Способ изготовления штампованных изделий из жаропрочных сталей и сплавов Советский патент 1980 года по МПК B21J5/00 B21K3/00 

I

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при штамповке изделий из жаропрочных сталей и сплавов, например, турбинных лопаток и дисков.

Известен способ изготовления изделий из жаропрочных сталей и сплавов, включающий нагрев заготовки до температуры горячей деформадии, предварительную штамповку, нагрев и окончательную штамповку (в частности, на молоте) -со степенью деформации 3-10%)

11 Недостатком известного способа (при штамповке на молоте) является невысокое качество изделий ввиду трудности обеспечения задшшого размера аустгнитного зерна металла изделия.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка при молотовой штамповке, а именно, повышение качества изделий за счет обеспечения заданного размера аустенетиого зерна.

Цель достигается тем, что интервалы между ударами молота при окончательной штамповке

составляют 0,5-10 сек., общая длительность окончательной штамповки составляет сек., а суммарная степень деформации заготовки при окончательной штамповке превышает диапазон критических степеней деформации на 2-13%.

Получение заданного размера аустенитного зерна в изделиях, штампованных на молотах, связано с необходимостью обеспечения таких температурно-временных параметров штампов10ки (различных для различных марок сталей и сплавов), которые бы обеспечили возможность получения суммарной деформации за несколько ударов молота как суммы деформаций за отдельные удары, т.е. чтобы в промежутках

15 между ударами молота, при выбранных температурах деформации, не успевали бы протекать процессы рекристаллизации обработки, снимающие упрочнение от предшествующей деформации.

20

Нижний и верхний пределы временного интервала между ударами определяются величиной превышения температуры деформируемой заготовки в интервал, времени между удара-.

ми относительно порога рекристаллизации обработки для выбранной марки сплава (стали) и диапазона степеней деформации металла в различных участках заготовки за один удар молота. При этом минимальное значение временного интервала (0,5 сек) относится к случаю, когда температура конца предшествуюшей деформации (на металле заготовки) превышает порог рекристаллизации обработки на максимальную величину. (180-200)°С. Для достижения этого величина относительной деформации заготовки за предшествующий удар, должна быть предельно большой (4-5)%. i., Максимальное значение временного интервала (10 сек) относится к случаю, когда величина относительной деформации заготовки за предшествующий удар бьша минимальной (.«w 1%), и превышение, температуры, предшествующей деформации относительно порога рекристаллизации обработки было минимальным (20-30)°С

Ограничение общей длительности цикла окончательной штамповки (8-35 сек.) связано с тремя основными причинами:

1)ограничением снижения температуры штамповки, поскольку это связано с существенным возрастанием сопротивления заготовки деформированию;

2)расширением диапазона критических степеней деформации при снижении температуры коща деформации и, в связи с этим, увеличением вероятности попадания отдельных участков заготовки в зоны критических степеней деформации при тех же суммарных величинах деформации;

3)увеличением вероятности получения недопустимо крупного зерна в зонах заготовки

с заторможенным течением металла, (где относительная деформация существенно ниже средней (расчетной) в выбранном сечении заготовки), так как в этих зонах подготовительные этапы процесса рекристаллизации обработки могут полностью не прерываться частными обжатиями при каждом ударе молота, и при определенной длительности цикла штамповки, процесс рекристаллизации Обработки в этих зонах может начаться до окончания штамповки т.е. в этом случае в указанных зонах суммарные деформации не будут равны -сумме частных деформаций за все удары молота, а значит суммарная деформация в этих зонах может не оказаться закритической, что приведет к появлению недопустимо крупного зерна в этих зонах.

Численные пределы общей длительности цикла штамповки получены опытным путем на жаропрочных сплавах типа Н65ВМТИ (ЭИ-893) для различных температур и степеней деформации.

Таким образом, новый положительный эффект, создаваемый за счет введения указанных временных интервалов, связан с обеспечением получения заданного размера аустенитного зерна при штамповке заготовок из жаропрочных сталей и сплавов на молотах за несколько ударов.

Ввиду того, что при штамповке изделий на молотах в оптимальном интервале температур

из всех жаропрочных сплавов и сталей рекристаллизация металла штампуемых заготовок не успевает протекать во время деформации, металл заготовок упрочняется в процессе деформации, и поэтому сопротивление заготовок

деформированию существенно возрастает с увеличением относительной деформации. В связи с этим, для обеспечения возможности штамповки заготовок максимальных габаритов с заданным размером аустенитного зерна, общая

деформация при изготовлении заготовок распределяется между предварительной и окончательной штамповками таким образом, чтобы при окончательной штамповке велтшна относительной деформации по всему объему заготовки (с учетом неравномерного ее распределения) находилась на уровне минимальных величин закритических степеней деформации (5-20)% для различных марок жаропрочных сплавов и сталей, т.е. на (2-15)% превышающих диапазон критических степеней деформации).

При окончательной штамповке относительные деформации, получаемые в заготовке за отдельные удары молота суммируются и составляют за весь цикл штамповки закритическую

величину (5-20)%.

За интервал времени между ударами молота могут протекать процессы отдыха, полигонизации и начальные стадии процесса рекристаллизации обработки. Однако площади, занятые вновь образованными рекристаллизованными зернами за интервалы между ударами не должны превышать площадей, соответствующих максимально допустимому размеру зерна. При

этом для различных марок жаропрочных сплавов и сталей и различных фактических температур деформации интервалы времени между ударами не должны превышать (0,5-10) сек, а общая длительность окончательной штамповки

не Должна превышать (8-3$ сек. После окон с

чательнои штамповки, ввиду недопустимо большого интервала времени между штамповкой и правкой, во избежание появления крупного зерна при последующей термообработке, производят совмещенную обрезку облоя и правку (На обрезном прессе, при которой практически исключаются дополнительные малые (критические) деформации (вытеснение металла в облой) по телу заготовки. Для жестких заготовок, не подвергающихся недопустимо большим короблениям при обычной (несовмещенной) обрезке облоя на обрезных прессах, производят после окончательной штамповки обычную обрезку облоя на обрезном прессе без последующей правки.

Пример. Проводилась опытная штамповка заготовок тзфбинных лопаток из сплава ЭИ-893/ХН65В9 М4ЮТ длиной 730 мм и весом 30 кг.

Заготовки нагревались до температуры 1150°С, предварительно штамповались на штамповочном молоте с массой падаюшлх частей 25 т. за несколько ударов молота в интервале температур (1000-1140) °С, с недоштамповкой, обеспечивающей при окончательной штамповке относительную деформацию по телу заготовки в пределах (8-20)%, обрезали на заготовках облой на обрезном прессе.

Затем заготовки нагревали до температуры 1150°С, окончательно штамповали на том же молоте за 5-6 ударов с интервалами между ударами (1-5) сек и обшей длительностью цикла штамповки (15-20) сек. Размер аустеинтного зерна, полученный в штампованных изделиях, находился в основном в пределах - S 0,8 мм, отдельные зерна до 1 мм, при допускаемом размере зерна 1 мм.

Использование предлагаемого способа изготовления штампованных изделий из жаропрочных сталей и сплавов обеспечивает по сравнению с известным способом возможность штамповки крупногабаритных изделий с заданным

размером аустенитного зерна, в результате чего возрастает приблизительно в 2 раза зксштуатационная стойкость изделий, например, лопаток.

Формула изобретения

Способ изготовления щтампова1тых изделий из жаропрочных сталей и сплавов, вкшочающий

нагрев заготовки до температуры горячей деформаш1и, предварительную штамповку, нагрев и окончательную горячую штамповку за несколько ударов молота, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества

изделий за счет обеспечения заданного размера аустенитного зерна, интервалы между ударами молота при окончательной штамповке состав/1ЯЮТ (0,5-10) сек., общал длительность окончательной штамповки составляет (8-35) сек

а суммарная степень, деформации заготовки при окончательной штамповке превышает диапазон критических степеней деформации на (2- 15)%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Маевский И. Л. Обработка давлением

30 .жаропрочных сплавов, М., 1964, с. 30-32, 46, 115-117.

2.Журнал Кузнечно-штамповочное производство, 1977, N 5, с. 22-23 (прототип).