Изобретение относитс к области металлургии и может примен тьс при термоправке изделий типа панелей, обшивок, балок и объемных сварных узлов из сплавов на основе титана, примен емых в самолетных конструкци хThe invention relates to the field of metallurgy and can be used for thermal adjustment of products such as panels, casings, beams and volumetric welded units of titanium-based alloys used in aircraft structures.
Известен способ термической обработки тонкостенных изделий из (0 + &)-титановых сплавов, по которому, с целью устранени короблени , отжиг провод т при раст гивающем напр жении , равном 0,02-0,08 от предела текучестиоThe known method of heat treatment of thin-walled products from (0 + &) - titanium alloys, according to which, in order to eliminate distortion, annealing is carried out at a tensile stress equal to 0.02-0.08 of the yield point.
Однако указанный способ неприемлем дл узлов сложной формы типа объемных сварных узлов, криволинейных панелей, обшивок и балок из титановых сплавов, термоправка которых производитс при сложно-напр женном соСТОЯНИИеHowever, this method is unacceptable for nodes of complex shape, such as volumetric welded nodes, curved panels, casings and beams made of titanium alloys, which are thermally treated under difficult-stressed conditions.
Наиболее близ.ким по технической-, сущности и достигаемому результату к предложенному вл етс способ термоправки изделий из титановых сплавов, включающий холодное нагружение в упругой области, нагрев до температуры полного отжига вьздержку и охлаж-,. дение в вакуумеоThe closest to the technical-, the essence and the achieved result to the proposed is a method of thermocontrol of products made of titanium alloys, including cold loading in the elastic region, heating to full annealing temperature and cooling. VAC in vacuum
При осуществлении этого способа изделие заневоливают в калибруемых сечени х до контуру, фиксиру заданную формуо В процессе отжига за счет релаксации заданных упругих напр жений упруга деформаци переходит в пластическую, т.е. фиксируетс заданна в холодном состо нии форма. Величина упругой отдачи при разневоливашш издели после отжига, а следовательно , и точность геометрии, определ ютс степенью релаксации напр жений , завис щей от материала издели и температуры отжига,, Основным недостатком способа вл етс высокий уровень напр жений, возникаюпщх в изделии при холодном заневоливании, которые, складыва сь с остаточными напр жени ми после сва ки, могут приводить к возникновению трещин в холодном состо нии или в процессе нагрева Цель способа - предотвращение образовани трещин Поставленна цель достигаетс тем что в известном способе включающем холодное нагружение в упругой области , нагрев до температуры полного отжига, выдержку и охлаждение в вакууме , согласно изобретению холодное нагружение осуществл ют с усилием, обеспечивающим скорость ползучести . По предлагаемому способу изделие устанавливают в печь на загрузочную платформу или специальную оснастку, и дл проведени пластической деформации при сложно-напр женном состо нии в режиме полз чести со скоростью ( 10) при температуре отжига нагружают изделие в калибруемых сечени х усили ми соответствующей величины и направлени , затем вакуумируют камеру нагрева и провод т отжиго Температура отжига дл большинства марок титановых сплавов находитс в пределах 650-750 С, длительность выдержки составл ет обычно 0,5-2,5 ч в зависимости от толщины материала В процессе выдержки при температуре отжига происходит, уменьшение к роблени издели в результате пласти ческой деформации материала в режим ползучести под действием посто нных приложенных усилий После достижени заданной формы дальнейша пластическа деформаци материала издели в калибруемом сечении прекращае с в результате противодействи баз вой поверхности или достижени конечного положени нагружающим приспособлением Величина относительной пластичес кой деформации, необходимой дл уст ранени короблени , составл ет, как пр авило, 0,001 -0, 010. Такимобразом, при дпительности выдержки{ 0,5-2,5 ч скорость деформациив режиме ползучести должна быть не менее g | TS ilso -Й - i 1-10 с о При скорости ползучести 110 с исправление максимального короблени с 6 0,01 достигаетс за 1000 сек Дальнейшее увеличение скорости деформаци и в режиме ползучести выше значени g 1 «10 с нецелесообразно , так как приводит к неоправданному увеличению прикладываемых к изделию усилий и увеличению массы оснасткИо Величина прикладываемых усилий, необходимых дп деформировани изделий из титановых сплавов при слож-; но-напр женном состо нии в режиме . ползучести со скоростью ( ) с определ етс на основании известной. зависимости скорости ползучести от напр жений в металле и уточн лась экспериментальным путем Пример Термоправка по известному и предложенному способам осуществл етс на партии сварных кабин , изготовленных из сплава ВТ-20 Исходное коробление выражалось в разведении верхних кромок боковых стенок, причем, стрела прогиба на длине 2000 мм составл ла 10-15 мм при допустимом значении 0,5 мм Величина необходимой пластической деформации, необходимой дп устранени короблени в данном случае составл ет S (1-1,4)10 Экспериментально определ лись напр жени нагружени , позвол ющие осуществить термоправку в режиме ползучести На чертеже изображена зависимость скорости ползучести от прикладываемых напр женийо Как следует из чертежа дл проведени пластической деформации материала кабины в режиме ползучести со скоростью 1 Ь температуре отжига, на кабине перед загрузкой в печь должны создаватьс напр жени 0,5-1,5 кгс/мм л Эти напр жени обеспечивались ст гивающими усили ьш величиной 60 кгс с помощью ленты из нержавеющей стали сечением 200 к 1 мм, закрепленной концами в средней части кромки боковых стенок и груза массой 30 кг, подвешенного в средней части ленты Прекращение деформации в момент исправлени короблени достигалось с помощью регулируемого по высоте упоpa , установленного под основанием груза С помощью датчика конечного положени груза было установлено, что исправление короблени достигалось через 15-20 мин после прогрева издели до температуры отжига, ТоВо фактическа скорость деформации в режиме ползучести составл ла (1,1 1 ,2).. При обработке по известному способу борта кабины перед загрузкой в печь ст гивались до заданного положе ни тендером, концы которого закрепл лись в средней части кромки боковых стеноко При этом ст гивающее уси лие составл ло 400-600 кгс Измерение кабины после вакуумного отжига показало, что в результате об работки по предлагаемому и известному способам коробление верхних кромок боковых стенок кабины было устра нено и находилось в пределах допуска ±0,5 ммо В таблице приведены свойства при обработке по предпоженному и известному способам Как следует из таблицы, при обработке по предпоженному способу, микротрещины возникали Примерно на каждой п той кабинео Таким образом, применение предлагаемого способа вакуумного отжига 97 в сравнении с известным позвол ет предотвратить возможность образовани трещин благодар тому, что величина прикладываемых усилий дп термоправки на 1-2 пор дка меньше, чем при заневоливании по известному способу о Возможность управлени процессом пластической деформации в режиме ползучести с помощью регулировани конечного положени нагружакщего устройства позвол ет во многих случа х значительно уменьшить массу оснастки в результате ликвидации базовых опор- ных поверхностей, вл ющихс обычно необходимым элементом оснастки при термоправке за счет релаксации заданных упругих напр жений Уменьшение усилий, воздействующих на обрабатываемое изделие при термоправке ползучестью, по сравне-; нию с известным способом позвол ет проще решить задачу обеспечени проскапьзывани деталей двойной кривизны относительно оснастки дл компенсации различи теплового расширени , и благодар этому повысить точность геометрии изделий после термоправки Кроме того, вакуумный отжиг с правкой ползучестью по предпагаемому способу позвол ет значительно (в 22 ,5 раза) расгшрить допуск на величину исходного короблени изделийоIn the implementation of this method, the product is overcome in the calibrated cross sections to the contour, fixing a predetermined form. In the process of annealing due to relaxation of specified elastic stresses, the elastic deformation turns into plastic, i.e. the preset is fixed in a cold state. The magnitude of the elastic recoil during annealing of the product after annealing, and hence the accuracy of the geometry, is determined by the degree of stress relaxation depending on the material of the product and the annealing temperature. The main disadvantage of this method is a high level of stress arising in the product during cold overvoltage. which, adding to the residual stresses after welding, can lead to the occurrence of cracks in a cold state or in the process of heating. The purpose of the method is to prevent the formation of cracks. is the fact that in the known method include cold loading in the elastic region, heating to complete the annealing temperature, maintaining and cooling under vacuum, the inventive cold loading is carried out with a force providing a creep speed. According to the proposed method, the product is installed in a furnace on a loading platform or special equipment, and in order to carry out plastic deformation in a difficult-stress state in the creep mode with a speed (10) at an annealing temperature, the product is loaded in calibrated sections with forces of the corresponding size and direction. , then the heating chamber is evacuated and annealing is carried out. The annealing temperature for most types of titanium alloys is in the range of 650-750 ° C, the exposure time is usually 0.5-2.5 hours, depending on In the process of holding at an annealing temperature, the product is rotated as a result of plastic deformation of the material into a creep mode under the action of constant exerted forces. the achievement of the final position by the loading device The magnitude of the relative plastic deformation necessary for the installation of a wound Is, as a rule, 0.001-0, 010. Thus, when the exposure time is 0.5-2.5 hours, the deformation rate in the creep mode must be at least g | TS ilso -Y - i 1-10 s о At a creep rate of 110 s, correction of the maximum distortion with 6 0.01 is achieved in 1000 s. A further increase in the deformation rate and in the creep mode above g 1 10 s is impractical because it leads to unjustified an increase in the forces applied to the product and an increase in the mass of the equipment; The magnitude of the forces applied, required in the deformation of products made of titanium alloys during complex-; no-tense mode. The creep rate (c) is determined based on the known. Dependencies of creep rate on stresses in metal and experimentally refined Example Thermal correction according to the known and proposed methods is carried out on a batch of welded booths made of VT-20 alloy. mm was 10-15 mm with a tolerable value of 0.5 mm. The amount of required plastic deformation, the necessary dp to eliminate distortion, in this case, is S (1-1.4). 10 The experimentally determined stresses Neither loading, allowing thermoconduction in creep mode. The drawing shows the dependence of creep rate on applied stress. 0.5-1.5 kgf / mm L These stresses were provided with tensile forces measuring 60 kgf with a stainless steel tape with a cross section of 200 to 1 mm, fixed with ends in the middle part of of the side walls and the load weighing 30 kg suspended in the middle part of the tape. Stopping the deformation at the time of correcting the distortion was achieved by using an adjustable height set under the load's base. Using the end position sensor of the load, it was found that correcting the distortion was achieved in 15-20 minutes after the product was heated to the annealing temperature, the actual strain rate in the creep mode was (1.1 1, 2) .. When machining according to a known method, the cabin beads were shrunk before being loaded into the furnace to a predetermined position by a tender, the ends of which were fixed in the middle part of the side wall edges. This tightening force was 400-600 kgf. The measurement of the cabin after vacuum annealing showed that as a result of the processing of the proposed and known methods of warping the upper edges of the side walls the cab was eliminated and was within the tolerance of ± 0.5 mmo. The table shows the properties when processing according to the pre-burned and known methods. As follows from the table, when processing according to the pre-prepared way, microcracks Ali Approximately on each fifth cabineo. Thus, the use of the proposed method of vacuum annealing 97 compared to the known method prevents the possibility of cracking due to the fact that the magnitude of the applied efforts dp thermo-straightening is 1-2 orders of magnitude smaller than during the recovery by the known method The ability to control the process of plastic deformation in creep mode by adjusting the end position of the loading device makes it possible in many cases to significantly reduce the tooling weight in the result of the elimination of basic bearing surfaces, which are usually a necessary element of the tooling during thermal correction due to the relaxation of specified elastic stresses; Reduction of the forces acting on the workpiece during thermal correction by creep; with a known method makes it easier to solve the problem of ensuring the penetration of double curvature parts relative to the tooling to compensate for the differences in thermal expansion, and thereby improve the accuracy of product geometry after thermal correction. Moreover, vacuum annealing with creep correction according to the intended method allows significantly (22, 5 fold) expand the tolerance on the amount of initial warping of the product
/ 0.5 1.01.52.0 2.5/ 0.5 1.01.52.0 2.5
IНапр женке d Krc/t MIrina d Krc / t M