Способ обработки заготовок из титана и его сплавов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Свез Соввтскик Свралистическик Республик(51)м, Кл 2В 21 7 5/00В 21,7 1/06С 21 Р 1/26С 22 Г 1/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088.8) Дата опубликования описания 28.10.79(71) Звйвитель Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении изделий, например лопаток, из титана и его сплавов преимущественно путем штамповки.Известен способ получения изделий из титана и его сплавов путем нагрева заготовки до температуры высокого отжига и деформирования при этой температуре 11).Этот способ позволяет повысить производительность изготовления изде лия за счет совмещения операций деформирования и высокого отжига.Однако его недостатком является низкое качество изделий, ввиду значительного окисления заготовки в процессе выдержки при температуре высокого отжига.Известен также способ получения изделий из титановых сплавов путем деформирования нагретой заготовки в инструменте, нагретом до температуры, превышающей температуру заготовки на 100-200 С 2).Этот способ позволяет уменьшить окисление заготовок, но его недостатками являются: высокие деформируктцие усилия (что вызывает необходимость использования мощного оборудования),невозможность в ряде случаев получения однородных механических свойствво всем объеме иэделия, а также необходимость последующего высокого отжига изделия,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способобработки заготовок иэ титана и егосплавов, включающий предварительныйнагрев заготовки и ее последующеедеформирование в режиме сверхпластичности с одновоеменным .дополнительньмнагрев сы заготовки (3) .Однако несбходимость проведенияпоследующего высокого отжига заготовок при получении из них изделий изаданныаи свойствами является причиной снижения производительности,,Цля повышения производительностиобработки заготовок предварительныйнагрев заготовки осуществляютдо температуры на 50-100 С ниже температуры высокого отжига, а дополнительныйнагреВ при последующем деформировании осуществляют до температуры высокого отжига и окончание деформирования производят при этой температуре.При этом не происходит значительного окисления поверхности заготовки,т.е. качество поверхности остается 4 сстаточно высоким, поскольку при температуре высокого отжига заготовка находится только во время окончания деформирования. Отсутствие окисленного слоя на поверхности заготоеки позволяет не увеличивать припуск на мехобработку при изготовлении изделий, т.е. трудоемкость последующей механической обработки при использовании предлагаемого способа не возрастаетт.Дополнительный нагрев заготовки в процессе деформирования можно осуществлять например, за счет проведения деформирования (например, "штамповки) в инструменте, температура которого равна температуре высокого отжига заготовки и поддерживается в процессе деформирования. В этом случае инструмент за .счет теплопередачи осуществляет дополнительный нагрев заготовки.Возможность осуществления предлагаемого способа, т.е. штамповки в режиме сверхпластичности при отсутствии изотермических условий, объясняется особенностями проявления эффекта сверхпластичности в титане иего сплавах, который проявляется в широком интервале температуре (50 Р100 С), причем значения напряжения течений и пластичности в крайних точках этого интервала незначительно отличаются друг от друга.п Р и м е РПредлагаемьм способом изготавляется опытная партия за-,готовок лопаток компрессора, выполненных из титанового сплава ВТ 9.Исходную цилиндрическую заготовку диаметром 15 мм и длиной 34 мм покрывают стеклоэмальд ЭВТ(эащитносмазочное покрытие) и предварительно нагревают в электрической печи до температуры 900 С (так как температура св ерхпластического состояния сплава на 50 С ниже температуры высокого отжига сплава ВТ 9). После этого заготовку переносят в штамп, выполненный по закрытому типу. тампустанавливают в индукционном нагревательном блоке и нагревают до Т950 фС (т.е. температуры высокого отжига сплава и сверхйластическогосостояния) .После йереноса заготовки в штампосуществляют ее деформиров ание (штамповку) о скоростью полэуна пресса0,05 мм 7 сек (оптимальная скорость деформирования в режиме сверхпластичности), При этом осуществляется дополнительный нагрев заготовки до тем,пературы 950 С. Время деформированиязаготовки, необходимое для заполнения гравюры штампа при деформациив этих условиях, равно 3 мин. ВремяЦКИИПИ Наказ 6324/27 ТирФилиал ППП Патент , г, Ужг нагрева заготовки в штампе от 900 Сдо температуры высокого отжига, равной 950 С, за счет теплопередачи равно 2 минутам,Таким образом, последующей операции высокого отжига не требуется,т.е. удается сократить общее времяполучения термообработанной заготовки лопатки с 5 мин до 3 мин, т,е.повысить производительность процессаизготовления иэделия на 40, по сравнению с известным способом,Величина окисленного слоя заготовки составляет 0,02-0,03 мм. Прн этомвеличина микротвердости на поверхнссти штамповки после удаления стеклосмазки составляет 400 кгс/мм, чтона 50-100 кгс/мм меньше, чем на иэ 2делиях,изготовленных по технологическому процессу, включающему высокий отжиг.Изготовленная из этих заготовокпартия лопаток подвергалась механическим испытаниям, результаты которых показали полное соответствие техническим условиям на данное иэделие.Таким образом, предлагаемый способоб раб отк и за готов ок тита на и его с пла -вов по сравненйю с известным способомпозволяет, эа счет исключения операции высокого отжига, повысить производительность процесса изготовленияизделий из этих заготовок без снижения качества изделий и беэ увеличения трудоемкости их изготовления.формула изобретенияСпособ обработки заготовок иэ титана и его сплавов, включающий предварительный нагрев заготовки и еепоследующее деформирование в режимесверхпластичности с одновременнымдополнительным нагревом заготовки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения производительностипутем исключения необходимости проведения последующего высокого отжига,предварительный нагрев заготовки осуществляют до температуры на 50-1 00 Сниже температуры высокого отжига, адополнительный нагрев при последующем деформировании осуществляют дотемпературы высокого отжига и окончание деформирования производят приэтой температуре,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 260382, кл. С 22 Р 1/18, 1968.2, Авторское свидетельство СССР .9 485809, кл. В 21 Л 5/00, 23.03.72.3. Сверхпластичность металлических материалов", М.,Наука , 1973,