SU1620194A1 - Method of radial forging of turbine blade blanks from high-temperature steels and alloys - Google Patents
Method of radial forging of turbine blade blanks from high-temperature steels and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- SU1620194A1 SU1620194A1 SU864120887A SU4120887A SU1620194A1 SU 1620194 A1 SU1620194 A1 SU 1620194A1 SU 864120887 A SU864120887 A SU 864120887A SU 4120887 A SU4120887 A SU 4120887A SU 1620194 A1 SU1620194 A1 SU 1620194A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- workpiece
- transition
- forging
- blanks
- tons per
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении радиальной ковкой заготовок турбинных лопаток из жаропрочных металлов и , сплавов. Цель - повышение качества заготовок турбинных лопаток. Вращающуюс исходную заготовку деформируют пульсирующими в радиальном направлении бойками. В процессе ковки производ т подачу заготовки в направлении ее продольной оси. Обжатие заготовки осуществ лют по переходам. При этом на первом переходе ковку ведут с усилием обжати 0,5-2,0 т на 1 мм длины рабочей части бойков. Пропорционально снижают усилие обжати до 0,1-0,5 т на 1 мм длины рабочей части бойков на последнем переходе. Подачу заготовки осуществл ют со скоростью , обратно пропорциональной квадрату диаметра заготовки на каждом переходе . Эта позвол ет согласовывать воздействие всех технологических факторов на заготовку, тем самым получать высокое качество и точность изготовле- ни заготовок турбинных лопаток. 3 табл. , / сThe invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of radial forging blanks of turbine blades of heat-resistant metals and alloys. The goal is to improve the quality of the blanks of turbine blades. The rotating initial billet is deformed by radial pulsating strikers. In the forging process, the workpiece is fed in the direction of its longitudinal axis. Compression of the workpiece is carried out on the transitions. In this case, at the first transition, the forging is carried out with a pressing force of 0.5-2.0 tons per 1 mm of the working part of the dies. In proportion to reduce the force of reduction to 0.1-0.5 tons per 1 mm of the length of the working part of the dies on the last transition. The workpiece is fed at a rate inversely proportional to the square of the diameter of the workpiece at each transition. This allows you to coordinate the impact of all technological factors on the workpiece, thereby obtaining high quality and accuracy in the manufacture of turbine blade blanks. 3 tab. , / with
Description
Изобретение относитс к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении радиальной ковкой заготовок турбинных лопаток из жаропрочных металлов и сплавов .The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of radial forging blanks of turbine blades of heat-resistant metals and alloys.
Цель изобретени - повышение качества заготовок турбинных лопаток.The purpose of the invention is to improve the quality of the blanks of turbine blades.
Способ осуществл ют следующим образом . « ,The method is carried out as follows. “,
Вращающуюс исходную цилиндрическую заготовку деформируют пульсирующими в радиальном направлении бойками , сближаемыми по мере деформации поперечного сечени заготовки. ВThe rotating initial cylindrical billet is deformed by radially pulsating strikers, which approach each other as the billet cross section deforms. AT
процессе ковки производ т периодическую подачу заготовки в направлении ее продольной оси. Обжатие заготовки осуществл ют по переходам, при этом на первом переходе ковку ведут с усилием обжати , равным 0,5-2,0 т на 1 мм длины рабочей части бойков, и пропорционально снижают до 0,1-0,5 т на 1 мм длины рабочей части бойков на последнем переходе, а перемещение заготовки вдоль продольной оси относительно бойков осуществл ют со ско ростью, обратно пропорциональной квадрату диаметра заготовки на каждом переходе.In the forging process, the billet is periodically supplied in the direction of its longitudinal axis. Compression of the workpiece is carried out at the transitions, while at the first transition the forging is carried out with a compressing force equal to 0.5-2.0 tons per 1 mm of the working part of the heads, and proportionally reduced to 0.1-0.5 tons per 1 mm the length of the working part of the dies on the last transition, and the movement of the workpiece along the longitudinal axis relative to the dies is carried out with a speed inversely proportional to the square of the diameter of the workpiece at each transition.
а юand you
сеse
ЈJ
Выполнение радиальной ковки заготовок лопаток с усилием обжати от 0,5 до 2,0 т на 1 мм длины рабочей части бойков на первом переходе и пропорциональное снижение до 0,1 - 0,5 т на 1 мм на последнем переходе обеспечивает высокую точность геометрической формы заготовки после последнего перехода и создает однородную структуру металла заготовки без трещинообразовани .Performing radial forging of blades blanks with a compressing force from 0.5 to 2.0 tons per 1 mm of the working part of the heads at the first transition and proportional reduction to 0.1 - 0.5 tons per 1 mm at the last transition ensures high accuracy of the geometric shape billet after the last transition and creates a homogeneous metal structure of the billet without cracking.
Это объ сн етс тем, что, когда удельное усилие обжати при ковке меньше заданного (0,5 т на 1 мм длины рабочей части бойка на первом переходе и 0,1 т на 1 мм длины на последнем переходе), происходит разное увеличение разнозернистости структуры, привод щее ее к снижению эксплуатационных характеристик лопаток .This is due to the fact that when the specific reduction force during forging is less than the specified one (0.5 t per 1 mm of the working part of the striker at the first transition and 0.1 t per 1 mm of the length at the last transition), a different increase in the grain size of the structure occurs. leading to a decrease in the performance of the blades.
Когда удельное усилие обжати при ковке больше заданного (2,0 т на 1 мм рабочей части бойка на первом переходе и 0,5 т на 1 мм на последнем переходе ) , происходит потер геометрической точности (в первую очередь искривл етс ось заготовки), что не позвол ет получить годную турбинную лопатку. К тому же при этом режиме образуютс трещины, ведущие к окончательному браку заготовки.When the specific reduction force during forging is greater than the target (2.0 tons per 1 mm of the working part of the striker at the first transition and 0.5 tons per 1 mm at the last transition), geometric accuracy is lost (first of all, the workpiece axis is bent) does not allow a suitable turbine blade. Moreover, in this mode, cracks are formed, leading to the final reject of the workpiece.
В процессе радиальной ковки заготовки происходит ее нагрев вследствие поглощени кинетической энергии ударов бойков. Поэтому температура заготовки повышаетс и становитс выше оптимальной температуры ковки данного материала.In the process of radial forging the workpiece, it is heated due to the absorption of the kinetic energy of the strikes of the heads. Therefore, the temperature of the workpiece rises and becomes higher than the optimal forging temperature of a given material.
После перемещени заготовки относительно зоны действи бойков и соответственно перемещени зоны деформации в соседнюю вдоль оси заготовки область, происходит остывание заготовки со скоростью, обратно пропорциональной квадрату диаметра заготовкиAfter moving the workpiece relative to the zone of action of the strikers and, accordingly, moving the deformation zone to the area adjacent along the axis of the workpiece, the workpiece cools with a speed inversely proportional to the square of the workpiece diameter.
Это вление в поведении материала заготовки согласовано с технологическими операци ми по обработке заготовки . В частности, дл обеспечени стабильной температуры заготовки при ее деформации, заготовку перемещают со скоростью, обратно пропорциональной квадрату диаметра заготовки.This phenomenon in the behavior of the workpiece material is consistent with the technological operations for processing the workpiece. In particular, to ensure a stable temperature of the workpiece during its deformation, the workpiece is moved at a speed inversely proportional to the square of the diameter of the workpiece.
Если эта скорость больше, чем указанна , то происходит перегрев заготовки выше оптимальной температуры ковки, что приводит к образованиюIf this speed is greater than the specified, then the workpiece is overheated above the optimal forging temperature, which leads to the formation
00
5five
00
5five
00
5five
грубой разнозернистой структуры и трещинообразованию. При скорости перемещени заготовки меньше указанной происходит подстуживание заготовки ниже оптимальной температуры ковки, что также приводит к снижению пластичности металла, а вследствие этого к ухудшению структуры металла и трещинообразованию .coarse grained structure and cracking. When the speed of movement of the workpiece is less than this, the workpiece is harvested below the optimum forging temperature, which also leads to a decrease in the ductility of the metal, and consequently to a deterioration of the metal structure and cracking.
Пример. Предлагаемый способ радиальной ковки осуществл ли при получении заготовки рабочей лопатки 2 ступени газовой турбины ГТ-100. Марка материала - сплав на никелевой основе ХН65ВМЮТ-ВД. Исходна заготовка пруток диаметром 9& и длиной 150 мм.Example. The proposed radial forging method was carried out in the preparation of a blank blade for a stage 2 gas turbine GT-100. Material grade - nickel-based alloy HN65VMYUT-VD. Original stock bar diameter 9 & and 150 mm long.
Исход из максимально допустимой дл данной марки материала степени деформации - 30%, радиальна ковка выполн етс за семь переходов. Оптимальна температура гор чего деформировани сплава ХН65ВМЮТ-ВД, 1130- 11бОаС.Based on the maximum degree of deformation for a given material grade - 30%, radial forging is performed in seven transitions. The optimum temperature for hot deformation of the alloy HN65VMYuT-VD is 1130-11 OOС.
Радиальную ковку производили с удельным усилием обжати 0,5-2,0 т на 1 мм длины рабочей части бойков на первом и 0,1-0,5 т/мм на последнем переходе. Удельные усили на промежуточных переходах устанавливали пропорционально номеру перехода, т.е. в соответствии с формулойRadial forging was carried out with a specific reduction force of 0.5–2.0 tons per 1 mm of the length of the working part of the dies on the first and 0.1–0.5 t / mm on the last transition. Specific efforts at intermediate transitions were set in proportion to the transition number, i.e. according to the formula
v aaii.Z Hn-1) №лN - 1v aaii.Z Hn-1) No. lN - 1
+ Fua-.VH+ Fua-.VH
где F пл и удельное усилие на пе- реходе, т/мм; п - номер перехода; N - число переходов радиальной ковки.where F pl and the specific force at the transition, t / mm; n is the transition number; N is the number of radial forging transitions.
Величина допускаемого удельного усили на каждом переходе приведена в табл. 1.The magnitude of the permissible specific force at each transition is given in Table. one.
Скорость перемещени заготовки в направлении ее продольной оси выбиралась обратно пропорциональной квадрату диаметра заготовки на переходах сThe speed of movement of the workpiece in the direction of its longitudinal axis was chosen inversely proportional to the square of the diameter of the workpiece at the transitions from
io-Vio-v
.,.. ...
эмпирическим коэффициентомempirical coefficient
т.е. в соответствии с формулойthose. according to the formula
где v - скорость перемещени заготовки вдоль оси, м/с;where v is the speed of movement of the workpiece along the axis, m / s;
- диаметр заготовки на переходе п, м; - the diameter of the workpiece on the transition p, m;
эмпирический коэффициент, мз/с.empirical coefficient, mz / s.
Скорость перемещени заготовки вдоль оси на каждом переходе приведена в табл. 2.The speed of movement of the workpiece along the axis at each transition is given in Table. 2
На первом переходе перемещени заготовки относительно бойков не происходит, поскольку длина деформируемого участка заготовки (107 мм) меньше длины рабочей части бойков (120 мм).At the first transition, the workpiece does not move relative to the heads, since the length of the deformable part of the workpiece (107 mm) is less than the length of the working part of the heads (120 mm).
Если скорость перемещени заготовки на втором и последующих переходах больше, чем указанна в табл.2 то происходит перегрев заготовки выше оптимальной температуры ковки (), вследствие чего на заготовке образуетс поверхностна крупнозерниста зона, снижающа эксплуатационные характеристики лопаток.If the speed of movement of the workpiece at the second and subsequent transitions is greater than that indicated in Table 2, then the workpiece is overheated above the optimum forging temperature (), as a result of which a surface-rich coarse-grained zone forms on the workpiece, reducing the performance characteristics of the blades.
Если скорость перемещени меньше, чем указанна в табл. 2, то происходит подстуживание заготовки ниже оптимальной температуры ковки (1130°С) что также приводит к по влению разно зернистости и трещинообразованию, т.е. к окончательному браку заготовок .If the movement speed is less than indicated in Table. 2, then the workpiece is harvested below the optimal forging temperature (1130 ° C), which also leads to the occurrence of different grain sizes and cracking, i.e. to the final marriage of the blanks.
В результате ковки с удельными усили ми обжати в интервале 0,5 2,0 т на 1 мм длины рабочей части бойков на первом переходе и 0,1 - 0,5 т на 1 мм на последнем переходе, при этом на промежуточных переходах удельные усили пропорционально снижались , соответственно значени м, приведенным в табл. 1, полученные заготовки дл рабочей ступени газовой турбины ГТ-100 обладают следующими механическими и структурными характеристиками (см. табл. 3, графы 1-3) эти же характеристики удовлетвор ют требовани м технических условий и обеспечивают высокое качество и высокие служебные характеристики лопаток, изготовленных из заготовок.As a result, forging with specific reduction efforts in the range of 0.5 to 2.0 tons per 1 mm of the working part of the strikers at the first transition and 0.1-0.5 tons per 1 mm at the last transition, while at intermediate transitions the specific forces proportionally decreased, according to the values given in table. 1, the obtained blanks for the working stage of the GT-100 gas turbine have the following mechanical and structural characteristics (see Table 3, columns 1-3); these same characteristics meet the requirements of the technical conditions and provide high quality and high performance characteristics of the blades manufactured from blanks.
Кроме того, на поверхности и внутри заготовок при микроанализе трещины не были обнаружены, при этом геометрические параметры заготовок соответствовали требуемым (-0,3 мм) при ковке заготовок с удельными усили ми , превышающими указанные интерIIn addition, no cracks were detected on the surface and inside the blanks during microanalysis, and the geometrical parameters of the blanks corresponded to the required (-0.3 mm) when forging blanks with specific forces exceeding the specified interi
I620iyiI620iyi
00
5five
валы, а именно ковка велась с удельными усили ми 2,1-3,0 т на 1 мм длины рабочей части бойков на первом переходе и 0,55-1,0 т на 1 мм на последнем переходе, полученные заготовки имели следующие характеристики (см. табл. 3, графу 0 , т.е. ниже требуемых по техническим услови м. Изготовить годные по качеству металла лопатки из этих заготовок невозможно .The shafts, namely, forging was carried out with specific forces of 2.1–3.0 tons per 1 mm of the working part of the strikers at the first transition and 0.55–1.0 tons per 1 mm at the last transition, the resulting blanks had the following characteristics ( see Table 3, column 0, i.e., below those required by technical conditions. It is impossible to manufacture blades of metal quality from these blanks.
Кроме того, ось заготовок была искривлена от 2,5 до 5,5 мм. Усили In addition, the axis of the blanks was curved from 2.5 to 5.5 mm. Efforts
5 ковки на первых проходах были близкие к предельным и составл ли 183 и 197 т, на поверхности в зоне переходных участков были обнаружены трещины размерами от 2,8 до ,5 мм, а в осе0 вой зоне заготовок были обнаружены микропустоты. Полученные заготовки пришлось забраковать.The 5 forgings on the first passages were close to the limit and were 183 and 197 tons, cracks ranging in size from 2.8 to 5 mm were found on the surface in the transition zone, and microvoids were found in the axial zone of the blanks. The resulting blanks had to be rejected.
Затем были откованы заготовки с удельными усили ми меньше предлагаемых в способе, т.е. 0,1-0,5 т на 1 мм на первом переходе и 0,05 - 0,095 т на 1 мм на последнем переходе . В результате ковки с удельными усили ми 0,1 т на 1 мм на первом переходе и 0,05 т на 1 мм на последнем переходе получить требуемые геометрические размеры заготовки за один нагрев не удалось, так как значительно увеличилось врем ковки, заготовка остыла и процесс ковки вынуждены были остановить. Заготовку пришлось еще раз нагреть и довести ковку до конца. При ковке с удельными услови ми 0,5 т на 1 мм на первом переходе и 0,05 т на 1 мм на последнем переходе геометрические размерн удалось получить за один нагрев, однако механические свойства и структурные характеристики оказались ниже требуемыхThen, blanks with specific efforts less than those proposed in the method were forged, i.e. 0.1-0.5 tons per 1 mm at the first transition and 0.05-0.095 tons per 1 mm at the last transition. As a result, forging with specific forces of 0.1 t per 1 mm at the first transition and 0.05 t per 1 mm at the last transition failed to obtain the required geometrical dimensions of the workpiece during one heating, since the forging time significantly increased, the workpiece cooled down and the process forging was forced to stop. The workpiece had to be heated again and bring the forging to the end. When forging with specific conditions of 0.5 tons per 1 mm at the first transition and 0.05 tons per 1 mm at the last transition, it was possible to obtain geometrical dimensions in one heating, however, mechanical properties and structural characteristics were lower than required
с по техническим услови м (см. табл.3, графа 5), т.е. заготовки не пригодны дл изготовлени лопаток.with technical conditions (see Table 3, column 5), i.e. blanks are not suitable for the manufacture of blades.
При этом перемещение заготовок в процессе ковки в направлении продольной оси осуществл лось обратно пропорционально квадрату диаметра заготовки .In this case, the movement of the workpieces in the forging process in the direction of the longitudinal axis was inversely proportional to the square of the diameter of the workpiece.
В результате анализа полученных результатов можно сделать следующий вывод: выполнение радиальной плавки заготовок турбинных лопат с усилием обжати в интервале от 0,5 до 2,0 т на 1 мм длины рабочей части бойков . на первом переходе и пропорциональноеAs a result of the analysis of the results obtained, we can draw the following conclusion: the performance of radial melting of the billet of turbine shovels with a squeezing force in the range from 0.5 to 2.0 tons per 1 mm of the length of the working part of the heads. on the first transition and proportional
00
5five
00
00
5five
716716
снижение до 0,1-0,5 т на 1 мм на последнем переходе обеспечивает высокую томность геометрической формы заготовок и создает однородную структуру металла без поверхностных и внутренних трещинообразований с высокими механическими свойствами. Выполнение радиальной ковки с отступлением от указанных параметров удельных усилий обжати в ту или другую сторону ведет к ухудшению механических свойств заготовок, к образованию неоднородной структуры, к по влению трещин, а в отдельных случа х и к дополнительному нагреву, что также ухудшает структуру и механические свойства заготовок, качество готовых турбинных лопаток будет значительно ниже, что, в свою очередь, отрицательно скажетс на работоспособности турбинных лопаток.reduction to 0.1-0.5 tons per 1 mm at the last junction provides a high languor of the geometric shape of the blanks and creates a uniform metal structure without surface and internal cracks with high mechanical properties. Performing radial forging with a deviation from the specified parameters, the specific forces of compression in one direction or another leads to a deterioration of the mechanical properties of the workpieces, to the formation of a heterogeneous structure, to the appearance of cracks, and in some cases to additional heating, which also degrades the structure and mechanical properties the quality of the finished turbine blades will be significantly lower, which, in turn, will adversely affect the performance of the turbine blades.
Таким образом, предлагаемый способ радиальной ковки турбинных лопаток позвол ет согласовывать воздействи всех технологических факторов на заготовку турбинной лопатки, получив высокую точность ее изготовлени и высокое качество, так как сиThus, the proposed method of radial forging of turbine blades allows to coordinate the influence of all technological factors on the billet of a turbine blade, obtaining high precision of its manufacture and high quality, since
194194
5five
00
5five
8eight
мента, перемещение заготовки взаимосв заны с тепловыми и структурными изменени ми в материале заготовки при ее обработке.The movement of the workpiece is interrelated with thermal and structural changes in the workpiece material during its processing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864120887A SU1620194A1 (en) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | Method of radial forging of turbine blade blanks from high-temperature steels and alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864120887A SU1620194A1 (en) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | Method of radial forging of turbine blade blanks from high-temperature steels and alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1620194A1 true SU1620194A1 (en) | 1991-01-15 |
Family
ID=21257852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU864120887A SU1620194A1 (en) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | Method of radial forging of turbine blade blanks from high-temperature steels and alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1620194A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108555202A (en) * | 2018-04-10 | 2018-09-21 | 抚顺特殊钢股份有限公司 | A kind of manufacturing method of the embedded pin flat bar of diameter forging machine production core grade driving mechanism |
-
1986
- 1986-09-22 SU SU864120887A patent/SU1620194A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Радюченко Ю.С. Ротационна ковка. М.: Машгиз, 1962, г.. 128-129. ( СПОСОБ РАДИАЛЬНОЙ КОВКИ ЗАГОТОВОК ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108555202A (en) * | 2018-04-10 | 2018-09-21 | 抚顺特殊钢股份有限公司 | A kind of manufacturing method of the embedded pin flat bar of diameter forging machine production core grade driving mechanism |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Allwood et al. | The development of ring rolling technology | |
| EP2797705B1 (en) | A method for manufacturing hollow shafts | |
| RU2702888C1 (en) | Methods of producing forged articles and other processed articles | |
| US5542278A (en) | Method of radial forging | |
| Lis et al. | Numerical analysis of a skew rolling process for producing a crankshaft preform | |
| RU2374028C1 (en) | Production method of gas turbine engine disk | |
| RU2403119C2 (en) | Method to produce gas turbine engine vanes | |
| Pater et al. | A new cross wedge rolling process for producing rail axles | |
| Pater | Analysis of helical rolling process of balls formed from a head of a scrapped rail | |
| SU1620194A1 (en) | Method of radial forging of turbine blade blanks from high-temperature steels and alloys | |
| Pater et al. | FEM modelling of a helical wedge rolling process for axisymmetric parts | |
| RU2380209C1 (en) | Method for manufacturing of hollow blade | |
| Kuhlman | Forging of aluminum alloys | |
| RU2381083C1 (en) | Manufacturing method of scapular blanks | |
| Dux | Forging of aluminum alloys | |
| Bhoyar et al. | Manufacturing processes part II: a brief review on forging | |
| Lisiecki et al. | Numerical modelling of the multi-stage production process of large-size rings rolling for the shipbuilding industry including analysis of internal discontinuities | |
| Dean | Precision forging | |
| RU2251588C2 (en) | Method for making ultrafine-grain titanium blanks | |
| RU2366530C1 (en) | Method of fabrication of hollow blade | |
| RU2625385C2 (en) | Method of manufacturing punched billets of close-loaded blades from a two-phase titanium alloy | |
| Sun et al. | Optimization of structural parameters of rotary swaging dies based on orthogonal experiments | |
| Gontarz et al. | New Technologies for Producing Bicycle Hub Forging | |
| Zhongren et al. | Forging and Stamping | |
| RU2042466C1 (en) | Shaft forging method |