RU2663916C2 - Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method - Google Patents

Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
RU2663916C2
RU2663916C2 RU2016112564A RU2016112564A RU2663916C2 RU 2663916 C2 RU2663916 C2 RU 2663916C2 RU 2016112564 A RU2016112564 A RU 2016112564A RU 2016112564 A RU2016112564 A RU 2016112564A RU 2663916 C2 RU2663916 C2 RU 2663916C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
washers
workpieces
turning
casting
blanks
Prior art date
Application number
RU2016112564A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016112564A (en
Inventor
Николай Дмитриевич Шанин
Виталий Александрович Осипов
Марат Играмудинович Гереев
Виктор Степанович Дригенич
Олег Николаевич Остапенко
Original Assignee
Николай Дмитриевич Шанин
Виталий Александрович Осипов
Марат Играмудинович Гереев
Виктор Степанович Дригенич
Олег Николаевич Остапенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Дмитриевич Шанин, Виталий Александрович Осипов, Марат Играмудинович Гереев, Виктор Степанович Дригенич, Олег Николаевич Остапенко filed Critical Николай Дмитриевич Шанин
Priority to RU2016112564A priority Critical patent/RU2663916C2/en
Publication of RU2016112564A publication Critical patent/RU2016112564A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2663916C2 publication Critical patent/RU2663916C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: manufacturing technology.SUBSTANCE: invention relates to the solid-rolled strong frames manufacturing from the deformable alloys. Performing the workpieces-washers casting by the centrifugal casting method under the inert gas atmosphere by means of the melt feeding into the rotating mold and the workpieces-washers rolling. After the workpieces-washers casting, they are turned, and heated in the furnace, performing their shrinkage in height by means of the hydraulic press and then enabling the workpieces-washers rolling on the radial-axial annular rolling mill. Workpieces-washers turning is performed on the turning-and-boring machine with the tolerance, depending on the material shrinkage, foundry defects occurrence depths and the workpieces-washers wall thickness. On the workpieces-washers outer surface allowances for the turning are set less than on the inner side.EFFECT: as a result, the part production is accelerated, energy costs are reduced and the frames reliability is increased.3 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и металлургии сплавов на основе алюминия и магния - в частности к способам изготовления кольцевых заготовок и может быть использовано в ракетостроении и самолетостроении для получения цельных полуфабрикатов в виде шпангоутов, т.е. без сварных соединений [В21Н 1/06].The invention relates to the processing of metals by pressure and metallurgy of alloys based on aluminum and magnesium - in particular, to methods for the manufacture of ring blanks and can be used in rocket science and aircraft manufacturing to produce solid semi-finished products in the form of frames, i.e. without welded joints [B21H 1/06].

Шпангоуты являются основными силовыми элементами в конструкциях ракет, которые воспринимают на себя и испытывают основные знакопеременные и осевые нагрузки в совместном и автономном полетах ракеты, поэтому исходные кольцевые заготовки для изготовления шпангоутов должны обладать высокой надежностью и повышенными механическими свойствами.The frames are the main power elements in the design of missiles, which take on and experience the main alternating and axial loads in joint and autonomous missile flights, therefore, the original ring blanks for the manufacture of frames must have high reliability and increased mechanical properties.

В настоящее время на ракетно-космических заводах силовые шпангоуты всех изделий ракетно-космической техники, как выпускаемых серийно, так и перспективных, изготавливаются из прессованных профилей. Количество стадий серийной технологии изготовления шпангоутов из сварных прессованных профилей:Currently, at rocket and space plants, power frames of all products of rocket and space technology, both mass-produced and promising, are made of extruded profiles. The number of stages of serial technology for the manufacture of frames from welded extruded profiles:

1. Отливка столба;1. Pillar casting;

2. Обдирка слитка;2. Peeling the ingot;

3. Резка слитка;3. Cutting an ingot;

4. Нагрев слитка;4. Ingot heating;

5. Прессование профиля;5. Profile pressing;

6. Резка профиля;6. Profile cutting;

7. Отжиг профиля;7. Annealing profile;

8. Гибка профиля на прессе;8. Profile bending on the press;

9. Отрезка концов;9. Cutting ends;

10. Зачистка кромок;10. Cleaning the edges;

11. Сварка;11. Welding;

12. Зачистка швов;12. Cleaning the seams;

13. Отжиг;13. Annealing;

14. Правка на прессе;14. Editing in the press;

15. Фрезеровка с промежуточным контролем рентгеном.15. Milling with intermediate X-ray control.

Причем, операции 7. и 8. повторяются 3-4 раза в цикле, в зависимости от диаметра шпангоута (см. [http://referatwork.ru/category/tehnologii/view/478283_tehnologicheskiy_process_izgotovleniya_obechayki]).Moreover, operations 7. and 8. are repeated 3-4 times in a cycle, depending on the diameter of the frame (see [http://referatwork.ru/category/tehnologii/view/478283_tehnologicheskiy_process_izgotovleniya_obechayki]).

По существующей технологии шпангоуты из сплавов на основе алюминия или магния изготавливаются из 2-х, 3-х и 4-х частей, полученных гибкой прессованных полос в полукольца, контактно-стыковую сварку (алюминиевые сплавы) или ручную сварку (магниевые сплавы) колец, отжиг и механическую обработку. Из-за низкой технологичности процесса сварки алюминиевых и магниевых профилей большого сечения практически все сварные швы требуют подварки после предварительной механической обработки и контроля рентгеном, что значительно увеличивает трудоемкость и, особенно, влияет на их качество и надежность. В процессе стапельной сборки отсеков бывают случаи разрушения шпангоута по сварному шву из-за недостаточной его прочности, связанной с нестабильным и сложным процессом ручной сварки, что приводит к неисправимому браку и задержки сдачи изделия.According to the existing technology, frames from aluminum or magnesium-based alloys are made of 2, 3 and 4 parts obtained by flexible extruded strips into half rings, flash butt welding (aluminum alloys) or manual welding (magnesium alloys) of rings, annealing and machining. Due to the low technological effectiveness of the welding process of aluminum and magnesium profiles of large cross-section, almost all welds require welding after preliminary machining and x-ray control, which significantly increases the complexity and, especially, affects their quality and reliability. In the process of stacking compartments of compartments, there are cases of destruction of the frame along the weld due to its insufficient strength associated with an unstable and complex process of manual welding, which leads to irreparable defects and delayed delivery of the product.

Контактно-стыковая сварка алюминиевых прессованных профилей производится на уникальных сварочных машинах, которые в настоящее время в России и в мире не изготавливаются. В связи со значительным физическим износом данное оборудование часто выходит из строя. Время простоя оборудования из-за внеплановых ремонтов достигает 4-х месяца в году, что сказывается на ритмичности производства и значительных финансовых затратах, а также ставит под угрозу выполнение производственного плана. Известна технология изготовления шпангоутов из цельнокатаных алюминиевых колец (см.Contact-butt welding of aluminum extruded profiles is performed on unique welding machines, which are currently not manufactured in Russia and in the world. Due to significant physical wear and tear, this equipment often fails. Due to unscheduled repairs, equipment downtime reaches 4 months a year, which affects the rhythm of production and significant financial costs, as well as jeopardizing the implementation of the production plan. The known technology for the manufacture of frames from solid rolled aluminum rings (see

[http://referatwork.ru/category/tehnologii/view/478283_tehnologicheskiy_process_izgotovleniya_obechayki]), исходным материалом которых являются слитки, полученные по технологии полунепрерывного литья с формированием столбчатой структуры. Количество стадий технологии изготовления цельнокатаных шпангоутов из слитка, полученного полунепрерывным литьем:[http://referatwork.ru/category/tehnologii/view/478283_tehnologicheskiy_process_izgotovleniya_obechayki]), the starting material of which is ingots obtained by the technology of semi-continuous casting with the formation of a columnar structure. The number of stages of the technology for the manufacture of solid-rolled frames from an ingot obtained by semi-continuous casting:

1. Отливка столба;1. Pillar casting;

2. Обдирка слитка;2. Peeling the ingot;

3. Резка слитка;3. Cutting an ingot;

4. Нагрев слитка;4. Ingot heating;

5. Обковка слитка;5. Forging an ingot;

6. Нагрев слитка;6. Ingot heating;

7. Осадка;7. Draft;

8. Прошивка;8. Firmware;

9. Раскатка кольца.9. Rolling the ring.

После удаления поверхностных дефектов слитки разрезают на заготовки, которые нагревают в печи. Горячие заготовки осаживают на прессе и прошивают отверстие в центре. При последующей обработке разгоняют отверстие и придают точные размеры ободу по высоте.After removal of surface defects, the ingots are cut into billets, which are heated in a furnace. Hot workpieces are upset on the press and a hole is stitched in the center. In subsequent processing, the hole is accelerated and the rim is precisely sized in height.

Однако, данный технологический процесс получения кольцевого изделия предопределяет помимо получения слитка, осадки и прошивки многократные нагревы и подсадку заготовки, что необходимо для снятия напряжений получения мелкозернистой изотропной структуры, необходимой при последующей раскатке.However, this technological process of obtaining a ring product determines, in addition to obtaining an ingot, precipitation and firmware, multiple heating and replanting of the workpiece, which is necessary to relieve stresses of obtaining a fine-grained isotropic structure, necessary during subsequent rolling.

Исходя из вышеизложенного, процесс обладает высокой трудоемкостью изготовления изделия, низким КИМ (коэффициент использования материала), и соответственно, значительной себестоимостью, а также многократные нагревы приводят к снижению уровня механических и структурных параметров изделия.Based on the foregoing, the process has a high complexity of manufacturing the product, low CMM (material utilization), and, accordingly, significant cost, as well as multiple heating lead to a decrease in the level of mechanical and structural parameters of the product.

Известна технология получения заготовок-шайб методом центробежного литья подробно описана в RU 2520249, опубл.: 20.06.2014. В нем описана установка для получения кольцевых отливок из магниевых сплавов методом центробежного литья в среде инертного газа, содержащей герметичную камеру с инертной средой, вращающийся круглый стол, прикрепленный к приводному валу электродвигателя, расположенному вне герметичной камеры, цилиндрическую изложницу с крышкой, закрепленную на вращающемся круглом столе, отличающаяся тем, что она снабжена плавильной печью, электрообогреваемым металлопроводом, выполненным в виде сифона, один конец которого размещен в плавильной печи с образованием жидкостного затвора из расплава металла, а другой конец размещен в герметичной камере, и стаканом-дозатором, расположенным по центру изложницы соосно металлопроводу.The known technology for producing blanks-washers by centrifugal casting is described in detail in RU 2520249, publ.: 06.20.2014. It describes a setup for producing ring castings of magnesium alloys by centrifugal casting in an inert gas medium containing a sealed chamber with an inert medium, a rotating round table attached to a drive shaft of an electric motor located outside the sealed chamber, a cylindrical mold with a lid mounted on a rotating round table, characterized in that it is equipped with a melting furnace, an electric heated metal wire, made in the form of a siphon, one end of which is placed in a melting furnace with rofessional shutter of liquid molten metal, and the other end is placed in a sealed chamber and the metering cup, positioned centrally of the mold coaxially metalloprovoda.

Однако решение в целом ограничено процессом получения кольцевых отливок из магниевых сплавов методом центробежного литья и не описывает способ изготовления цельнокатаных силовых шпангоутов из центробежнолитой заготовки-шайбы. Наиболее близким аналогом является RU 2487776, опубл.: 20.07.2013, способ получения крупногабаритных кольцевых полуфабрикатов из деформируемых алюминиевых сплавов, включающий операции литья, деформационной обработки и отжига, отличающийся тем, что отливку получают способом центробежного литья в среде инертного газа, причем расплав подают в изложницу с максимально возможным секундным расходом, равным 1-4% в секунду в начале литья и 0,02-0,08% в секунду в конце литья от общей массы отливки при постепенном снижении расхода обратно пропорционально времени литья, а скорость вращения изложницы плавно увеличивают на 0,4-6,0% в минуту от начальной скорости, причем деформационную обработку осуществляют двухступенчатой раскаткой отливки при обжатии 5-10% при каждом проходе и суммарной деформации 25-30% на первой ступени и при обжатии 15-20% при каждом проходе и суммарной деформации 65-70% на второй ступени.However, the solution as a whole is limited to the process of producing ring castings from magnesium alloys by centrifugal casting and does not describe a method for manufacturing solid-rolled power frames from a centrifugally cast billet-washer. The closest analogue is RU 2487776, publ.: 20.07.2013, a method for producing large-sized ring semi-finished products from wrought aluminum alloys, including casting, deformation processing and annealing, characterized in that the casting is obtained by centrifugal casting in an inert gas medium, and the melt is fed to the mold with the maximum possible second flow rate equal to 1-4% per second at the beginning of casting and 0.02-0.08% per second at the end of casting of the total mass of the casting with a gradual decrease in consumption inversely proportional to the times casting, and the mold rotation speed is gradually increased by 0.4-6.0% per minute from the initial speed, and the deformation processing is carried out by two-stage rolling of the casting during compression of 5-10% at each pass and the total deformation of 25-30% in the first stage and with a compression of 15-20% with each pass and a total deformation of 65-70% in the second stage.

Однако, решение в целом ограничено процессом получения кольцевых отливок из алюминиевых сплавов методом центробежного литья и не описывает способ изготовления цельнокатаных силовых шпангоутов из центробежнолитой заготовки-шайбы.However, the solution as a whole is limited to the process of producing ring castings from aluminum alloys by centrifugal casting and does not describe a method for manufacturing solid-rolled power frames from a centrifugally cast billet-washer.

Задачей изобретения является предложить способ изготовления цельнокатаных силовых шпангоутов из центробежнолитой заготовки-шайбы.The objective of the invention is to propose a method for the manufacture of solid-rolled power frames from a centrifugally cast billet-washer.

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса производства до трех стадий, ускорение получения детали, уменьшение энергозатрат, повышение надежности шпангоутов, снижение трудоемкости изготовления шпангоутов, прочностные характеристики шпангоутов соответствуют прочностным характеристикам прессованных профилей.The technical result of the invention is to simplify the production process to three stages, accelerate the production of parts, reduce energy costs, increase the reliability of frames, reduce the complexity of manufacturing frames, strength characteristics of frames correspond to the strength characteristics of extruded profiles.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ изготовления цельнокатаных силовых шпангоутов из центробежнолитой заготовки-шайбы, характеризующийся получением крупногабаритных кольцевых полуфабрикатов из деформируемых сплавов, включающий операции литья, деформационной обработки и отжига, причем отливку получают способом центробежного литья в среде инертного газа, при этом расплав подают в изложницу, а деформационную обработку раскатки кольца осуществляют двухступенчатой раскаткой отливки, отличающийся тем, что после получения заготовок-шайб методом центробежного литья проводят их обточку с припуском, причем обточку осуществляют на токарно-карусельном станке; в процессе обточки заготовкам-шайбам придают такие необходимые геометрические параметры по высоте, наружному и внутреннему диаметрам заготовок, которые достаточны для последующего получения заданного объема металла при последующей операции; припуск задаваемый на обточку выбирают в зависимости от усадки выбранного материала, глубины залегания литейных дефектов и толщины стенки отливок, при этом по наружной поверхности центробежнолитой заготовки припуски под обточку задают меньше, чем по внутренней; обточенные заготовки нагревают в печи, помещают на гидравлический пресс и выполняют осадку заготовок по высоте, после чего перемещают на радиально-аксиальный кольцераскатный стан, причем перемещение нагретой заготовки-шайбы между нагревательной печью, прессом и кольцераскатным станом осуществляется манипулятором. Обточку осуществляют предпочтительно на двухстоечном токарно-карусельном станке, на котором ведут режимы резания:The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed method of manufacturing solid-rolled power frames from a centrifugally cast billet-washer, characterized by obtaining large-sized annular semi-finished products from wrought alloys, including casting, deformation processing and annealing, and casting is obtained by centrifugal casting in an inert gas environment wherein the melt is fed into the mold, and the deformation processing of the ring rolling is carried out by two-stage rolling of the casting, distinguishing the fact that after receiving the blanks-washers by centrifugal casting, they are turned with an allowance, and turning is carried out on a turning and rotary machine; in the process of turning blanks-washers give such necessary geometric parameters in height, outer and inner diameters of the blanks, which are sufficient for the subsequent receipt of a given volume of metal during subsequent operations; the allowance specified for turning is selected depending on the shrinkage of the selected material, the depth of casting defects and the wall thickness of the castings, while the allowances for turning on the outer surface of the centrifugally cast billet are less than those on the inside; Turned workpieces are heated in an oven, placed on a hydraulic press, and the workpieces are upset by height, and then transferred to a radially axial ring rolling mill, and the heated washer workpiece is moved between the heating furnace, press and the ring rolling mill by a manipulator. Turning is carried out preferably on a two-column turning-rotary machine, which are cutting conditions:

Скорость вращения стола - 8,8 об/мин;Table rotation speed - 8.8 rpm;

Подача - 0,6 мм/мин за оборот при черновой обработке;Feed - 0.6 mm / min per revolution during roughing;

Подача - 0,4 мм/мин за оборот при чистовой обработке при приближении к заданным размерам;Feeding - 0.4 mm / min per revolution during finishing when approaching the specified size;

Глубина резания - 5 мм на сторону при черновой обработке;Depth of cut - 5 mm per side during roughing;

Глубина резания - 2 мм на сторону при чистовой обработке при приближении к заданным размерам.Depth of cut - 2 mm per side during finishing while approaching the specified dimensions.

Очередность обработки на токарно-карусельном станке осуществляют в следующем порядке: сначала, базируясь кулачками за наружный диаметр, производят обработку внутреннего диаметра в размер, затем верхнего торца по высоте заготовки в размер; далее осуществляют переворот заготовки-шайбы на столе токарно-карусельного станка; после чего, базируясь кулачками за внутренний диаметр, производят обработку наружного диаметра в размер, затем верхнего торца по высоте заготовки в размер.The sequence of processing on a turning and rotary machine is carried out in the following order: first, based on the cams for the outer diameter, the inner diameter is processed in size, then the upper end in height of the workpiece in size; further, the workpiece-washer is flipped on the table of the turning and rotary machine; then, based on the cams for the inner diameter, the outer diameter is machined to a size, then the upper end along the height of the workpiece to a size.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг. 1 показана схема установки получения заготовок-шайб методом центробежного литья, где: 1 - печь сопротивления, 2 - герметичный плавильник, 3 - загрузочный люк, 4 - патрубок металлопровода, 5 - герметизирующее уплотнение, 6 - жидкостный затвор из металла, 7 - герметизирующее уплотнение, 8 - герметичная камера, 9 - съемная крышка, 10 - круглый стол, 11 - литейная изложница, 12 - крышка изложницы, 13 - стол крепежа изложницы, 14-дозатор, 15 - вал литейной машины, 16-электродвигатель, 17 - клиноременная передача.In FIG. 1 shows a installation diagram for the production of washer blanks by centrifugal casting, where: 1 - a resistance furnace, 2 - an airtight melter, 3 - a loading hatch, 4 - a metal pipe, 5 - a sealing seal, 6 - a liquid shutter made of metal, 7 - a sealing seal , 8 - sealed chamber, 9 - removable cover, 10 - round table, 11 - foundry mold, 12 - mold cover, 13 - mold fastener table, 14-dispenser, 15 - casting machine shaft, 16-electric motor, 17 - V-belt drive .

На Фиг. 2 показана схема формирования структуры отливки во вращающейся форме, где 18 и 19 - зоны первой и второй стадий кристаллизации расплава, соответственно. На Фиг. 3 показана фотография готовой отливки, полученной во вращающейся форме. На Фиг. 4 показана блок-схема осуществления способа, где 20 - вертикальная центробежная литьевая машина, 21 - токарно-карусельный станок, 22 - радиально-аксиальный кольцераскатный стан, 23 - манипулятор, 24 - нагревательная печь, 25 - гидравлический пресс для осадки заготовок по высоте.In FIG. 2 shows a diagram of the formation of the structure of the casting in a rotating form, where 18 and 19 are the zones of the first and second stages of melt crystallization, respectively. In FIG. 3 shows a photograph of a finished casting obtained in a rotating form. In FIG. 4 shows a flowchart of the method, where 20 is a vertical centrifugal injection molding machine, 21 is a turning and rotary machine, 22 is a radially axial ring rolling mill, 23 is a manipulator, 24 is a heating furnace, 25 is a hydraulic press for upsetting workpieces in height.

На Фиг. 5 показана фотография готовой заготовки, полученной заявленным способом. Осуществление изобретенияIn FIG. 5 shows a photograph of a finished workpiece obtained by the claimed method. The implementation of the invention

Предлагаемый способ включат в себя только три стадии, а именно:The proposed method will include only three stages, namely:

1. Получение заготовок-шайб методом центробежного литья;1. Obtaining blanks-washers by centrifugal casting;

2. Обточка заготовок-шайб;2. Turning blanks-washers;

3. Раскатка кольца.3. Rolling the ring.

Полученные центробежным литьем заготовки-шайбы в нейтральной среде имеют существенные преимущества, а именно:Obtained by centrifugal casting workpieces-washers in a neutral environment have significant advantages, namely:

- исключается возможность возгорания, окисления и газонасыщения;- eliminates the possibility of fire, oxidation and gas saturation;

- происходит направленная кристаллизация расплава от периферии к центру;- directional crystallization of the melt occurs from the periphery to the center;

- в процессе формировании отливок обеспечивается возможность улучшения заполняемости формы изложницы расплавом под действием давления, развиваемого центробежными силами;- in the process of forming castings, it is possible to improve the mold filling of the mold with the melt under the action of pressure developed by centrifugal forces;

- обеспечивается повышение плотности отливок вследствие уменьшения усадочных пор, раковин, газовых, шлаковых и неметаллических включений.- provides an increase in the density of castings due to the reduction of shrinkage pores, sinks, gas, slag and non-metallic inclusions.

Для получения заготовки-шайбы в нейтральной среде используют вертикальную центробежную литьевую машину 20 (см. Фиг. 4).To obtain a blank washer in a neutral environment, use a vertical centrifugal injection machine 20 (see Fig. 4).

Получение цельнокатаных колец из центробежнолитых заготовок-шайб может быть реализовано с помощью устройства, показанного на Фиг. 1, аналогичного прототипу. Устройство (см. Фиг. 1), содержит следующее оборудование: плавильную печь 1 с герметичным плавильником 2, в крышке которого находится загрузочный люк 3 и патрубок ввода металлопровода 4 (труба из сплава титана при литье алюминиевого сплава). Электрообогреваемый металлопровод выполненный в виде сифона, один конец которого через герметизирующее уплотнение 5 погружен в жидкостный затвор из расплава металла 6, а второй конец через герметизирующее электроизоляционное уплотнение 7 введен в герметичную камеру 8 центробежно-литьевой машины через съемную крышку 9. Внутри герметичной камеры установлен круглый стол 13, на котором крепится литейная цилиндрическая изложница 11 с крышкой 12. На дне изложницы, соосно со стаканом-дозатором, крепится распределительный оребренный фланец 10, воспринимающий удар струи заливаемого металла. На крышку изложницы сверху или на крышку герметичной камеры снизу соосно с изложницей и металлопроводом жестко крепится стакан-дозатор 14. Стакан-дозатор представляет собой обогреваемый тигель, рассчитанный на объем 25-50 кг расплава, имеющий носок для слива металла и регулирующее стопорное устройство с затвором шиберного типа. Стопор имеет три положения: «закрыто», «открыто» (начало литья), «частично открыто» (в процессе литья).The preparation of solid-rolled rings from centrifugally cast billet washers can be implemented using the device shown in FIG. 1, similar to the prototype. The device (see Fig. 1) contains the following equipment: a melting furnace 1 with a hermetic fuse 2, in the cover of which there is a loading hatch 3 and an input pipe for a metal wire 4 (a pipe from a titanium alloy when casting an aluminum alloy). An electrically heated metal conduit made in the form of a siphon, one end of which is immersed in a liquid seal from a molten metal 6 through a sealing seal 5, and the other end is inserted into a sealed chamber 8 of a centrifugal injection molding machine through a removable cover 9 through a sealing electrically insulating seal 7. A round chamber is installed inside the sealed chamber table 13, on which a casting cylindrical mold 11 with a cover 12 is mounted. At the bottom of the mold, coaxially with the dispenser glass, a distribution finned flange 10 is attached, receive are cast metal shot stream. A metering cup 14. The metering cup is a heated crucible designed for a volume of 25-50 kg of melt, having a sock for draining metal and an adjusting locking device with a shutter, is rigidly attached to the mold top and lid of the sealed chamber from below, coaxially with the mold and the metal wire. gate type. The stopper has three positions: “closed”, “open” (start of casting), “partially open” (during casting).

Круглый стол при помощи жестко прикрепленного вала 15 приводится во вращение электродвигателем 16 через клиноременную передачу 17.The round table with the help of a rigidly attached shaft 15 is driven into rotation by an electric motor 16 through a V-belt drive 17.

Прогрев металлопровода 4 и стакана-дозатора 14 осуществляется от внешнего источника электрического питания.The heating of the metal wire 4 and the dispenser cup 14 is carried out from an external source of electrical power.

Установка работает следующим образом:Installation works as follows:

В плавильнике 2 после загрузки исходного продукта закрывается крышка люка 3, и в установке создается инертная атмосфера путем последовательного вакуумирования до остаточного давления 0,5 мм рт.ст. и заполнения инертным газом до избыточного давления 0,05 атм.In the cooler 2, after loading the initial product, the manhole cover 3 closes and an inert atmosphere is created in the installation by successive evacuation to a residual pressure of 0.5 mm Hg. and filling with inert gas to an overpressure of 0.05 atm.

При достижении температуры металла в печи температуры плавления, в плавильную печь подается инертный газ, который через сифон барботирует через расплав, тем самым перемешивая его.When the temperature of the metal in the furnace reaches the melting temperature, an inert gas is supplied to the melting furnace, which sparges through the siphon through the melt, thereby mixing it.

Металлопровод и стакан-дозатор предварительно нагревается до температуры, превышающей температуру плавления металла на 10-50°С.The metal wire and the metering cup are preheated to a temperature that is 10-50 ° C higher than the melting temperature of the metal.

Затем, при достижении температуры металла в печи на 5-20°С превышающей температуру плавления металла, путем создания в плавильнике давления 0,3-0,7 атм, расплав по металлопроводу 4 подается в герметичную камеру центробежной литьевой машины. Расплавленный металл по металлопроводу попадает в стакан-дозатор и заполняет его объем до фиксированного уровня, при этом стопор стакана-дозатора расположен в положении «Закрыто» и соответственно шиберный затвор закрыт.После заполнения металлом стакана-дозатора, положение стопора переводится в положение «Открыто», вследствие чего шиберный затвор открывается и расплав через носок стакана-дозатора попадает во вращающуюся изложницу на оребренный фланец, тем самым осуществляется начало процесса центробежного литья. Расплав попадая на вращающийся оребренный фланец центробежными силами прижимается на боковую стенку изложницы, постепенно заполняя ее объем к центру. Затем, через 1-3 сек, стопор переводится в положение «Частично открыто», шиберный затвор частично перекрывает носок стакана-дозатора, обеспечивая дальнейшую равномерную подачу расплава во вращающуюся изложницу. Частота вращения изложницы при центробежном литье составляет 300-2500 об/мин (в зависимости от внешнего диаметра отливки, имеющей диапазон от 1000 до 2500 мм). После окончания литья процесс прекращается путем стравливания избыточного давления инертного газа в плавильнике.Then, when the temperature of the metal in the furnace is 5-20 ° C higher than the melting temperature of the metal, by creating a pressure of 0.3-0.7 atm in the smelter, the melt is fed through a metal wire 4 to the sealed chamber of a centrifugal injection machine. The molten metal through a metal wire enters the dispenser glass and fills its volume to a fixed level, while the stopper of the dispenser glass is in the “Closed” position and accordingly the slide gate is closed. After filling the dispenser glass with metal, the stopper position is set to the “Open” position as a result of which the slide gate opens and the melt through the nose of the dispenser glass enters the rotating mold on the ribbed flange, thereby starting the centrifugal casting process. The melt falling onto the rotating ribbed flange by centrifugal forces is pressed onto the side wall of the mold, gradually filling its volume to the center. Then, after 1-3 seconds, the stopper is moved to the “Partially open” position, the slide gate partially overlaps the toe of the dispenser glass, providing a further uniform flow of the melt into the rotating mold. The rotational speed of the mold during centrifugal casting is 300-2500 rpm (depending on the outer diameter of the casting, having a range from 1000 to 2500 mm). After casting is complete, the process is stopped by venting the inert gas overpressure in the smelter.

Изложница вращается до полного затвердевания расплава, которое осуществляется за счет охлаждения теплопередачей к стенке изложницы, происходящей по наружной поверхности и по торцам отливки (после образования усадочного зазора между отливкой и изложницей контактная передача с этих поверхностей частично заменяется теплоизлучением), а также за счет конвекции нейтрального газа со стороны свободной поверхности отливки. После охлаждения кольцевой заготовки вращение изложницы останавливается, открывается крышка герметичной камеры со стаканом-дозатором, затем открывается крышка изложницы. Далее, при помощи специального захвата за внутреннюю поверхность кольца извлекается заготовка-шайба.The mold rotates until the melt solidifies completely, which is accomplished by cooling the heat transfer to the mold wall, occurring on the outer surface and along the ends of the casting (after the formation of a shrink gap between the casting and the mold, the contact transfer from these surfaces is partially replaced by heat radiation), as well as due to convection of neutral gas from the side of the free surface of the casting. After cooling the annular blank, the rotation of the mold stops, the lid of the sealed chamber with the dispenser glass opens, then the mold cover opens. Further, using a special grip on the inner surface of the ring, the blank washer is removed.

Плавильная печь 1 охлаждается до кристаллизации жидкого затвора, вскрывается люк, производится новая загрузка исходного металла и, после создания в плавильнике инертной атмосферы и нагрева металла, производится повторный цикл литья кольцевых заготовок.The melting furnace 1 is cooled to crystallize the liquid shutter, the hatch opens, a new loading of the source metal is performed, and, after the inert atmosphere is created in the smelter and the metal is heated, a repeated casting cycle of the ring blanks is performed.

После получения заготовок-шайб методом центробежного литья получают зоны первой 18 и второй 19 стадий кристаллизации расплава (см. Фиг. 2, Фиг. 3). Далее необходимо провести их обточку, которая осуществляется на токарно-карусельном станке 21 (см. Фиг. 4).After receiving the blanks-washers by centrifugal casting, zones of the first 18 and second 19 stages of crystallization of the melt are obtained (see Fig. 2, Fig. 3). Next, it is necessary to turn them, which is carried out on a turning and rotary machine 21 (see. Fig. 4).

Обточка проводится как с целью придания заготовкам-шайбам геометрических параметров, необходимых для получения заданного объема металла для последующей операции, так и с целью удаления поверхностных литейных дефектов (неслитины, плени, раковины, трещины и т.д.) по высоте, наружному и внутреннему диаметрам заготовок. Припуск задаваемый на обточку зависит от усадки выбранного материала, глубины залегания литейных дефектов и толщины стенки отливок. По наружной поверхности центробежнолитой заготовки припуски под обточку задаются меньше, чем по внутренней. Так для алюминиевых и магниевых сплавов они составляют 10-15 мм на сторону.Turning is carried out both to give the workpiece washers the geometrical parameters necessary to obtain a given volume of metal for the subsequent operation, and to remove surface casting defects (non-slit, gravel, sinks, cracks, etc.) in height, external and internal diameters of the workpieces. The allowance set for turning depends on the shrinkage of the selected material, the depth of casting defects and the wall thickness of the castings. On the outer surface of the centrifugal cast billet, allowances for turning are set less than on the inside. So for aluminum and magnesium alloys they are 10-15 mm per side.

Заготовки могут обрабатываться, например, на двухстоечном токарно-карусельном станке (модели 1553).Billets can be processed, for example, on a two-column turning and rotary machine (model 1553).

Режимы резания:Cutting modes:

Скорость вращения стола -8,8 об/мин;Table rotation speed -8.8 rpm;

Подача - 0,6 мм/мин за оборот при черновой обработке;Feed - 0.6 mm / min per revolution during roughing;

Подача - 0,4 мм/мин за оборот при чистовой обработке (при приближении к заданным размерам);Feeding - 0.4 mm / min per revolution during finishing (when approaching the specified size);

Глубина резания - 5 мм на сторону при черновой обработке;Depth of cut - 5 mm per side during roughing;

Глубина резания - 2 мм на сторону при чистовой обработке (при приближении к заданным размерам).Depth of cut - 2 mm per side during finishing (when approaching the specified dimensions).

Очередность обработки на двухстоечном токарно-карусельном станке такая.The sequence of processing on a two-column turning and rotary machine is as follows.

Ввиду неровной внутренней поверхности заготовки-шайбы, обточка осуществляется в следующем порядке:Due to the uneven inner surface of the washer blank, the turning is carried out in the following order:

1. Базируясь кулачками за наружный диаметр, производится обработка внутреннего диаметра в размер, затем верхнего торца (по высоте заготовки) в размер.1. Based on the cams for the outer diameter, the inner diameter is processed into a size, then the upper end (along the height of the workpiece) is sized.

2. Осуществляется переворот заготовки-шайбы на столе токарно-карусельного станка.2. The billet-washer is flipped on the table of the turning and rotary machine.

3. Базируясь кулачками за внутренний диаметр, производится обработка наружного диаметра в размер, затем верхнего торца (по высоте заготовки) в размер.3. Based on the cams for the inner diameter, the outer diameter is machined to a size, then the upper end (along the workpiece height) to a size.

В настоящее время в качестве заготовок для кольцераскатки применяются отливки, штамповки, прокат. Ассортимент изготавливаемых колец для силовых шпангоутов непрерывно расширяется как по геометрическим параметрам, так и по применяемым материалам, как например магниевые сплавы. Это требует разработки новых подходов к моделированию и оптимизации процесса кольцераскатки.Currently, castings, stampings, rolled products are used as blanks for ring rolling. The range of manufactured rings for power frames is constantly expanding both in geometric parameters and in the materials used, such as magnesium alloys. This requires the development of new approaches to modeling and optimization of the ring rolling process.

Настоящим изобретением для изготовления силовых шпангоутов предлагается использовать в качестве заготовок для кольцераскатки заготовки-шайбы, полученные методом центробежного литья, с последующей их обточкой.The present invention for the manufacture of power frames is proposed to use as blanks for ring rolling blanks-washers obtained by centrifugal casting, followed by turning them.

Применение процесса кольцераскатки заготовок-шайб является важнейшим условием для достижения наилучших результатов по точности и заданной форме готового кольца при минимальных затратах на энергоресурсы, минимальных мощностях, затрачиваемых на деформирование кольца и максимальном коэффициенте использования материала. Кольцераскатку заготовок-шайб с целью получения шпангоутов заданных геометрических параметров необходимо проводить на радиально-аксиальном кольцераскатном стане 22 (см. Фиг. 4), который входит в состав следующего кольцераскатного комплекса: нагревательная камерная печь 24, гидравлический пресс 25 для осадки заготовок по высоте, радиально-аксиальный кольцераскатной стан 22.The use of the ring rolling process for blanks-washers is the most important condition for achieving the best results in terms of accuracy and a given shape of the finished ring with minimum energy costs, minimum power spent on ring deformation and maximum material utilization. Ring rolling of blanks-washers in order to obtain frames of specified geometric parameters must be carried out on a radially axial ring rolling mill 22 (see Fig. 4), which is part of the following ring-rolling complex: a heating chamber furnace 24, a hydraulic press 25 for upsetting the blanks in height, radial axial ring rolling mill 22.

В качестве стана 22 может быть использован любой стан из известных в технике (см. http://meer.sms-group.com/fileadmin/user_upload/pdf/publicationgroup/schmiedetechnik/RW_RAW_RU_10-14.pdf).As mill 22, any mill known in the art can be used (see http://meer.sms-group.com/fileadmin/user_upload/pdf/publicationgroup/schmiedetechnik/RW_RAW_RU_10-14.pdf).

В камерной печи 24 нагревают заготовку, затем с помощью пресса 25 выполняют осадку заготовок по высоте. После перемещают заготовку на радиально-аксиальный кольцераскатной стан 22. Перемещение нагретой заготовки-шайбы между нагревательной печью, прессом и кольцераскатным станом 22 осуществляется манипулятором 23. В качестве манипулятора может быть использован любой манипулятор из известных применяемых в кольцепрокатном производстве (см. http://www.dango-dienenthal.de/ru). На кольцераскатном стане 22 формируют конечный продукт-шпангоут (см. пример на Фиг. 5).In the chamber furnace 24, the workpiece is heated, then, using the press 25, the workpieces are upset by height. Then the workpiece is moved to the radial-axial ring rolling mill 22. The heated workpiece-washer is moved between the heating furnace, press and ring rolling mill 22 by the manipulator 23. Any manipulator known from those used in ring rolling can be used as a manipulator (see http: // www.dango-dienenthal.de/en). On the ring rolling mill 22 form the final product-frame (see example in Fig. 5).

В результате реализации предлагаемого изобретения достигается целый ряд значимых преимуществ:As a result of the implementation of the invention, a number of significant advantages are achieved:

- повышается надежность шпангоутов за счет отсутствия сварных швов;- increased reliability of frames due to the lack of welds;

- снижается трудоемкость изготовления шпангоутов;- reduces the complexity of manufacturing frames;

- сокращается цикл изготовления шпангоутов;- the production cycle of frames is reduced;

- не менее чем в 1,5 раза сокращаются затраты на изготовления шпангоутов (для магниевого сплава);- no less than 1.5 times reduced the cost of manufacturing frames (for magnesium alloy);

- прочностные характеристики соответствуют прочностным характеристикам прессованных профилей.- strength characteristics correspond to the strength characteristics of extruded profiles.

В таблице 1 показано сравнение трудоемкости и затрат на изготовление цельнокатаных шпангоутов из сплава МА2-1пч по сравнению с существующей серийной технологией.Table 1 shows a comparison of the complexity and costs of manufacturing solid-rolled frames from MA2-1pch alloy compared to existing serial technology.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Таким образом, применение цельнокатаных силовых шпангоутов из сплавов на основе алюминия или магния изготовленных из центробежнолитых заготовок-шайб, позволит не только повысить надежность изделий при существенном снижении трудоемкости, но и за счет повышенных механических характеристик снизить вес шпангоутов.Thus, the use of seamless-rolled power frames made of aluminum or magnesium alloys made of centrifugally cast billet washers will not only increase the reliability of products with a significant reduction in labor intensity, but also due to the increased mechanical characteristics, reduce the weight of the frames.

Claims (3)

1. Способ изготовления цельнокатаных силовых шпангоутов из деформируемых сплавов, включающий отливку заготовок-шайб методом центробежного литья в среде инертного газа путем подачи расплава во вращающуюся изложницу и раскатку заготовок-шайб, отличающийся тем, что после отливки заготовок-шайб их обтачивают, нагревают в печи, выполняют их осадку по высоте посредством гидравлического пресса и затем обеспечивают раскатку заготовок-шайб на радиально-аксиальном кольцераскатном стане, при этом обточку заготовок-шайб осуществляют на токарно-карусельном станке с припуском в зависимости от усадки материала, глубины залегания литейных дефектов и толщины стенки заготовок-шайб, причем по наружной поверхности заготовок-шайб припуски под обточку задают меньше, чем по внутренней.1. A method of manufacturing solid-rolled power frames from wrought alloys, comprising casting the workpieces-washers by centrifugal casting in an inert gas medium by supplying melt to the rotating mold and rolling the workpieces-washers, characterized in that they are machined and machined after workpieces-washers are heated, heated in an oven they perform their upsetting in height by means of a hydraulic press and then provide rolling of the blanks-washers on a radially axial ring rolling mill, while turning the blanks-washers is carried out on a turning- aruselnom machine with an allowance depending on the shrinkage of the material, the depth of the casting defects and wall thickness washers blanks, wherein at the outer surface of blanks washers allowances under the refacing is set smaller than the inner. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обточку осуществляют на двухстоечном токарно-карусельном станке, на котором устанавливают режим резания, при котором скорость вращения стола составляет 8,8 об/мин, подача при черновой обработке - 0,6 мм/мин за оборот, подача при чистовой обработке при приближении к заданным размерам - 0,4 мм/мин за оборот, глубина резания на сторону при черновой обработке - 5 мм, глубина резания на сторону при чистовой обработке при приближении к заданным размерам - 2 мм.2. The method according to p. 1, characterized in that the turning is carried out on a two-column turning and rotary machine, which sets the cutting mode at which the table rotation speed is 8.8 rpm, the feed for roughing is 0.6 mm / min per revolution, feed during finishing when approaching the specified dimensions - 0.4 mm / min per revolution, the depth of cut to the side during roughing - 5 mm, the depth of cut to the side when finishing when approaching the specified size - 2 mm. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что очередность обработки на токарно-карусельном станке осуществляют в порядке, при котором сначала, базируясь кулачками за наружный диаметр, производят обработку внутреннего диаметра в размер, затем верхнего торца по высоте заготовки в размер, далее осуществляют переворот заготовки-шайбы на столе токарно-карусельного станка, после чего, базируясь кулачками за внутренний диаметр, производят обработку наружного диаметра в размер, затем верхнего торца по высоте заготовки в размер.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the order of processing on a turning and rotary machine is carried out in the order in which, first, based on the cams for the outer diameter, the inner diameter is processed in size, then the upper end along the height of the workpiece in size , then the billet-washer is flipped on the table of the turning and rotary machine, after which, based on the cams for the inner diameter, the outer diameter is processed in size, then the upper end in height of the workpiece in size.
RU2016112564A 2016-04-04 2016-04-04 Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method RU2663916C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016112564A RU2663916C2 (en) 2016-04-04 2016-04-04 Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016112564A RU2663916C2 (en) 2016-04-04 2016-04-04 Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016112564A RU2016112564A (en) 2017-10-09
RU2663916C2 true RU2663916C2 (en) 2018-08-13

Family

ID=60047663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016112564A RU2663916C2 (en) 2016-04-04 2016-04-04 Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2663916C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010118448A2 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Facc Ag Frame and method for producing such a frame
ES2401517A2 (en) * 2011-05-31 2013-04-22 Airbus Operations S.L. Composite aircraft frame
RU2487776C1 (en) * 2012-04-03 2013-07-20 Николай Дмитриевич Шанин Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010118448A2 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Facc Ag Frame and method for producing such a frame
ES2401517A2 (en) * 2011-05-31 2013-04-22 Airbus Operations S.L. Composite aircraft frame
RU2487776C1 (en) * 2012-04-03 2013-07-20 Николай Дмитриевич Шанин Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016112564A (en) 2017-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11458528B2 (en) Wheel automatic closed die forging production line and aluminum alloy wheel
CN109093048B (en) Large-scale machine brake type forging die and forging method
JP5613468B2 (en) Method for producing annular molded body
JP6292761B2 (en) Method for producing annular molded body
CN104525829B (en) Radially the Semi-solid Process of compressor of air conditioner aluminium alloy bent axle is prepared in forging strain induction
CN101786220A (en) Casting and hot spinning process of aluminum alloy wheel
CN103157760B (en) Gear blank production technology method with hammer forging and die forging combined
CN111230037A (en) Production process of flange for improving utilization rate of raw materials
CN112059091B (en) Disc type aluminum alloy automobile hub forging die structure and forging method
CN107206469A (en) The manufacture method of ring-type formed body
CN107405681B (en) Method for manufacturing a turbomachine component, a blank and a final component
CN107377936A (en) Bogie wheel Combined Loading liquid forging process
US2323972A (en) Method of forging
CN102689156A (en) GH4169 high-temperature alloy special-cross-section large annular piece liquid forging and rolling composite forming method
RU2663916C2 (en) Solid-rolled strong frames from the centrifugally cast workpiece-washer manufacturing method
RU2487776C1 (en) Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys
CN108443450A (en) A kind of fluid-flywheel clutch rotor and its production method
CN102240897A (en) Method for manufacturing water-cooling type double-metal pipe die
CN104148797B (en) The manufacture method of planetary wheel carrier
CN104625633B (en) The semisolid manufacturing process of the modular ring spinning strain-induced method of submarine ring stiffened shell
RU2520249C2 (en) Device for making ring ingots from magnesium alloy by spun casting in inert gas medium
KR101341122B1 (en) Apparatus and methods for manufacturing metal ring
US10543523B2 (en) Forging tool for the manufacturing of a shaped rolled ring, notably for the manufacture of a turbomachine disc
RU2302921C2 (en) Flawless forged pieces forging method for producing elongated articles such as rotors or shafts
CN105522132B (en) The application method of the preparation facilities of triangle continuous casting billet

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20171026

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20180622

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200405