Способ изготовления поковок из слитка Советский патент 1992 года по МПК B21J5/00 B21J1/04 

W

и

Использование: обработка металлов давлением, ковка крупных поковок ответственного назначения из слитков с дендритной столбчатой структурой. Сущность изобретения: при деформировании отклоняют оси первого порядка дендритов в направлении действия максимальных рабочих напряжений в готовой детали. При изготовлении поковок типа обечаек деформирование ведут последовательно. Протягивают заготовку в вырезных бойках с винтовой поверхностью. Осаживают на плоских и наклонных плитах. Прошивают и подвергают разгонке на оправке продольным бойком. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к ковке крупных поковок ответственного назначения, и может быть использовано в тяжелом и энергетическом машиностроении.

Цель изобретения - повышение качества изделий за счет улучшения их эксплуатационных характеристик.

Цель достигается тем, что в способе изготовления поковок из слитка, преимущественно с дендритной столбчатой структурой, заключающемся в чередовании операций нагрева и деформирования последнего с отклонением столбчатых дендритов слитка от их первоначального направления, при деформировании отклоняют оси первого порядка дендритов столбчатой структурой в направлении действия максимальных рабочих напряжений в детали.

Кроме того, при производстве поковок типа обечаек деформирование осуществляют путем протяжки заготовки в вырезных бойках с винтовой рабочей поверхностью, осадки на наклонных и плоских плитах, прошивки отверстия и раскатки на оправке продольным бойком.

На фиг. 1-4 изображен способ изготовления поковок из слитка.

Как известно, все металлы и сплавы кристаллизуются по дендритному механизму. Слиток, подлежащий обработке давлением - ковке, можно считать крупным дендритным поликристаллом. Объем дендритов в слитке составляет, как правило, 70%. Дендритный монокристалл - основная составляющая слитка - представляет собой кристалл, имеющий ветви первого, второгоп порядка ,оси которого имеют тот же

порядок. Ветви дендрита имеют как различVI

4 vl Ю 1ч v|

ную толщину, так и различный химический состав в связи с тем, что дендритная кристаллизация проходит по избирательному механизму. Оси низшего порядка, кристаллизующиеся первыми, имеют в своем составе бльше тугоплавких составляющих. Поэтому ветви низшего порядка дендритов имеют более высок до прочность, чем остальные. Наиболее прочной в данном случае будет ветвь первого порядка.

Следовательно, условие расположения осей дендритов первого порядка в направлении действия максимальных рабочих напряжений в детали обеспечивает повышение прочности готового изделия и его долговечности. Минимальную структурную неоднородность имеют слитки электро-1 спецметаллургии - электрошлакового, вахуумнодугового и электронно-лучевого переплавов, а также слитки открытой выплавки из аустенитных сталей, в которых столбчатые дендриты занимают большую часть объема слитка. Слитки имеют направленную кристаллизацию и, следовательно, определенное расположение осей дендритов первого порядка. При их последующей горячей обработке давлением - ковке можно ориентировать указанные дендриты в оп- ределенном направлении, а именно оси первого порядка дендритов располагать в направлении действия максимальных рабочих напряжений в детали.

Способ осуществляют следующим образом.

Для изделий типа валов, работающих на скручивание, цилиндрический слиток со столбчатой структурой (как правило, ради- ально-осевой) подвергают протяжке в бойках с винтовой рабочей поверхностью, в которых обеспечивается не только удлинение заготовки, но и закручивание металла слитка. Поэтому оси первого порядка дендритов будут располагаться по винтовой линии, обеспечивая максимальную прочность материала в этом направлении.

Для изделий типа обечайки реактора максимальная прочность материала должна быть обеспечена в тангенциальном направлении. Поэтому для таких изделий сначала осуществляют протяжку слитка в бойках с винтовой рабочей поверхностью, затем осадку заготовки в наклонных и плоских плитах, а после прошивки отверстия производят раскатку заготовки на оправке. При такой обработке слитка с исходной столбчатой структурой оси первого порядка дендритов будут располагаться в тангенциальном направлении, обеспечивая максимальную прочность изделия в соответствии с условиями работы последнего.

Пример. Изготавливали поковку бандажа установки Токамак из специальной высокопрочной немагнитной стали 65И6Н7М2ФЗ. Бондаж представляет собой

прямоугольную в плане заготовку с яйцевидным центральным отверстием. Максимальная прочность (не менее 1100 МПа) должна быть обеспечена вблизи отверстия малого диаметра (а).

Слиток электрошлакового переплава прямоугольного сечения (фиг. 1) с радиаль- но-осевым расположением дендритов столбчатой структуры, массой 5 Т после нагрева до ковочной температуры протягивали на

плоских бойках с кантовкой на 90° на сечение 350 х 1200 х 1460 мм (фиг. 2). Затем с второго нагрева провели разгонку полученной заготовки до толщины 220 мм и ширины 1800 мм (фиг. 3). В третьем выносе произвели смятие граней, прошивку отверстия и правку поковки (фиг. 4).

В результате осуществления ковки в указанной последовательности получили поковку с расположением осей первого порядка дендритов столбчатой структуры вдоль образующей отверстия (фиг. 4).

Как показали исследования механических свойств поковки, прочностные характеристики стали в направлении действия

максимальных напряжений в изделии составляли 1150-1300 МПа, а в ортогональном направлении 800-950 МПа.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает повышение

прочности и долговечности работы готового изделия.

Формула изобретения

1,Способ изготовления поковок из слитка, преимущественно с дендритной

столбчатой структурой, заключающийся в чередовании операций нагрева и деформирования последнего с отклонением столбча- тых .дендритов слитка от их

первоначального направления, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения качества изделий за счет улучшения их эксплуатационных характеристик, при деформировании отклоняют оси первого порядка

дендритов столбчатой структуры в направлении действия максимальных рабочих напряжений в детали.

Фиг. 1

Фиг.З

Редактор И.Касарда

Фиг. 4

Составитель А.Онищенко

Техред М.МоргенталКорректор И.Муска

Фиг. 2