RU2753845C1 - Способ обработки заготовок из технически чистого титана вт1-0 - Google Patents
Способ обработки заготовок из технически чистого титана вт1-0 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753845C1 RU2753845C1 RU2021104946A RU2021104946A RU2753845C1 RU 2753845 C1 RU2753845 C1 RU 2753845C1 RU 2021104946 A RU2021104946 A RU 2021104946A RU 2021104946 A RU2021104946 A RU 2021104946A RU 2753845 C1 RU2753845 C1 RU 2753845C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- titanium
- workpieces
- induction
- microhardness
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F3/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons
- C22F3/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons by solidifying a melt controlled by supersonic waves or electric or magnetic fields
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к обработке заготовок из технически чистого титана ВТ1-0, и может быть использовано в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Способ обработки заготовок из технически чистого титана ВТ1-0 включает воздействие на заготовки постоянным магнитным полем, при этом воздействуют на заготовки постоянным магнитным полем с индукцией от 0,3 до менее 0,5 Тл в течение 1-2 часов. Обеспечивается повышение энергоэффективности производства изделий из технического титана ВТ1-0 методами пластической деформации за счет пластификации посредством магнитно-полевых воздействий. Снижается микротвердость. 1 ил., 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к области обработки заготовок, изготовленных из технически чистого титана ВТ 1-0 и сплавов на его основе, и может быть использовано в автомобильной и аэрокосмической промышленности, где титановые сплавы нашли широкое применение. Титановые сплавы достаточно трудоемки при обработке, поэтому затраты на их обработку значительно выше в сравнении с большинством других конструкционных металлов. В частности, большинство титановых сплавов трудно поддаются деформации при комнатной температуре, поэтому снижение энергозатрат становиться все более актуальной проблемой.
Существуют различные технологии предварительной обработки изделий перед процессами пластического деформирования, которые направлены на пластификацию металла и, как следствие, снижение энергозатрат при металлообработке. Исследования в области улучшения энергоэффективности производства деталей посредством внешних энергетических воздействий подтверждаются такими техническими решениями, как:
- «Способ повышения механической устойчивости и прочности листовых заготовок из алюминий-магниевых сплавов с использованием эффекта электропластической деформации», RU №2624877 C22F 1/047, опубл. 16.05.2017. Способ включает механическую обработку заготовки с одновременным пропусканием постоянного электрического тока плотностью от 30 А/мм2 до 50 А/мм2 для подавления полосообразования и прерывистой деформации с одновременным увеличением прочности сплава.
- «Электрофизический способ повышения прочности и механической устойчивости листовых заготовок из алюминий-магниевых сплавов», RU №2720289 МПК C22F 1/047, C22F 3/00, опубл. 28.04.2020. Способ обработки листовых заготовок промышленных алюминий-магниевых сплавов включает механическую обработку заготовки давлением с одновременным пропусканием импульсного электрического тока. Пропускают через заготовку импульсный электрический ток с частотой следования 800 Гц прямоугольных импульсов, амплитудой 30-34 А/мм2, длительностью 1 мс, вызывающего джоулев нагрев заготовки не более чем на 1°С.
Недостатками представленных технологий является временная пластификация материала, соизмеримая с длительностью токового импульса, в результате чего, повторяющиеся импульсы тока создают прерывистую пластическую деформацию материала. Недостатком также являются существенные энергозатраты на создание токов достаточно большой плотности. Обеспечение технологических операций требует громоздкого и дорогостоящего оборудования.
Известен также способ регулирования ресурса работы изделий, изготавливаемых из поликристаллической меди марки М006, эксплуатирующихся в условиях ползучести (RU №2616742 МПК C22F 1/08, опубл. 18.04.2017). Способ повышения долговечности изделия из поликристаллической меди, работающего в условиях ползучести, включает определение относительного изменения скорости ползучести изделия на линейном участке кривой ползучести, при этом замедляют процесс ползучести путем воздействия на изделие постоянным магнитным полем от 0,05 до 0,6 Тл.
Так как медь и сплавы на ее основе по магнитным свойствам относятся к классам диамагнетиков, становится невозможным применение данной технологии в том виде, в котором она представлена, использовать на сплавах титана. Ползучесть является частным видом пластической деформации, приводящая к разрушению материала при постоянной нагрузке, что также не позволяет применять предложенный способ для пластификации материала, как предварительный этап подготовки изделия к дальнейшим технологическим операциям.
Поскольку технический титан ВТ1-0 по своим магнитным свойствам относится к классу парамагнетиков, наиболее близким к заявляемому является способ изменения скорости ползучести изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести (RU №2502825 МПК C22F 3/02, C22F 1/04, опубл. 27.12.2013). Ускорение или замедление процесса ползучести осуществляют путем воздействия на изделие постоянным магнитным полем, при этом замедление проводят воздействием магнитным полем с индукцией 0,15-0,3 Тл, а ускорение - воздействием магнитным полем с индукцией 0,01-0,15 Тл. Изобретение позволяет управлять скоростью ползучести технически чистого алюминия в интервале от 55% до 54%, это дает возможность изменять долговечность изделий из алюминия, работающих в условиях ползучести.
Недостатком прототипа являются слишком малая индукция магнитного поля 0,01-0,3 Тл. Как показали лабораторные исследования при индукциях магнитного поля менее 0,3 Тл титан марки ВТ1-0 не испытывает изменений прочностных характеристик, и, как следствие это не позволяет использовать данный способ для уменьшения микротвердости изделий из технического титана ВТ1-0.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении энергоэффективности производства заготовок из технически чистого титана ВТ1-0 и сплавов на его основе методами пластической деформации за счет пластификации посредством магнитно-полевых воздействий, для получения пониженной микротвердости.
Существующая техническая проблема реализуется способом уменьшения микротвердости технически чистого титана ВТ1-0 для дальнейшей обработки методами пластической деформации. Способ включает воздействие на заготовку из технически чистого титана ВТ1-0 постоянным магнитным полем с индукцией от 0,3 до менее 0,5 Тл и временем выдержки в магнитном поле от 1 до 2 ч.
Технический результат, получаемый при использовании изобретения заключается в уменьшении нагрузки на оснастку при дальнейшей обработке заготовок методами пластической деформации, за счет уменьшения микротвердости поликристаллического технического титана, предварительно помещенного под воздействие постоянного магнитного поля с индукцией от 0,3 до менее 0,5 Тл на 1-2 часа, после чего заготовка становится пластичнее на 2,9-8,33%.
Предлагаемый способ проиллюстрирован графиками, изображенными на чертеже, где представлены зависимости относительного изменения микротвердости заготовок от индукции магнитного поля и от времени выдержки в магнитном поле: а - индукция магнитного поля 0,3 Тл; 6 -индукция магнитного поля 0,4 Тл; в - индукция магнитного поля 0,49 Тл.
Установлено, что величина изменения микротвердости заготовок из технически чистого титана ВТ0-1 зависит от величины индукции магнитного поля и от времени выдержки в нем. Проведенная серия лабораторных исследований показала, что воздействие магнитным полем приводит к снижению значения микротвердости технического титана с последующей ее релаксацией до исходного значения.
Для количественной оценки влияния магнитного поля на изделие использовали понятие относительного изменения микротвердости «Q», вычисления проводились по соотношению:
где HV - значение микротвердости образца, выдержанного в магнитном поле, HV0 - исходное значение микротвердости.
Характеристика пластичности, определенная методом микроиндентирования по Виккерсу, определяется по соотношению:
где HV - значение микротвердости, Е - модуль Юнга,
υ - коэффициент Пуассона (Мильман, Ю.В. Характеристика пластичности, определяемая методом индентирования / Ю.В. Мильман, С.И. Чугунова, И.В. Гончарова // Вопросы атомной науки и техники. - 2011. - №4. - С. 182-187).
В результате обработки постоянным магнитным полем с индукцией от 0,3 до менее 0,5 Тл и временем выдержки от 1 до 2 часов изменяется параметр пластичности титана марки ВТ 1-0.
Относительное изменение микротвердости (Q) от времени воздействия магнитным полем для различных значений индукции магнитного поля приведено в таблице.
Способ реализуют следующим образом.
При помощи электромагнита, имеющего возможность регулирования протекающего по катушкам тока, создается постоянное однородное магнитное поле. Заготовка помещается в постоянное магнитное поле, с заранее настроенной индукцией, на определенные промежутки времени, а именно 1 час; 1,5 часа; 2 часа для каждого значения индукции магнитного поля. После выдержки в магнитном поле заготовка попадает в технологическую цепочку, где посредством методов интенсивной пластической деформации (ковка, волочение, штамповка, прокатка и т.д.) формируется конечная форма и размеры готового продукта.
Пример 1 использования изобретения.
Заготовку из технического титана помещают в постоянное магнитное поле с индукцией 0,3 Тл, выдерживают в течение 1 часа, затем проводят обработку методами пластического деформирования.
В результате лабораторных исследований было установлено, что при данном режиме обработки постоянным магнитным полем микротвердость заготовки из технически чистого титана ВТ1-0 уменьшается на 2,9%.
Пример 2 использования изобретения.
Заготовку из технического титана помещают в постоянное магнитное поле с индукцией 0,49 Тл, выдерживают в течение 2 часов, затем проводят обработку методами пластического деформирования.
В результате лабораторных исследований был установлен оптимальный режим обработки постоянным магнитным полем - при 0,49 Тл и времени выдержки в магнитном поле 2 часа, наблюдается максимальное уменьшение микротвердости изделия на 8,5%, с последующей релаксацией до исходного значения за время порядка 25 часов.
С помощью металлографических исследований было установлено, что технический титан марки ВТ1-0 не испытывает структурных изменений при выдержке в постоянном магнитном поле.
Для выбора подходящих режимов, необходимых для достижения нужного результата предлагается пользоваться таблицей, где представлены все значения магнитного поля и времени выдержки, при которых наблюдается снижение микротвердости заготовки из технического титана.
Положительный результат изобретения достигается за счет того, что заготовка, помещенная в поле постоянного магнита с индукцией от 0,3 до менее 0,5 Тл, становится пластичнее на 2,9-8,33%, что позволяет снизить нагрузку на оснастку при дальнейшей обработке заготовок методами интенсивной пластической деформации.
Claims (1)
- Способ обработки заготовок из технически чистого титана ВТ1-0, включающий воздействие на заготовки постоянным магнитным полем, отличающийся тем, что воздействуют на заготовки постоянным магнитным полем с индукцией от 0,3 до менее 0,5 Тл в течение 1-2 часов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104946A RU2753845C1 (ru) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Способ обработки заготовок из технически чистого титана вт1-0 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104946A RU2753845C1 (ru) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Способ обработки заготовок из технически чистого титана вт1-0 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2753845C1 true RU2753845C1 (ru) | 2021-08-24 |
Family
ID=77460286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021104946A RU2753845C1 (ru) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Способ обработки заготовок из технически чистого титана вт1-0 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2753845C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834232A1 (ru) * | 1979-01-18 | 1981-05-30 | Предприятие П/Я А-7654 | Способ термической обработки двух-фАзНыХ ТиТАНОВыХ СплАВОВ |
| SU1585379A1 (ru) * | 1988-04-25 | 1990-08-15 | Предприятие П/Я Г-4213 | Способ обработки изделий из легких сплавов |
| RU2420385C2 (ru) * | 2009-03-10 | 2011-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное предприятие "Турбинаспецсервис" | Способ восстановления эксплуатационных свойств лопаток из титановых сплавов |
| RU2502825C1 (ru) * | 2012-05-14 | 2013-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ регулирования долговечности изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести |
-
2021
- 2021-02-25 RU RU2021104946A patent/RU2753845C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834232A1 (ru) * | 1979-01-18 | 1981-05-30 | Предприятие П/Я А-7654 | Способ термической обработки двух-фАзНыХ ТиТАНОВыХ СплАВОВ |
| SU1585379A1 (ru) * | 1988-04-25 | 1990-08-15 | Предприятие П/Я Г-4213 | Способ обработки изделий из легких сплавов |
| RU2420385C2 (ru) * | 2009-03-10 | 2011-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное предприятие "Турбинаспецсервис" | Способ восстановления эксплуатационных свойств лопаток из титановых сплавов |
| RU2502825C1 (ru) * | 2012-05-14 | 2013-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ регулирования долговечности изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШЛЯРОВ В.В. и др., Изменение микротвердости титана ВТ1-0 при воздействии магнитным полем 0,5 Тл. Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. 2016, т.21, вып.3 Физика, с.1444-1445. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2011305922B2 (en) | High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock | |
| RU2328357C2 (ru) | Квазиизотермическая ковка суперсплава на основе никеля | |
| US6908519B2 (en) | Isothermal forging of nickel-base superalloys in air | |
| KR102482145B1 (ko) | 고강도 티탄 합금 | |
| EP3263722A1 (en) | Methods for preparing superalloy articles and related articles | |
| WO2018052515A9 (en) | Surface-hardened aluminum-race earth alloys and methods of making the same | |
| Prasad et al. | Processing maps for hot working of a P/M iron aluminide alloy | |
| CN104862624A (zh) | 高强度铝的差厚轧制 | |
| RU2753845C1 (ru) | Способ обработки заготовок из технически чистого титана вт1-0 | |
| Lv et al. | Electrically assisted deep drawing on high-strength steel sheet | |
| Semiatin et al. | Plastic flow and microstructure evolution during thermomechanical processing of laser-deposited Ti-6Al-4V preforms | |
| KR101577333B1 (ko) | 전기소성효과를 이용한 초고속 성형 방법 | |
| US5447580A (en) | Rapid heat treatment of nonferrous metals and alloys to obtain graded microstructures | |
| Scharifi et al. | Hot sheet metal forming strategies for high‐strength aluminum alloys: A review—fundamentals and applications | |
| Sreekanth | Laser-Directed Energy Deposition: Influence of Process Parameters and Heat-Treatments | |
| Liu et al. | Mechanical properties and wear-corrosion resistance of a new compound extrusion process for magnesium alloy AZ61 | |
| Uhríčik et al. | Analysis of the internal damping on temperature of magnesium alloy evaluated for different states of material | |
| EP2540856A1 (en) | Forging of glassy aluminum-based alloys | |
| RU2502825C1 (ru) | Способ регулирования долговечности изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести | |
| Zhu et al. | Investigation on quench rate of 7075 aluminum alloy under hot stamping conditions | |
| JP2004277873A (ja) | ボロンを添加したチタン合金 | |
| RU2183691C2 (ru) | Способ изготовления изделий из титанового сплава вт16 | |
| US3637442A (en) | Process for producing plastically deformed iron-rhodium base alloy bodies | |
| Yahaya et al. | The Effect of Different Age Hardening Conditions Towards Mechanical Strength of AA7075 | |
| US11028470B2 (en) | Method for heat-treating metal materials |