SU925505A1 - Способ деформировани малопластичных материалов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области обработки металлов давлением, а более конкретно , к способам коВ(Ки и штамповки малопластичных металлов и сплавов, преимущественно жаропрочных сплавов иа ни- 5 келевой основе.

Известен способ деформировани  малопластичных материалов путем осадки в два перехода комплекта заготовок, состо -, щего из центральной заготовки и симмет- ю рично расположенных вокруг нее и сопр гающихс  с ней по образующим вспомогательных заготовок, при котором в первом переходе комплект заготовок осаживают до соприкосновени  центральной заготовки 15 со стенками контейнера, перед вторым переходом удал ют вспомогательные заготовки , осаживают центральную заготовку, после чего осуществл ют окончательную штамповку 1.20

Известный способ обладает тем основным недостатком, что в св зи с отсутствием теплоизол ции и значительным трением в зоне контакта инструмента с заготовкой по торцам последней, а также интен- 25 сивным «бочкообразованием увеличиваетс  веро тность образовани  трещин, а следовательно , ухудшаетс  качество изделий, чему способствует также подстуживание заготовки за счет непосредственного кон- 30

такта ее со стенками контейнера в первом переходе осадки. Вместе с тем, по тем же причинам указанный способ не обеспечивает достаточного повышени  деформируемости материала заготовок, особенно из малопластичных жаропрочных сплавов.

Целью изобретени   вл етс  улучшение качества поковок из жаропрочных малопластичных сплавов и повышение деформируемости материала заготовок.

Поставленна  щель достигаетс  тем, что в способе гор чей обработки давлением малопластичных материалов, включающем осадку в контейнере комплекта цилиндрических заготовок, состо щего из центральной заготовки и сопр гающихс  с ней по образующим вспомогательных заготовок, удаление вспомогательных заготовок, осадку в контейнере основной заготовки и окончательную объемную штамповку, перед осадкой комплекта заготовок на оба торца основной заготовки накладывают нагретые прокладки, составленные из нескольких слоев смазочного и теплоизолирующего материала, осаживают заготовки вместе с прокладками до достижени  основной заготовкой диаметра по выступам, соответствующего 0,7-0,9 диаметра внутренней полости контейнера, перед второй осадкой накладывают на торцы заготовки новые нагретые прокладки и ведут осадку во втором контейнере, размеры полости которого выбирают из расчета достижени  суммарной степени деформации 55-65% при заполнении этой полости материалом заготовки, а окончательную штамповку осуществл ют совместно с двум  комплектами прокладок, использовавшихс  при первой и второй осадке.

На фиг. 1 в осевом разрезе представлено устройство дл  первого перехода осадки в соответствии с предложенным способом; на фиг. 2 - то же, в поперечном разрезе; на фиг. 3 показано устройство дл  осадки заготовки во втором переходе; на фиг. 4 - штамп с осаженной заготовкой перед окончательной штамповкой последней.

Как показано на фиг. il и и, на нижней плите 1, установленной, например, на столе пресса, смонтирован кольцевой контейнер 2, в полости которого соосно установлена центральна  заготовка 3, а в кольцевом зазоре между ней и внутренней стенкой контейнера через одинаковые интервалы по окружности размещено несколько вспомогательных заготовок 4, сопр гающихс  по образующим с основной заготовкой и со стенкой полости. С противоположной от плиты 1 стороны в полость контейнера 2 с минимальным зазором входит пуансон 5. На оба торда основной заготовки 3 наложены прокладки, кажда  из которых состоит из металлической пластины 6, имеющей форму диска диаметром 0,6-08 и толщиной 0,09-0,11 диаметра основной заготовки, помещенного между двум  сло ми 7 теплоизолирующего смазочного материала , например, стеклоасбеста. В качестве материала пластины 6 выбран металл, обладающий при температуре осадки большей технологической пластичностью, чем материал заготовки 3. Примером такого металла может служить малцуглеродиста  сталь.

Дополнительные заготовки 4 выполнены из металла или сплава, технологическа  пластичность которого не ниже технологической пластичности основной заготовки 3. Высота дополнительных заготовок соответствует 0,6-0,8 высоты основной заготовки, а диаметр каждой из них составл ет 0,3- 0,45 диаметра основной заготовки. На пуансоне 5 и нижней плите 1 выполнены кольцевые периферийные проточки-магазины 8.

Кольцеобразный контейнер 9 второго перехода осадки (фиг. 3) также установлен на столе пресса. В полости контейнера 9 соосно размещена осаженна  в первом переходе центральна  заготовка 3, на торцах которой помещен новый комплект прокладок 6 и 7. Контейнер 9 снабжен кольцевыми периферийными проточками-магазинами 10.

Как показано на фиг. 4, осаженна  в

первом и втором переходах заготовка 3

вместе с двум  комплектами осаженных

прокладок помещена в ручей штампа 11

штамповочного молота или пресса.

Предложенный способ гор чей обработки давлением малопластичных материалов реализуетс  в три перехода. Перед началом первого перехода осуществл ют сборку комплекта заготовок, дл  чего вспомогательные заготовки 4 располагают через равные интервалы по окружности основной заготовки 3, сопр га  их с ней по образующим и закрепл   в фи ксированном положении , например, с помощью точечной сварки. Затем на торцы основной заготовки накладывают прокладки, состо щие кажда  из двух слоев 7 стеклоасбеста, между которыми помещена стальна  пластина 6, и загружают в печь комплект заготовок вместе с прокладками, где нагревают их до температуры технологической пластичности основной заготовки. Нагретый комплект заготовок с прокладками

устанавливают с минимальным зазором в полости контейнера 2 и ходом пуансона 5 осуществл ют совместную осадку заготовок . В процессе осадки металл основной заготовки затекает в промежутки между

вспомогательными заготовками, образу  выступы. По достижении основной заготовкой диаметра по выступам, соответствующего 0,7-0,9 диаметра полости контейнера 2, осадку прекращают.

Конфигураци  в плане осаженной заготовки после первого перехода показана пунктиром на фиг. 2.

По окончании первого перехода осаженный комплект заготовок извлекают из полости контейнера 2, например, выпрессовкой , и осво-бождают основную заготовку 3 от вспомогательных заготовок 4. Затем на торцы заготовки 3 накладывают новый

комплект прокладок, аналогичный предыдущему , подогревают заготовку вместе с прокладками до требуемой температуры и соосно устанавливают ее в полости контейнера 9, после чего ходом верхнего бойка

пресса осаживают заготовку до заполнени  ею полости контейнера с таким расчетом, что суммарна  степень деформации в первом и втором перехода1х осадки составл ет 55-65%. Така  степень деформации обеспечиваетс  соответствующим подбором размеров полости контейнера 9. Диаметр этой полости составл ет 0,7-0,8 того максимального диаметра «бочки исходной основной заготовки, до которого ее удалось

бы осадить со свободным ущирением до момента по влени  первой трещины. Высота полости определ етс  из услови  равенства ее объема объему поковки.

В процессе первого и второго перехода

осадки излишки материала торцовых прокладок 6 и 7 выдавливаютс  в кольцевые проточки-магазины 8 и 10.

Осаженную заготовку выталкивают из полости контейнера 9, подогревают ее в печи до температуры технологической пластичности и укладывают вместе с осаженными в первых переходах двум  комплектами прокладок в ручей штампа 11 молота или пресса, где осуществл ют окончательную штамповку.

Количество дополнительных заготовок 4 выбирают из соображений достижени  наиболее благопри тной схемы течени  металла основной заготоВ|Ки 3 в промежутки между дополнительными заготовками, обеспечивающей ма ксимальное увеличение деформируемости малопластичного металла или сплава при осадке. В показанном на чертеже случае шесть заготовок 4  вл ютс  оптимальным количеством, способствующим выполнению вышеуказанных условий.

Пример. Производилась гор ча  обработка давлением заготовок из малопластичного сплава на никелевой основе марки ЭП-741. Конечной целью  вл лось получение дисков турбины с размерами по ободу 0 230X25 мм и по ступице 0 100X80 мм.

Исходные основные заготовки размером 0 130x135 мм были вз ты в литом нетермообработанном состо нии. Бокова  поверхность заготовок не подвергалась механической обработке.

Дополнительные заготовки из стали ЭИ-961 в количестве шести штук на каждый цикл обработки размером кажда  0 55X95 мм прикладывались к боковой цилиндрической поверхности основной заготовки , каса сь последней по образующим и располага сь по ее окружности через одинаковые промежутки. Заготовки, вход щие в комплект, скрепл лись друг с другом в фиксированном положении посредством точечной сварки.

На каждый торец основной заготовки накладывали тормоизолир|ующую смазочную прокладку, состо щую из пластины размером 0 90х 150 мм из малоуглеродистой стали марки ст. 3, помещенной между сло ми стеклоткани и асбестовой ткани с каждой стороны.

Первый переход осадки включает нагрев комплекта, состо щего из основной заготовки, щести дополнительны:х заготовок и двух торцовых прокладок до 1150° С с выдержкой при этой температуре в течение 3 ч; осадку нагретого комплекта на прессе в полости контейнера диаметром 246 мм, предварительно подогретого до 400° С (осадка велась до достижени  основной заготовкой диаметра по выступам 190 мм. Усилие осадки составило 1800 т. с); выпрессовк(у осаженного комплекта из контейнера (усилие выпрессовки - 500 т. с); отделение вспомогательных заготовок от основной заготовки продавливанием комплекта через матрицу диаметром 200 мм под воздействием усили  50-

5 100 т. с.,

Второй переход осадки включает наложение на торцы основной заготовки второго комплекта прокладок, аналоги чного предыдущему и нагрев (подогрев) заготовки вместе с двум  комплектами прокладок до 1150° С с выдержкой при этой температуре в течение 3 ч; осадку заготовки на прессе между плоскими бойками в свободно установленном кольцевом контейнере с

5 размерами полости 0 205x55 мм (заготовка осаживалась до заполнени  полости, при этом была достигнута суммарна  степень деформации (в двух переходах осадки ), около 60%, усилие осадки составило

0 около 2000 т. с); выпрессовку осажен1ной заготовки из контейнера усилием около 500 т, с.

Окончательна  штамповка включает нагрев (подогрев) заготовки вместе с двум  комплектами про1сладок, осаженных в первом и втором переходах, до 1150° С с выдержкой при этой температуре в течение 3 ч; штамповку заготовки вместе с двум 

0 комплектами прокладок в окончательном ручье штамповочного молота; отделение материала торцовых прокладок.

Исследование макроструктуры осаженных заготовок показало, что первична 

5 груба  дендритна  структура слитка полностью проработана. Заготовки после второго перехода осадки имели мелкозернистую структуру с величиной зерна 0,1- 0,3 мм. По предварительной оценке степень

0 проработки структуры в первых двух переходах по предлагаемому способу достаточна  дл  получени  качественны поковок дисков турбин в окончательном переходе штамповки.

5

Ожидаемый технико-экономический аффект от использовани  изобретени , как показывают предварительные расчеты, складываетс  из повышени  выхода годной

0 продукции (повышени  коэффициента использовани  металла) примерно на 15- 25% за счет упразднени  механической обработки цилиндрической поверхности заготовки и из снижени  затрат энергии на нагрев заготовок примерно на 50%. Снижение затрат энергии достигаетс , главным образом, за счет повьщгени  деформируемости и увеличени  степени проработки структуры в первом переводе осадки по 60 сравнению с известными способами, в которых степень деформации пор дка 50% получаетс  за два-три подогрева заготовки . К тому же в известных способах заготовка , как правило, проходит промежуточную термическую обработку.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 572327, кл. В 21 J 5/00, 03.02.75 (прототип ).