЦНД) паровой турбины К-1000 из титанового сплава ТС-5 (Портал Металлический http://metallicheckiy-portal.ru/articles/obrabotka/shtampovka/texnol soxr metalla pri stampovke/nagrev zagotovok/kovka shampovka/20). Исходным материалом для производства штамповок являлись прутки (биллеты) диаметром 130 мм длиной 1010 мм. Предварительная деформация состояла из выполнения следующих операций:
1. Высадка мерных заготовок на горизонтально-ковочной машине усилием 2000 тонно-сил (далее ГКМ 2000) с целью получения максимального диаметра 180 мм в зоне, формирующей в дальнейшем хвостовик (замок) лопатки.
2. Ковка заготовок на радиально-ковочной машине до получения минимального диаметра 72 мм, формирующего в дальнейшем профиль штамповки в предбандажных сечениях, а также получения общей длины заготовки 1450 мм.
Каждая операция производилась после нагрева заготовок до температуры не более 1030°С (температура начала ковки, Тнк). Также в требованиях технологического процесса оговаривалась минимальная температура завершения деформации - 850°С (температура конца ковки, Ткк).
3. Окончательная деформация состояла из выполнения операций штамповки на молоте штамповочном, обрезки облоя на обрезном прессе и последующей правки в штампе на молоте штамповочном. Закрутку пера лопатки до угла 90° осуществляют совместно с операциями штамповки по всем переходам. Рабочие лопатки 5-й ступени ЦНД паровой турбины К-1000 из титанового сплава ТС-5 имели сравнительно небольшой ресурс стойкости. Преждевременный выход лопаток из титанового сплава ТС-5 из строя, как правило, обусловлен капельной эрозией входной кромки лопаток и разрушением в зоне бандажа. Важным свойством титанового сплава ВТ-6 (Ti-6Al-4V) является его повышенная эрозионная стойкость и износостойкость. Так, эрозионная стойкость упрочненных лопаток из титанового сплава ВТ-6 (Ti-6Al-4V) повышается в 1,5 раза, а износостойкость повышается в 1,5-4,3 раза по сравнению с лопатками из титанового сплава ТС-5 (Лисянский А.С. Разработка мощных паровых турбин для быстроходной энерготехнологии АЭС. Автореферат диссертации доктора технических наук 05.04.12. Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, СПб, 2014 г. URL: http://d1.unilib/neva/ru/d1/2/4398.pdf).
Этот способ является наиболее близким техническим решением к заявляемому способу и принят в качестве ближайшего аналога - прототипа.
Задача изобретения - предложение способа изготовления особокрупногабаритных турбинных лопаток из двухфазного титанового сплава, например ВТ-6 (Ti-6Al-4V) и других более прочных и более труднодеформируемых титановых сплавов с целью получения повышенных прочностных характеристик и оптимальной структуры штампованных заготовок.
Это достигается тем, что в способе изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток из двухфазного титанового сплава, включающем два перехода и окончательную штамповку на гидравлическом прессе или молоте штамповочном, обрезку облоя, окончательную закрутку пера лопатки в штампе и правку, в отличие от ближайшего аналога на первом переходе предварительной штамповки осуществляют закрутку пера лопатки на угол до 20°, на втором переходе предварительной штамповки перо лопатки закручивают до угла 45°, окончательную штамповку осуществляют с закруткой пера лопатки до угла 55°±10°, а окончательную закрутку пера лопатки производят до угла 90° перед правкой.
Для повышения ресурса стойкости рабочих лопаток 5-й ступени ЦНД паровой турбины К-1000 предложено изготавливать их, например, из титанового сплава ВТ-6 (Ti-6Al-4V), который имеет более высокую стойкость к эрозионному износу, чем титановый сплав ТС-5. Титановый сплав ВТ-6 (Ti-6Al-4V) имеет большую твердость по сравнению со сплавом ТС-5 и, как следствие, меньшую пластичность. В связи с этим стал актуальным вопрос стойкости штамповой оснастки. При штамповке лопаток из титанового сплава ВТ-6 (Ti-6Al-4V) по технологии ближайшего аналога-прототипа возникали огромные сдвигающие напряжения в штампах, что в значительной степени снижало стойкость и приводило к их разрушению. Поэтому было предложено разделить операции окончательной штамповки с операцией закрутки пера лопатки и уменьшить углы закрутки пера лопатки на предварительных операциях, что в большой степени снизило значения сдвигающих напряжений в штампах. Исследования специалистов ОАО «Концерн «Авента» показали, что оптимально осуществлять закрутку пера лопатки на первом и втором переходах предварительной штамповки соответственно до угла 20° и до угла 45°, а окончательную штамповку оптимально осуществлять с закруткой пера лопатки до угла 55°±10°. Перед правкой осуществляют окончательную закрутку пера лопатки до угла 90°, что позволяет до минимума снизить сдвигающие напряжения в штампе, так как штампованная заготовка не подвергается деформации, а площадь штамповки сформированного пера лопатки остается неизменной. Сдвигающие напряжения находятся в прямой зависимости от площади и степени деформации штамповки, угла закрутки пера лопатки и усилия деформирования, необходимого для проведения данной штамповочной операции. Изготовление особокрупногабаритных штампованных заготовок лопаток из титанового сплава ВТ-6 (Ti-6Al-4V), имеющих большую площадь штамповки по сравнению со штамповками рабочих лопаток 5-й ступени паровой турбины К-1000 потребует обязательного уменьшения углов закрутки пера лопатки по переходам штамповки и использования отдельного штампа для окончательной закрутки пера лопатки.
Конкретная реализация способа рассмотрена на примере изготовления особокрупногабаритной рабочей лопатки 5-й ступени паровой турбины К-1000 по предлагаемой технологии:
Исходная заготовка из титанового сплава ВТ-6 (Ti-6Al-4V) диаметром 170 мм и длиной 870 мм нагревалась до температуры начала деформации (Тнк), которая устанавливалась для каждой отдельно взятой плавки металла после определения его полиморфного превращения (Тпп).
Далее следуют следующие операции:
1. Заготовительная штамповка;
2. Предварительная штамповка без закрутки или с незначительной закруткой пера лопатки осуществлялась на угол до 20°;
3. Предварительная штамповка с углом закрутки между хвостом и пером до 45°;
4. Окончательная штамповка с углом закрутки между хвостом и пером до 55°±10°;
5. Обрезка облоя;
6. Закрутка в штампе пера лопатки до угла 90°;
7. Правка в окончательном штампе.
При увеличении площади пера лопатки, т.е. увеличении длины и (или) ширины пера лопатки угол закрутки по переходам штамповки уменьшается.
Claims (1)
- Способ изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток из двухфазного титанового сплава, включающий два перехода предварительной штамповки и окончательную штамповку на гидравлическом прессе или молоте штамповочном, обрезку облоя, окончательную закрутку пера лопатки в штампе и правку, отличающийся тем, что на первом переходе предварительной штамповки осуществляют закрутку пера лопатки на угол до 20°, на втором переходе предварительной штамповки перо лопатки закручивают до угла 45°, окончательную штамповку осуществляют с закруткой пера лопатки до угла 55°±10°, а окончательную закрутку пера лопатки производят до угла 90° перед правкой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103366A RU2625385C2 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Способ изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток из двухфазного титанового сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103366A RU2625385C2 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Способ изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток из двухфазного титанового сплава |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015103366A RU2015103366A (ru) | 2016-08-20 |
RU2625385C2 true RU2625385C2 (ru) | 2017-07-13 |
Family
ID=56694779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015103366A RU2625385C2 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Способ изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток из двухфазного титанового сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2625385C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759280C1 (ru) * | 2021-03-23 | 2021-11-11 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Способ изготовления лопаток из двухфазных титановых сплавов |
RU2818513C1 (ru) * | 2023-06-30 | 2024-05-02 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Способ изготовления штамповки лопатки газотурбинного двигателя из двухфазного титанового сплава |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU660770A1 (ru) * | 1977-08-08 | 1979-05-05 | Казанский Ордена Ленина Моторостроительный Завод | Способ изготовлени лопаток из двухфазных титановых сплавов |
US6127044A (en) * | 1995-09-13 | 2000-10-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for producing titanium alloy turbine blades and titanium alloy turbine blades |
KR100402963B1 (ko) * | 1995-07-05 | 2004-02-14 | 삼성테크윈 주식회사 | 가스터빈압축기의블레이드제조방법 |
RU2403119C2 (ru) * | 2009-01-11 | 2010-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
RU2525961C1 (ru) * | 2013-05-06 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Способ изготовления штамповок лопаток из двухфазного титанового сплава |
-
2015
- 2015-02-02 RU RU2015103366A patent/RU2625385C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU660770A1 (ru) * | 1977-08-08 | 1979-05-05 | Казанский Ордена Ленина Моторостроительный Завод | Способ изготовлени лопаток из двухфазных титановых сплавов |
KR100402963B1 (ko) * | 1995-07-05 | 2004-02-14 | 삼성테크윈 주식회사 | 가스터빈압축기의블레이드제조방법 |
US6127044A (en) * | 1995-09-13 | 2000-10-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for producing titanium alloy turbine blades and titanium alloy turbine blades |
RU2403119C2 (ru) * | 2009-01-11 | 2010-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
RU2525961C1 (ru) * | 2013-05-06 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Способ изготовления штамповок лопаток из двухфазного титанового сплава |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759280C1 (ru) * | 2021-03-23 | 2021-11-11 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Способ изготовления лопаток из двухфазных титановых сплавов |
RU2818513C1 (ru) * | 2023-06-30 | 2024-05-02 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Способ изготовления штамповки лопатки газотурбинного двигателя из двухфазного титанового сплава |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015103366A (ru) | 2016-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9446445B2 (en) | Method for manufacturing hollow shafts | |
RU2016104070A (ru) | Способы для производства кованых продуктов и других обработанных продуктов | |
CN109482796B (zh) | 一种TC4钛合金盘锻件的β锻及热处理方法 | |
US20100299925A1 (en) | Method for forming a gear | |
CN108044007B (zh) | 一种高均匀Ti632211钛合金板材的锻造方法 | |
US9616486B2 (en) | Process for making forged and machined components | |
CN102126107A (zh) | 一种锻环的锻造工艺 | |
CN105170858A (zh) | 一种花键轴热锻加工装置 | |
RU2403119C2 (ru) | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя | |
RU2625385C2 (ru) | Способ изготовления штампованных заготовок особокрупногабаритных лопаток из двухфазного титанового сплава | |
RU2525961C1 (ru) | Способ изготовления штамповок лопаток из двухфазного титанового сплава | |
JP2019512046A (ja) | チタン合金から棒材を製造する方法 | |
CN105458136B (zh) | 一种斗齿的剖分式锻造方法及其模具 | |
CN105328112B (zh) | 一种大聚集比钛合金顶锻件的成形方法 | |
CN103691857A (zh) | 一种各向同性矩形截面轴类锻件的锻造方法 | |
RU2380209C1 (ru) | Способ изготовления полой лопатки | |
CN103878280A (zh) | 一种超高强度铝合金的模锻方法 | |
US20120328472A1 (en) | Forging of glassy aluminum-based alloys | |
RU2381083C1 (ru) | Способ изготовления лопаточных заготовок | |
KR101209393B1 (ko) | 트랙터용 클러치 단조 가공방법 | |
US10239113B2 (en) | Net shaped forging for fluid ends and other work pieces | |
RU2563083C1 (ru) | Способ изготовления длинномерной заготовки из титанового сплава | |
CN102513780A (zh) | 一种大型锻环的锻造工艺 | |
CN104971963A (zh) | 一种板材锻造工艺 | |
JP2016196026A (ja) | 熱間鍛造用金型及び熱間鍛造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20180625 |