Способ изготовления изделий

о п й с А н 1 к ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, сеид-ву Р 279316 (22) Заявлено 2604.77 (21) 2480720/25-27 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -ум К 2 В 21 Д 1/06 В 21 Э 5/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 280380(7 1 ) Заявитель Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Изобретение относитс я к обраб отк е металлов давлением и может быть использовано при получении изделий иэ малопластичных и труднодеформируемых сплавов объемной штамповкой, в том числе осадкой.Известен способ изгстовления изделий иэоте 1 мической штамповкой, (в частности осадкой), в процессе которой дополнительно осуществляют электроконтактный нагрев заготовки, при которсм непрерывно изменяют силу тока в зависимости от усилия и температуры штамповки.Недостатком этого способа являет ся низкое качество получаемых иэделий. Это объясняется следующим. Рабочая поверхность штампа имеет темпералуру теплового фона. Температура Фона может быть на несколько десят О ков или сотен градусов ниже требуемой для пластического деформирования заготовкиСледовательно, торцы заготовки, соприкасаясь во время деформации с более холодным инструментом, остывают быстрее основной массызаготовки. При длительном процессе деформирования разность температур торцов заготовки и ее центра является значительной, Особенно ярко это ЗО проявляется гри деформирсваний жаропрочных или титановых сплавов. Разница в температуре по объему деформируемого металла приводит к неравномерной деформации, неоднородной структуре и в некоторых случаях даже к термическим трещинам, Крсме того, при осадке заготовок в известном способе не удается устранить или хотя бы значительно уменьшить трение на контактных поверхностях. Это также приводит к неравномерной деформации и неоднородной структуре по объему заготовки.Кроме того, недостатком известного способа является значительная энергоемкость процесса в связи с необходимостью постоянного подогрева заготовки, контактирукщей с более холодным инструментом (за счет поддержания постоянной температуры теплового фона). Цель изобретения - повышение качества изделий и снижение энергоемкости процесса.Поставленная цель достигается тем, что перед штамповкой между поверхностью заготовки и рабочей поверхностью штампа псмещают нагретые до температуры заготовки прокладки изматериала, выделяющего тепло под действием электрического тока .Такие прокладки препятствуют передаче тепла от горячей заготовки к более холодному инструменту, При протекании электрического тока в заготовке и прокладках выделяется тепло, и таким образом н процессе деформации осуществляется дополнительный нагрев прокладок совместно с заготов - кой. Причем тепла в прокладке выделяется во столько раз больше, но сколько раэ электросопротинление материалапрокладки, выполненной, например, из графита, больше сопротивления заготовки. Но прокладка в то же время интенсивнее охлаждается за счет контакта с холодным инструментом. Поэтому избыточное количество тепла, выделенное в прокладке при протекании электрического тока, компенсирует тепло, теряемое за счет контакта с холодным инструментом, Заготовка же в процессе всей деформации контактирует с нагретой до температуры деФормации прокладкой. Поэтому температура ее в течение всего процесса деформирования будет постояннойТаким образом, прокладки являются,термокомпенсаторами. Помимо этого, они служат пластичными прокладками между заготовкой и рабочей поверхностью бойка. Применяя пластичные прокладки при осадке жаропрочных сталей и сплавов, удается почти полностью исключить трение по контактным поверхностям. Прокладки увеличивают равномерность деформации и снижают нерав номерность течения металла.Температуру заготовки и прокладкитермокомпенсатора устанавливают путем регулировки по любому из выбранных параметров процесса. Достигается это применением ионных или полупроводниковых преобразователей в сочетании с иэвестныч управляющим устройством, позволяющим изменять время прохождения тока в течение каждогополупериода, При характерном для изотермической штамповки условии постоянства скорости движения инструмента эа счет управляющего, устройства можно обеспечить саморегулирование процесса электроконтактного нагрева.Высоту прокладок-термок омпенсаторов (графитовых пластин) выбирают равной 10-12 от высоты осаживаемойзаготовки. Перед деформацией заготовку д расположенными по торцам прокладками-термокомпенсаторами нагревают в печи до температуры деформацииЗатем устанавливают ее на нижнем бойке и осуществляют деформацию. Технологический ток включают в момент касания верхнего бойка с прокладкойтермок омпенсатором.Прокладки являются термокомпенсаторами разового пользования. После деформации заготовки их выбрасывают, с 1 = - ( =1) РАг0,005 мг-площадь торца заготовки;22 ккал/м г град - коэффициент теплопроводности при 900 Су0,28 м - приведенная толщина стенки, м;1160 С - температура деформации,400 С - температура наружной стенки. 25 где РА г3522% 0,2 8 (1160-40) О, 005=439,7 ккал/ч или 0,122 ккал/с.Количество тепла 1 г, выделЯемое 4 О н одном термокомпенсаторе (графитовой пластине) в единицу времени припротекании электрического тока, определяют по формуле1 = 0,243 В,г45 где й =Д -где Д= 9 "10 ом см - удельноеэлектросопротивление графита;В= 1,5 см - высота те 1 мокомпенсатора (прокладки);Б = 50,24 см - площадь поперечуного сечения;й8 см - диаметр термокомпенсатора (прокладки);55 ) .: 140 Л - сила тока.92=0,249 10 140 50 24=0,126 ккал/с.г 1 5Согласно расчету, количество тепла, выделяемое при протекании электрического тока в единицу времени впрокладке-термоксмпенсаторе, равноколичеству тепла, расходуемому н единицу времени при контакте нагретойзаготовки с более холодным инструментом Ч ж Чг. Следовательно, в процессе деформации температура .заготовки 5 О Таким образом, для каждой заготовкиис поль з уют св ои прок ладк и .П р и м е р . Предлагаемым способом была осажена заготовка иэ жаропрочного сплава ЭИ 698 ВД диаметром80 мм и высотой 150 мм. В качествепрокладок-термокомпенсаторон использованы графитоные пластинки диаметром 80 мм и высотой 15 мм, Деформацию производили в изотермических условиях с дополнительным электроконтактным нагревом. Сила тока 3 - 140 А,Температура теплового фона 900 С. Заготовку и термокомпенсаторы нагревали н печи до температуры деформации1160 С, Температуру заготовки и термоксмпенсаторон Фиксировали в процессе деформации съемкой на цветнуюспектрозональную фотопленкуКоличество тепла с 1, теряемое одним торцом заготовки в единицу време О ни при стационарном теплообмене с холодным инструментом, определяют поформуле722644 Формула изобретения Составитель О, Корабельников Редактор Т, Иванова Техред Н.Бабурка КорректорЯ. ВеселовскаяТираж 986 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР п делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 211/5 Филиал ППППатент 1, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 остается постоянной. Эксперименталь- ные данные подтверждают это.Предлагаемый способ позволит улучшить аниэотропию механических свойств по всему объему металла, получить изделия с однородной структурой. Применяя пластичные прокладки при осадке труднодеформируемых малопластичных металлов и сплавов, удается почти полностью исключить трение по контактным поверхностям. Прокладки увеличивают равномерность деформации и снижают неравномерность течения металла. При этом почти полностью отсутствуют сдвиговые процессы. Металл течет в радиальном направлении параллельными слоями, причем боковая поверхность не переходит на торцы, отсутствуют компоненты вращения элементарных объемов. Существенное снижение контактного трения в.сочетании с однородностью температурного поля заготовки вызывает резкое повышение. равномерности деФормации, повышение пластичности обрабатываемого матеРиала, снижаются потребные усилия. Предлагаемый способ позволит Улучшить качество выпускаемых иэделий эа 1 счет создания и сохранения в процессе деформации однородного температурного поля и исключения влияния контактного трения между инструментом и заготовкой. При этом потребные усилия деформирования снижаются более чем на 30 и улучшаются пластические свойства обрабатываемого материала. Снижается энергоемкость процесса. Способ изготовления изделий по 1 Ь авт, св. Р 279316, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения качества изделий и сниженияэнергоемкости процесса, перед штамповкой между поверхностью заготовки Я и рабочей поверхностью штампа помещают нагретые до температуры заготовки прокладки нэ материала выделяющего тепло под действием электрического тока,