Способ правки изделий из титановых сплавов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B21D1/00 

113

Изобретение относится к обработке металлор давлением и предназначено для правки в процессе вакуумного отжига .преимущественно крупногабарнт- ных панелей одинарной и двойной кривизны И9 титановых сплавов, приме няемьтх, например, в самолетных конструкциях.

Целью изобретения является повышение точности правки и снижение массы оснастки.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит ложемент I, батмак 2, стойки 3, упоры 4, тяги 5 и подвеску 6 с грузом 7, Стойки 3 шарнирно соединены одним концом с ложементом I, а другим - с концами упоров А и тяг 5, Вторые концы тяг 5 шарнирно соединены между собой и с подвеской 6. Вторые коицы упоров 4 шарнирно соединены с башмаком 2. Между башмаком 2 и ложементом 1 располагается изделие 8,

Коэффициент усиления К устройства т,е. отношение величины прижимающего усилия Q, создаваемого башмаком 2 к весу Р прикладываемого груза определяется выражением

К « 2 « fiDflj . IisiSf SLl Р sino, 8in(e j-otj)

где 06, od , oi j - углы наклона тяг, упоров и стоек соответственно,

В конструкции отсутствуют элементы, работающие на изгиб, что особенно важно в условиях воздействия высоких температур.

При правке изделие 8 укладывается на ложемент I, в калибруемом сечении устанавливают башмак 2 и монтнруют остальные элементы устройства, С помощью регулировки длины упоров 4 его настраивают так, чтобы к моменту исправления коробления коэффициент усиления К был равен не менее пяти. Между основанием подвески 6 и башмаком 2 выставляют требуемый зазор и устанавливают на подвеску 6 груз 7, Изделие с оснасткой загружают в печь, вакуумируют камеру нагрева и проводят огжиг,

В процессе нагрева благодаря большему увеличению длины упоров 4 уменьшают углы et, ,ы,,э,что приводит к повьш1ению коэффициента усиления К устройства, т,е, к увеличению усилия заневоливания; В процессе исправле62

ния коробления благодаря опусканию башмака 2 углы W, , ot, и ei увеличиваются, коэффициент усиления К устройства уменьшается, и усилия заневолнвания снижаются. После достижения заданной формы правка прекращается в результате противодействия ложемента 1 , В процессе охлаждения благодаря большому сокращению длины упоров

4 происходит дальнейшее увеличение углов :, , oi, и ot, подвеска 6 с грузом 7 опускается на башмак 2, и даль-, нейшее охлаждение происходит при усилии заневоливания, равном весу приложениого груза 7.

Вес устанавливаемого на подвеску 6 груза 7 определяется из того, чтобы к моменту исправления коробления усилия заневоливания обеспечивали

скорость ползучести в интервале (10 - 10 ) с . В начальный момент исправления короблеиия, до начала опускания башмака 2 в процессе отжига, усилия заневоливания в несколько раз выше и правка происходит методом горячей пластической деформации, т.е. со скоростью, значительно превышающей скорость ползучести (10 - 10 ) с , Причем чем больше

исходное кооробленне, тем выше усилия заневоливания на начальном этапе правки. Таким образом, исправление коробления при правке по предлагаемому способу проходит в два этапа: снача ла методом горячей пластической деформации, а затем в режиме ползучести.

Величина зазора между основанием подвески 6 и башмаком 2 определяется

исходя из того, чтобы после исправления коробления подвеска 6 с грузом 7 опустилась на башмак 2 в начальный период охлаждения, т,е, при снижении температуры на 100-200 С.

Проведение правки в два этапа,

т,е, сначала методом горячей пластической деформации путем создания соответствующих усилий заневоливания,

увеличивающихся при нагреве, а затем в режиме ползучести при выдержке обеспечивает повышение точности правки, так как основиая часть коробления исправляется уже на первом этапе

- в процессе нагрева и в самом начале выдержки при температуре отжига, Снижение усилий заневоливания на втором этш1е - при правке в режиме ползучести обеспечивает необходимые

величины прогкаш.змрлния летали относительно оснастки лля компенсации перемещений, связанньгх с исправлением коробления, что также способствует повьппению точности термоправки.

Постепенное повыпение усилий зане воливания в процессе нагрева и практически полная разгрузка детали от усилий заневоливания в процессе охлаждения позволяют повысить точность плавки благодаря обеспечению про- скальэыэания детали относительно оснастки для компенсации различия их теплового расширения, поскольку за- цемление детали вызывает искажен формы.,

В вакуумной электронагревательной установке проведена термоправка по предлагаемому и известному способам партии панелей двойной кривизны из сплава ВТ20 при температуре вакуумного отжига 720°С и длительности выдержки 2 ч. Панели выходят на теоретический контур, поэтому к их геометрии предъявляют жесткие требования, согласно которым величина отклонения от шаблона не должна превышать 24мм, Отклонение от теоретичес

кого контура после штамповки в основ--30 коробления 15 и 25 мм соответственном не превьшает 10-15 мм, однако на отдельных панелях достигает 25 мм,

В партию было отобрано по четыре панели с исходным отклонением 15 и 25 мм.

Для исправления коробления детали укладывают на ложемент и в трех сечениях по длине панели устанавливают поперечные башмаки. Ложемент и башно, а затем еще на .34 мм при охл мс- дении, т,е, --5 мм на каждьте 100°С, Исходя из этого, зазор между основанием подвески и башмаком выстав- 35 ляется 60 мм при короблении 25 мм.

Указанные значения зазоров обеспечивают опускание груза на башмак в процессе охлаждения при , что . приводит к снижению коэффициента усимаки изготовлены иэ нержавеющей ста- ления до , а усилия заневоливания ли. При обработке по предлагаемому до Q - 64 кг. Эти значения приведены способу башмаки прижимаются с помощью в таблице в скобках. Общая масса гру- мультипликаторов усилий,за не превьш1ает 900 кг.

Стойки и тяги устройства выполне- При обработке, по известному спосо- ны из титанового сплава с коэффициен- бу башмаки прижимаются весом грузов,

9,7

TCrt линейного расширения у , «Ю град , а упоры - из нержавеющей стали с у, 19,1-10 . Длина стоек и упоров составляла

50

устанавливаются.непосредственно на башмаки. Масса грузов - по. 350 кг на каждом башмаке. Общая масса груза при этом 1500 кг, что превышает предельное значение дпя установки на 300 кг.

50

«700 мм, а тяг 560 мм. На подвеску устаиавливают груз массой 64 кг.

В таблице приведены расчетные значения углов et, ,etj ,сс, значения коэффициента усиления К, величины усилий

эаневолнвания Q и расстояние Н от точ- шает 2 как для панелей с исходнъм ки подвески груза до лииии, проведен- короблением 15 им, так и для панелей ной через точки шарнирного соедине- с исходным короблением 25 мн. После ния упоров с башмаком. Значения при- правки по известному способу отклонеустанавливаются.непосредственно на башмаки. Масса грузов - по. 350 кг на каждом башмаке. Общая масса груза при этом 1500 кг, что превышает предельное значение дпя установки на 300 кг.

Измерения геометрии панелей показывает, что после правки по предлагаемому способу отклонение не превы

o

-5

0

5

веленм пля. четырех положений устройства: исходного, в начале пьщержки, в конце выдержки, после охлаждения при исходном короблении панели 15 и 25 мм,

Для упрощения расчет проводят без учета упругой деформации, а также в предположении, что горячая пластическая деформация не происходит до начала выдержки и в конце выдержки коробления полностью устранено, а при охлаждении груз не опускается на башмак.

Как видно из таблицы, по сравнению с коэффициентом усиления в конце выдержки его величина в начале вьщержки значительно больше и составляет ,5 и ,6 для панелей с исходным короблением 15 и 25 мм соответственно. Усилие заневоливания в конце выдержки 384 кгс, а его расчетная величина в начале выдержки - 608 и 1640 кгс при исходном короблении 15 и 25 мм соответственно.

Из представленных в таблице данных видно также, что по сравнению, с исходным состоянием груз к концу выдержки опускается на 428-374-54 мм и на 511-374 137 мм для исходного

но, а затем еще на .34 мм при охл мс- дении, т,е, --5 мм на каждьте 100°С, Исходя из этого, зазор между основанием подвески и башмаком выстав- ляется 60 мм при короблении 25 мм.

Указанные значения зазоров обеспечивают опускание груза на башмак в процессе охлаждения при , что . приводит к снижению коэффициента уси

шает 2 как для панелей с исходнъм короблением 15 им, так и для панелей с исходным короблением 25 мн. После правки по известному способу отклонеустанавливаются.непосредственно на башмаки. Масса грузов - по. 350 кг на каждом башмаке. Общая масса груза при этом 1500 кг, что превышает предельное значение дпя установки на 300 кг.

Измерения геометрии панелей показывает, что после правки по предлагаемому способу отклонение не превы

513

ние не более 4 мм для панелей с исходным короблением 15 мм и не более 7 мм для панелей с исходным короблением 25 мм.

Таким образом, проведение правки по предлагаемому способу обеспечивает эначительное повышение точности геометрии благодаря осуществлению исправления коробления в процессе вакуумного отжига в два этапа: скача ла в режиме пластической деформации, а затем в режиме ползучести, а также благодаря эначительно14у снижению усилий эаневоливания в процессе охлаждения, обеспечивапцему проскальзывание детали относительно эаиевопиваю- ей оснастки для компенсации различия теплового расширения.

Предлагаемое для осуществления правки устройство, кроме обеспечения автоматического изменения усилий за- иеволивания в соответствии с предла- гаеьв способом, позволяет снизить общую массу груза в 1,5-2 раза.

Формула из обретения

I, Способ правки изделий из титановых сплавов, включающий заневолн- вание изделия, нагрев его до температуры отжига, сжатие с усилием.

12826

обеспечиваюо(им при отжиге скорость

5

0

5

10 «ползучести IU - IU с , вьщержку и охлаждение в вакууме, о т л н - ч ающий ся- тем, что, с целью пок ппения точности правки и снижения массы оснастки, усилие сжатия в процессе нагрева увеличивают до значения, обеспечивающего пластическую деформацию изделия, а затем это усилие в процессе выдержки уменьшают до значения, .обеспечивающего вновь скорость ползучести - 2. Устройство для правки изделий из титановых сплавов, содержащее ложемент, башмак и размещенный над ним груз, отличающееся тем, что оно снабжено симметрично расположенными относительно груза двумя стойками, двумя стержневыми упорами и двумя тягами, при зтом один из концов каждой стойки, тяги и каждого упора связаны между собой шар- нирно, другой конец каждой стойки связан шарнирно с ло гементом, другой конец каждого упора установлеи с возможностью коитактнроваиия с башмаком, другие KOHi9d тяг связаны шарнирно между собой и с грузом, а упоры выполнены из материала с коэффициентом 0 линейного раавирения большим, чем у материала тяг и стоек.

Изобретение отиосится к обработке металлов давлеиием и позволяет проводить правку панелей с пространственной кривизной из титановых сплавов путем занавешивания изделия и его нагрева с более высоким качеством готовых панелей. Для этого усн- . лие сжатия в процессе нагрева увеличивают до значения, обеспечивамцего пластическую деформацию изделия. Затем это усилие в процессе выдержки уменьшают до значения, обеспечивакг- цего скорость ползучести 10 - 1(3 с. Уменьшение массы оснастки достигается тем, что устройство выполнено в виде шарнирно соединенных с башмаком 2 и тягами 5 двух стоек 3. Со стойками 3 шариирно соединены регулируемые упоры 4, а с тягами 5 подвеска 6, несущая груз 7, В процессе нагрева . длина упоров 4 увеличивается, и увеличивается усилие заневоливания. При опускании бавнака 2 усилие заневолм- вания снижается. 2 с.п. ф-лы, I ил. «