RU2690262C1 - СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (a+b)- ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ - Google Patents
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (a+b)- ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690262C1 RU2690262C1 RU2018107952A RU2018107952A RU2690262C1 RU 2690262 C1 RU2690262 C1 RU 2690262C1 RU 2018107952 A RU2018107952 A RU 2018107952A RU 2018107952 A RU2018107952 A RU 2018107952A RU 2690262 C1 RU2690262 C1 RU 2690262C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- frequency
- workpiece
- khz
- deformation
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 34
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 11
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910001040 Beta-titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 102220253765 rs141230910 Human genes 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
- B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области обработки титановых сплавов давлением. Способ обеспечивает снижение продолжительности полного цикла производства проволоки, возможность получения проволоки единым куском без сварных соединений, повышение прочности и пластичности титановой проволоки из (α+β)-титанового сплава, получение однородной, мелкозернистой структуры сплава, снижение анизотропии механических свойств по длине и сечению проволоки. Обеспечивается за счет того, что осуществляют нагрев и деформацию заготовки путем волочения или прокатки в несколько проходов, согласно изобретению деформацию заготовки проводят при температуре Т=(450-850)°С, а нагрев заготовок до этой температуры производят индукционным методом посредством одной, двух или трех установок индукционного нагрева с регламентированными номинальной мощностью и частотой. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к способам обработки титановых сплавов давлением, содержащих алюминий, ванадий, и может быть использовано при изготовлении проволоки из (α+β)-титанового сплава методом горячего деформирования (волочения или прокатки), используемой для аддитивной технологии.
Изобретение направлено на увеличение производительности, на снижение потерь готовой продукции, снижение затрат энергии на температурную обработку материала и улучшение таких показателей при изготовлении проволоки для аддитивной технологии из (α+β)-титанового сплава как прочность и пластичность и исключение обрывов проволоки в процессе изготовления.
Титановый сплав (α+β)-класса, пригодный для применения в качестве проволоки для аддитивной технологии, представляет собой сплав Ti-Al-V, который номинально содержит мас. %: алюминий 5,50-6,76, ванадий 3,50-4,40, менее 0,20 мас. % кислорода, титан остальное Сплав используется для изготовления крупногабаритных сварных и сборных конструкций летательных аппаратов, для изготовления баллонов, работающих под внутренним давлением в широком интервале температур от -196°С до 450°С, и целого ряда других конструктивных элементов в авиакосмической промышленности. Для изготовление данных изделий с использованием аддитивной технологии, требуется проволока, имеющая повышенные свойства по однородности микроструктуры, фазовому составу, с минимальной анизотропией механических свойств по всей длине и без наличия сварных соединений и других дефектов.
Известен способ изготовления проволоки из α-титановых сплавов путем нагрева заготовки и прокатки в несколько проходов со скоростью в первом проходе не более 2 м/с, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности, нагрев производят до температуры, определяемой из зависимости Т=[(450-470)-20 V1]°С, где V1 - скорость прокатки в первом проходе, а деформацию осуществляют в многовалковых калибрах с суммарной степенью 75-80%. (Патент RU №1476718, заявка 4292778/02 от 03.08.1987 г, МПК В21В 3/00).
Недостатком этого способа являются то, что в данной разработке использована многократная термообработка, получаемые при этом механические свойства проволоки не позволяют получить, из одной заготовки, провод необходимой длины, без сварных соединений.
Известен способ получения проволоки из (α+β)-титановых сплавов, включающий нагрев, деформацию и отжиг (Волочение легких сплавов. Ерманок М.З., Ватрушин Л.С. М.: ВИЛС, 1999, с. 95-108).
Недостатком этого способа являются применение много переходной операции деформации, осуществляемой с нагревом, и применение энергоемких операций травления и вакуумного отжига, следствием которого является низкий уровень значений характеристик предела прочности на разрыв, что не позволяет, из одной заготовки, получение проволоки из титанового сплава ВТ6 с повышенными механическими свойствами одним куском необходимой длины для аддитивной технологии.
Известен способ изготовления высокопрочной проволоки из титана и титановых сплавов, включающий получение слитка, его горячую деформацию с получением заготовки для волочения, волочение при комнатной температуре на конечный размер и окончательную термическую обработку (US 6077369 А, C22F 1/18, 20.06.2000).
Недостатком этого способа является окисление и трещинообразование поверхности, формирование структурной неоднородности по длине проволоки и как следствие разброс и нестабильность механических свойств проволоки, что не позволяет получение структурированной проволоки из титанового сплава ВТ6 с повышенными механическими свойствами одним куском необходимой длины для аддитивной технологии.
Известен способ изготовления высокопрочной проволоки из (α+β)-титанового сплава мартенситного класса, включающий получение слитка, его горячую деформацию с получением заготовки для волочения, волочение при комнатной температуре на конечный размер и окончательную термическую обработку, при этом после горячей деформации полученные заготовки отжигают на воздухе и механически обрабатывают, волочение проводят многократно с промежуточными отжигами в атмосфере воздуха, при этом, после первого хода волочения проводят механическую обработку, а окончательную термическую обработку ведут в атмосфере воздуха в течение 60-180 мин при температуре (0,5÷0,7)Тпп °C с дальнейшим охлаждением до комнатной температуры. (Патент RU №2460825, заявка 2011140698 от 07.10.2011 г, МПК В21В 3/00).
Недостатками этого способа являются многостадийность и длительность процесса обработки заготовки и низкие механические свойства сплава по сравнению с предлагаемым способом. Данный способ не позволяет получить структурированную проволоку из титанового сплава ВТ6 с повышенными механическими свойствами одним куском необходимой длины для аддитивной технологии.
Наиболее близким техническим решением для описываемого ниже способа является способ изготовления проволоки из (α+β)-титановых сплавов, включающий нагрев заготовки и деформацию в несколько проходов, при этом в процессе деформации осуществляют охлаждение, причем при степени суммарной деформации до 50% охлаждение осуществляют до температуры деформации 640-670°С, при степени суммарной деформации более 50%, но менее 80% охлаждение осуществляют до температуры деформации более 670°С, но менее 700°С. (Патент RU №1520717, заявка 4309001 от 21.09.1987, МПК В21В 1/00).
Недостатком данного способа являются то, что механические свойства титанового сплава, полученные указанной обработкой, ниже, чем в предлагаемом способе, что не позволяет получение, из одной заготовки, структурированной проволоки из титанового сплава ВТ6 с повышенными механическими свойствами одним куском без обрыва, необходимой длины для аддитивной технологии.
Задачей данного изобретения является повышение качества проволоки из (α+β)-титанового сплава для аддитивной технологии, снижение затрат на ее изготовление.
Технический результат, достигаемый в процессе решения задачи, заключается в снижении продолжительности полного цикла производства проволоки, в получении проволоки единым куском без сварных соединений, повышение прочности и пластичности титановой проволоки из (α+β)-титанового сплава, получение однородной, мелкозернистой структуры сплава, снижение анизотропии механических свойств по длине и сечению проволоки.
Технический результат достигается способом изготовления проволоки из (α+β)-титановых сплавов для аддитивных технологий, включающем нагрев заготовки и деформацию заготовки путем волочения или прокатки в несколько проходов, отличающийся тем, что деформацию заготовки проводят при температуре Тз=(450-850)°С, а нагрев заготовок до этой температуры производят индукционным методом посредством одной, двух или трех установок индукционного нагрева, при этом заготовки диаметром от 7,5 до 4,16 мм нагревают посредством трех установок, включающих установку номинальной мощностью N=(50-80) кВт и частотой f=(40-80) кГц, установку номинальной мощностью N=(30-60) кВт и частотой f=(80-300) кГц и установку номинальной мощностью N=(10-40) кВт и частотой f=(300-500) кГц, заготовки диаметром от менее 4,16 до 2,39 мм нагревают посредством двух установок, включающих установку номинальной мощностью N=(30-60) кВт и частотой f=(80-300) кГц и установку номинальной мощностью N=(10-40) кВт и частотой f=(300-500) кГц, а заготовки диаметром от менее 2,39 до 1,84 мм нагревают посредством одной установки номинальной мощностью N=(10-40) кВт и частотой f=(300-500) кГц.
Кроме этого, проволока имеет максимальное содержание по массе %: алюминий 5,50-6,76, ванадий 3,50-4,40, железо ≤0,22, углерод ≤0,05, кислород 0,14-0,18, азот ≤0,03, водород ≤0,015 и титан - остальное, проволока имеет допуск на диаметр -0,05/+0,01 мм, проволока имеет остаточное напряжение, определенное по отклонению от прямолинейности, на образцах, отобранных в начале и конце проволоки, и составляющее не более 1,0 мм на 1 м проволоки, после ее изгиба по радиусу 150 мм.
Повышение прочности и пластичности титановой проволоки из (α+β)-титанового сплава, это свойства титанового сплава, которые необходимо получить в процессе изготовления проволоки, чтобы иметь возможность изготовить провод, из одной заготовки, одним куском без сварных соединений. Для сплавов титана характерно значительное увеличение сопротивления пластической деформации и потеря пластичности на начальных стадиях деформирования. Прочность и пластичность титановой проволоки из (α+β)-титанового сплава, в большей степени определяется температурой нагрева заготовки и скоростью пластической деформации. Особенно это проявляется при деформации α+β-титановых сплавов, имеющих повышенное содержание легирующих элементов, что способствует дополнительному упрочнению материала. Повышенное содержание алюминия в титане, особенно при значениях более 5,5%, увеличивает прочностные характеристики и снижает пластичность в условиях температур ниже 450°С. Увеличение температуры нагрева заготовки свыше 850°С, также приводит к снижению прочности поволоки после деформации, что не позволяет сократить число проходов, при получении проволоки необходимого диаметра. В данном способе предлагается проводить нагрев заготовки индукционным способом. При индукционном нагреве проволоки из титанового сплава имеются трудности формирования равномерного температурного поля по глубине заготовки. Это обусловлено особенностями протекания высокочастотного тока по проводнику, низкой теплопроводностью титана, высоким уровнем тепловых потерь. Из-за скин-эффекта при индукционном нагреве тепловые источники распределены по сечению заготовки неравномерно: максимальное тепловыделение происходит на поверхности, с увеличением расстояния от поверхности интенсивность источников теплоты падает. Соответственно поверхностные слои имеют более высокую температуру, чем середина, причем эта разность температур тем больше, чем больше мощность, на которой осуществляется нагрев, и чем выше частота тока. По мере разогрева заготовки происходит рост тепловых потерь в окружающую среду. Расширение металла и фазовые (структурные) превращения распространяются с поверхности внутрь нагреваемой заготовки в течение определенного времени. Со стороны наружных, расширяющихся слоев, внутренние, непрогретые слои, испытывают напряжения растяжения, а наружные со стороны внутренних - напряжения сжатия. Чтобы снизить полный цикл производства проволоки необходимо сократить число проходов, что приводит к увеличению степени деформации. Увеличение степени деформации до 50% за один проход возможно при быстром нагреве заготовки и равномерном распределения температуры по сечению, при нагреве заготовки до температур (450-850)°С. Нагрев предлагается производить одним или двумя, или тремя индукторами. Важным здесь является фактор распределения температурного поля по сечению провода. При высокой скорости деформации однородность температурного поля по сечению проволоки должна бать максимально равномерной.
Со временем, после прохождения заготовки индукторов, происходит ее охлаждение. При быстром охлаждения поверхности в глубине заготовки образуется зона, имеющая более высокую температуру, чем поверхность. Это явление сильно проявляется у титановых сплавов из-за низкой теплопроводности и высокого уровня тепловых потерь. Охлаждаемые наружные слои, испытывают напряжения растяжения, а внутренние со стороны наружных - напряжения сжатия. Такое изменение напряжений может приводить не только к упругим, но и пластическим деформациям, что может привести к появлению микротрещин в поверхностном слое.
При индукционном нагреве одной установкой номинальной мощностью N=(50-80) кВт и частотой f=(40-80) кГц, разность температур внутренних и внешних слоев металла приводит к локальным изменениям в структуре титана, а также к возникновению остаточных напряжений и образованию микротрещин на поверхности на начальных стадиях деформации, в дальнейшем с уменьшением диаметра, приводит к порыву проволоки. Чтобы избежать такого явления нагрев проводят более длительное время для выравнивания температурного поля по сечению заготовки. Это приводит к значительному снижению скорости деформации. Использование трех индукторов нагрева, на максимальных диаметрах заготовки, имеющих различные мощности и частоты, позволяют снизить градиент температур по сечению заготовки. При индукционном нагреве проволоки из титанового сплава, тепло поверхностного слоя идет на нагрев внутренних слоев. Дополнительный нагрев поверхностного слоя при N=(10-40) кВт и частотой f=(300-500) кГц, позволяет поддерживать температуру тонкого поверхностного слоя на заданном уровне, образование мельчайших микротрещин, которые выходят на поверхность не происходит. Итак, тепловая энергия поверхностного слоя, полученная на индукционных установках, имеющих меньшую частоту переменного магнитного поля, и ушедшая на разогрев внутренних слоев, компенсируется дополнительным нагревом поверхностного слоя установками индукционного нагрева имеющих большую частоту.
Во время деформации проволоки происходит захолаживание ее поверхностных слоев, особенно в зонах контакта поверхности проволоки с поверхностями волок или роликов, имеющих значительно более низкую температуру. Охлаждение поверхностных слоев проволоки затрудняет обеспечение равномерной деформации, как по сечению проволоки, так и по длине. Неравномерная деформация проволоки приведет к растрескиванию поверхностных слоев проволоки. Экспериментально было установлено, что в предлагаемом способе, при нагреве заготовки индукционным способом, для обеспечения более равномерного температурное поля по объему заготовки, нагрев необходимо производить одним или двумя, или тремя индукторами нагрева в зависимости от диаметра заготовки. Предлагаемый способ нагрева заготовки позволяет производить деформацию заготовки при температуре (450-850)°С.
Контроль температуры при нагреве заготовки проводится пирометрами на каждом индукторе с точностью измерения температуры 0,1°С.
Реализация способа.
Реализация способа проводилась в три этапа. На первом этапе изготавливались заготовки для прокатки или волочения, на втором этапе проводилось изготовление проволоки волочением или прокаткой, на третьем этапе проводилось исследование образцов проволоки. Ниже представлена часть вариантов реализации предлагаемого способа изготовления проволоки из (α+β)-титанового сплава для аддитивной технологии с индукционным нагревом. Все заготовки были изготовлены из одного слитка.
Этап изготовление заготовки.
Методом тройного вакуумного дугового переплава получали слиток из титанового сплава ВТ6 диаметром 450 мм; далее обтачивали до 420 мм; нагревали до температуры 850°С в газовой печи и ковали на диаметр 115 мм. Полученную заготовку обтачивали для удаления альфированного слоя, затем нагревали до температуры 900°С и проводили горячую прокатку в бухту на диаметр 8,0 мм. Далее проводили отжиг на воздухе при температуре 700°С в течении 2-х часов с охлаждением на воздухе.
Этап проведение исследований.
Проводились следующие виды исследования поволоки. Определялись механические свойства, исследовалась структура сплава. Исследования механических свойств проводились на проволоке, вырезанной из конца бухты, или из конца проволоки в месте обрыва. Полученная проволока подвергалась растяжению на разрывной машине INSTRON 5969. Длина образца проволоки для растяжения составляла 600 мм. Скорость растяжения проволоки составляла 10 мм/мин. Основные механические характеристики проволоки представлены в табл. 2. Остаточное напряжение определялось на образцах, отобранных в начале и конце проволоки. Образец длиной 950 мм изгибался по радиусу 150 мм, после этого измерялась прямолинейность проволоки в соответствии с ГОСТ 26877-2008. Исследование структуры (α+β)-титанового сплава проводили на образцах проволоки полученных после проведения всего цикла получения готового провода и пригодного для аддитивной технологии. На фиг. 1 представлена характерная структура сплава ВТ6 полученная на проволоке, изготовленной на оптимальных режимах (Пример 1.), на фиг. 2 представлена структура сплава ВТ6 полученная на проволоке, которая порвалась (Пример 3.). Изображение получено на растровом электронном микроскопе модели MIRA3 TESCAN, напряжение 15 кВ, увеличение 5kx., α - фаза титанового сплава темные области, β-фаза - светлые области. Результаты исследований представлены в табл. 2
Этап изготовления проволоки.
Пример 1. Деформацию заготовки с диаметра 7,5 мм до диаметра 1,84 мм проводили за 5 проходов. Нагрев заготовки проводился до температуры 650°С. Деформацию проводили волочением, нагрев заготовки проводили одним или двумя, или тремя индукторами, на режимах, которые не выходили за предельные значения (табл. 1). Нагрев заготовок диаметром от 7,5 до 4,16 мм проводили тремя индукторами с номинальной мощностью N1=60 кВт и частотой f1=66 кГц, с номинальной мощностью N2=45 кВт и частотой f2=100 кГц, номинальной мощностью N3=35 кВт и частотой f3=440 кГц. Нагрев заготовок диаметром от менее 4,16 мм до 2,39 мм проводили двумя индукторами с номинальной мощность N2=45 кВт и частотой f2=100 кГц, с номинальной мощностью N3=35 кВт и частотой f3=440 кГц. Нагрев заготовок диаметром от менее 2,39 мм до 1,84 мм проводили на одной установке с номинальной мощностью N3=35 кВт и частотой f3=440 кГц для заготовок. Скорость деформации (V) заготовки выбирали на каждом проходе, в зависимости от диаметра (d) заготовки:
V=40 м/мин для диаметра d=(от 7,5 до 5,56) мм,
V=50 м/мин для диаметра d=(от менее 5,56 до 4,16) мм,
V=55 м/мин для диаметра d=(от менее 4,16 до 3,14) мм,
V=60 м/мин для диаметра d=(от менее 3,14 до 2,39) мм,
V=70 м/мин для диаметра d=(от менее 2,39 до 1,84) мм,
Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 2. Деформация заготовки на диаметре 3,14 мм проводилась при температуре нагрева заготовки 430°С, что ниже оптимальной на 20°С. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки на начальной стадии прохода. Концы проволоки были сварены, температура нагрева заготовки была повышена в область оптимальных температур до 470°С. В дальнейшем при проходах при данной температуре обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 3. Деформация заготовки на диаметр 2,39 мм проводилась при температуре нагрева заготовки 865°С, что выше оптимальной на 15°С. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки на начальной стадии прохода. Концы проволоки были сварены, температура нагрева заготовки была снижена в область оптимальных температур до 830°С. В дальнейшем при проходах при данной температуре обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 4. Деформация проволоки на диаметре 5,56 мм. проводилась при мощности индукционного нагревателя N1=45 кВт, что меньше оптимальной на 5 кВт. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в середине прохода, концы проволоки были сварены. Мощность N1 была увеличена до оптимальных значений. N1=55 кВт В дальнейшем при проходах при данных параметрах мощности N1 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 5. Деформация проволоки на диаметре 5,56 мм проводилась при мощности индукционного нагревателя N1=85 кВт, что выше оптимальной на 5 кВт. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в начале прохода, концы проволоки были сварены. Мощность N1 была уменьшена до оптимальных значений. N1=75 кВт. В дальнейшем при проходах при данных параметрах мощности N1 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 6. Деформация проволоки на диаметр 5,56 мм проводилась на частоте индукционного нагревателя f1=90 кГц, что выше оптимальной на 10 кГц Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в вначале прохода, концы проволоки были сварены. Частота индукционного тока f1 была уменьшена до оптимальных значений f1=75 кГц. В дальнейшем при проходах при данных параметрах частоты тока f1 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 7. Деформация проволоки на диаметр 5,56 мм проводилась на частоте индукционного нагревателя f1=30 кГц, что ниже оптимальной на 10 кГц Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в вначале прохода, концы проволоки были сварены. Частота индукционного тока f1 была увеличена до оптимальных значений f1=45 кГц. В дальнейшем при проходах при данных параметрах частоты тока f1 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 8. Деформация проволоки на диаметре 4,16 мм проводилась при мощности индукционного нагревателя N2=25 кВт, что меньше оптимальной на 5 кВт. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в середине прохода, концы проволоки были сварены. Мощность N2 была увеличена до оптимальных значений. N2=35 кВт В дальнейшем при проходах при данных параметрах мощности N2 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 9. Деформация проволоки на диаметре 4,16 мм проводилась при мощности индукционного нагревателя N2=65 кВт, что выше оптимальной на 5 кВт. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в начале прохода, концы проволоки были сварены. Мощность N2 была уменьшена до оптимальных значений. N2=55 кВт В дальнейшем при проходах при данных параметрах мощности N2 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 10. Деформация проволоки на диаметр 4,16 мм проводилась на частоте индукционного нагревателя f2=70 кГц, что ниже оптимальной на 10 кГц. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в вначале прохода, концы проволоки были сварены. Частота индукционного тока f2 была увеличена до оптимальных значений f2=85 кГц. В дальнейшем при проходах при данных параметрах частоты тока f2 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 11. Деформация проволоки на диаметр 4,16 мм проводилась на частоте индукционного нагревателя f2=310 кГц, что выше оптимальной на 10 кГц Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в вначале прохода, концы проволоки были сварены. Частота индукционного тока f2 была уменьшена до оптимальных значений f2=290 кГц. В дальнейшем при проходах при данных параметрах частоты тока f2 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 12. Деформация проволоки на диаметре 2,39 мм проводилась при мощности индукционного нагревателя N3=8 кВт, что меньше оптимальной на 2 кВт. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в середине прохода, концы проволоки были сварены. Мощность N3 была увеличена до оптимальных значений. N3=12 кВт. В дальнейшем при проходах при данных параметрах мощности N3 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 13. Деформация проволоки на диаметре 2,39 мм проводилась при мощности индукционного нагревателя N3=45 кВт, что выше оптимальной на 5 кВт. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в начале прохода, концы проволоки были сварены. Мощность N3 была уменьшена до оптимальных значений. N3=35 кВт. В дальнейшем при проходах при данных параметрах мощности N3 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 14. Деформация проволоки на диаметр 2,39 мм проводилась на частоте индукционного нагревателя f3=510 кГц, что выше оптимальной на 10 кГц Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в вначале прохода, концы проволоки были сварены. Частота индукционного тока f3 была уменьшена до оптимальных значений f3=490 кГц. В дальнейшем при проходах при данных параметрах частоты тока f3 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Пример 15. Деформация проволоки на диаметр 2,39 мм проводилась на частоте индукционного нагревателя f3=290 кГц, что ниже оптимальной на 10 кГц. Остальные параметры процесса изготовления проволоки были оптимальными, как в примере 1. Произошел обрыв проволоки в вначале прохода, концы проволоки были сварены. Частота индукционного тока f3 была увеличена до оптимальных значений f3=310 кВт. В дальнейшем при проходах при данных параметрах частоты тока f3 обрывов проволоки не было. Результаты испытаний проволоки представлены в (табл. 2).
Представленные в таблице 2 данные показывают, что предлагаемый способ изготовления проволоки из (α+β)-титанового сплава для аддитивной технологии с индукционным нагревом с использованием одной или двух или трех установок с номинальной мощностью N=(50-80) кВт и частотой f=(40-80) кГц, и/или номинальной мощностью N=(30-60) кВт и частотой f=(80-300) кГц, и/или номинальной мощностью N=(10-40) кВт и частотой f=(300-500) кГц, при этом деформацию заготовки проводят при температуре Тз=(450-850)°С позволяет получить проволоку, имеющую повышенные прочностные и пластические свойства, с однородной, мелкозернистой структурой, необходимой длины одним куском без сварных соединений.
Таким образом, предлагаемый способ получения проволоки из (α+β)-титанового сплава позволяет произвести проволоку без сваривания отдельных кусков, обладающую стабильно высоким уровнем прочности, пластичности и однородности структуры по всей длине, что является одним из главных условий для проволоки, используемой в аддитивных технологиях.
Claims (4)
1. Способ изготовления проволоки из (α+β)-титановых сплавов для аддитивных технологий, включающий нагрев заготовки и деформацию заготовки путем волочения или прокатки в несколько проходов, отличающийся тем, что деформацию заготовки проводят при температуре Тз=(450-850)°С, а нагрев заготовок до этой температуры производят индукционным методом посредством одной, двух или трех установок индукционного нагрева, при этом заготовки диаметром от 7,5 до 4,16 мм нагревают посредством трех установок, включающих установку номинальной мощностью N=(50-80) кВт и частотой f=(40-80) кГц, установку номинальной мощностью N=(30-60) кВт и частотой f=(80-300) кГц и установку номинальной мощностью N=(10-40) кВт и частотой f=(300-500) кГц, заготовки диаметром от менее 4,16 до 2,39 мм нагревают посредством двух установок, включающих установку номинальной мощностью N=(30-60) кВт и частотой f=(80-300) кГц и установку номинальной мощностью N=(10-40) кВт и частотой f=(300-500) кГц, а заготовки диаметром от менее 2,39 до 1,84 мм нагревают посредством одной установки номинальной мощностью N=(10-40) кВт и частотой f=(300-500) кГц.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изготавливают проволоку из титанового сплава, содержащего, мас. %: алюминий 5,50-6,76, ванадий 3,50-4,40, железо ≤0,22, углерод ≤0,05, кислород 0,14-0,18, азот ≤0,03, водород ≤0,015, титан - остальное.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проволока имеет допуск на диаметр -0,05/+0,01 мм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проволока имеет остаточное напряжение, определенное по отклонению от прямолинейности, на образцах, отобранных в начале и конце проволоки, и составляющее не более 1,0 мм на 1 м проволоки, после ее изгиба по радиусу 150 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107952A RU2690262C1 (ru) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (a+b)- ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107952A RU2690262C1 (ru) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (a+b)- ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690262C1 true RU2690262C1 (ru) | 2019-05-31 |
Family
ID=67037329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018107952A RU2690262C1 (ru) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (a+b)- ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690262C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1520717A1 (ru) * | 1987-09-21 | 2001-09-20 | Б.А. Никифоров | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ |
| RU2460825C1 (ru) * | 2011-10-07 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения высокопрочной проволоки из сплава на основе титана конструкционного назначения |
| US20160138149A1 (en) * | 2010-07-19 | 2016-05-19 | Ati Properties, Inc. | Processing of alpha/beta titanium alloys |
| RU2623979C2 (ru) * | 2015-10-08 | 2017-06-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ химико-термической индукционной обработки малогабаритных изделий из альфа-титановых сплавов |
-
2018
- 2018-03-05 RU RU2018107952A patent/RU2690262C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1520717A1 (ru) * | 1987-09-21 | 2001-09-20 | Б.А. Никифоров | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ |
| US20160138149A1 (en) * | 2010-07-19 | 2016-05-19 | Ati Properties, Inc. | Processing of alpha/beta titanium alloys |
| RU2460825C1 (ru) * | 2011-10-07 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения высокопрочной проволоки из сплава на основе титана конструкционного назначения |
| RU2623979C2 (ru) * | 2015-10-08 | 2017-06-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ химико-термической индукционной обработки малогабаритных изделий из альфа-титановых сплавов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3045552A1 (en) | Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys | |
| EP4023354B1 (en) | Preparation method for coated alloy wire | |
| MX2013000393A (es) | Enderezamiento por estiramiento en caliente de titanio alfa/beta procesado de alta resistencia. | |
| JP6176425B1 (ja) | α＋β型チタン合金押出形材 | |
| Jian et al. | Gradient microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V titanium alloy fabricated by high-frequency induction quenching treatment | |
| CN103143660A (zh) | 一种tc17钛合金扁方形型材的制备方法 | |
| CN103556094B (zh) | 利用精锻机锻造生产tc4钛合金棒材的方法 | |
| KR102194944B1 (ko) | 티타늄계 합금으로부터 로드를 제조하는 방법 | |
| RU2681040C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β) - ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С ИНДУКЦИОННЫМ НАГРЕВОМ | |
| RU2655482C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β) - ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С ИНДУКЦИОННЫМ НАГРЕВОМ И КОНТРОЛЕМ ПРОЦЕССА МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ | |
| RU2690905C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С КОНТРОЛЕМ ДОПУСКА ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ДЕФОРМАЦИИ | |
| RU2751067C2 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ | |
| RU2690264C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β) - ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С УДАЛЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ | |
| RU2751066C2 (ru) | Способ изготовления проволоки из (α+β)-титанового сплава для аддитивной технологии | |
| RU2751068C2 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ | |
| RU2690262C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (a+b)- ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ | |
| RU2691815C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С КОНТРОЛЕМ ПОЛЯ ДОПУСКА ТЕМПЕРАТУРЫ ДЕФОРМАЦИИ | |
| RU2690869C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С ИНДУКЦИОННЫМ НАГРЕВОМ И С ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ДЕФОРМАЦИИ | |
| RU2690263C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β) - ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С ВЫСОКОЙ СКОРОСТЬЮ И СТЕПЕНЬЮ ДЕФОРМАЦИИ | |
| RU2751070C2 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ | |
| CN115612955B (zh) | 一种再结晶型高强韧超细晶纯钛及其制备方法 | |
| RU2750872C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)-ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛИНОЙ МЕНЕЕ 8500 м ДЛЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ | |
| RU2682071C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β) - | |
| Gupta et al. | Effect of variants of thermomechanical working and annealing treatment on titanium alloy Ti6Al4V closed die forgings | |
| RU2682069C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ (α+β)- |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220316 Effective date: 20220316 |