Спосіб виготовлення кілець
Власники патенту UA 2286862:
Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використане в металургійній та авіаційній промисловості при виготовленні деталей відповідального призначення, переважно деталей газотурбінних двигунів. Виробляють поперечну осадку заготівлі з одержанням пластини. Потім отриману пластину встановлюють плоскі бойки із забезпеченням вертикального напрямку волокна матеріалу пластини і здійснюють її обкатування на диск шляхом обтискань. Після обкатки заготовку кантують, вирівнюють її торцеві поверхні, роблять прошивку та розкочування заготовки на остаточні розміри. В результаті забезпечується покращення фізико-механічних властивостей виробу у напрямку дії максимальних навантажень під час експлуатації. 2 з.п. ф-ли, 1 табл.
Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використане в металургійній та авіаційній промисловості при виробництві деталей відповідального призначення, переважно виготовлення деталей газотурбінних двигунів, наприклад кілець.
Відомий спосіб виготовлення кілець для газотурбінних двигунів (ВМД), переважно з циліндричної заготовки на плоских бойках, що включає осадку, прошивку і розкочування прошитої заготовки на остаточні розміри поковки. При цьому осад заготовки здійснюють уздовж поздовжньої осі останньої, тобто. роблять осадку в торець (Кордюков В.П., Коротких Є.Л. Вільне кування, М., Машинобудування, 1974, с.160-166) - прототип.
Однак даний спосіб не дозволяє отримати оптимальних фізико-механічних властивостей готового виробу в напрямку максимальних робочих напруг, що виникають при роботі виробу, а, отже, не забезпечує необхідного ресурсу деталі, тому що в даному випадку не враховуєтьсявихідна спрямованість волокна у заготівлі.
Технічним результатом, на досягнення якого спрямоване рішення, є поліпшення фізико-механічних властивостей виробу (таких, як електромагнітна проникність, міцність, пластичність, ударна в'язкість і т.д.) у напрямку дії максимальних руйнівних напруг при експлуатації. Стосовно кільця ВМД - у тангенціальному напрямку.
Вказаний технічний результат досягається тим, спосіб виготовлення кільця на бойках включає нагрівання заготовки, її осадку, прошивку і розкочування прошитої заготовки на остаточні розміри кільця, після чого виробляють поперечну осадку заготовки з отриманням пластини, після чого отриману пластину встановлюють у плоскі бойки із забезпеченням волокна матеріалу пластини і здійснюють її обкатування на диск шляхом обтискання, після обкатки пластину кантують, а перед прошивкою вирівнюють її торцеві поверхні.
Поперечну осідання можуть здійснювати до товщини заготовки не менше ширини готового кільця.
Вирівнювання торцевих поверхонь заготовки можуть здійснювати шляхом розгону.
Після обкатки заготовку кантують, наприклад, 90°.
Під вертикальним напрямом волокна (вертикальністю) розуміється, що його спрямоване у бік висоти бойків, тобто. між їхніми робочими поверхнями (напрямок волокон негоризонтальний).
Сукупність поперечної осідання (плющення) циліндричної заготовки (або заготівлі іншої форми) і подальшої її обкатки на диск дозволяє сформувати спрямовану волокнисту структуру тангенціального напрямку, що остаточно формується подальшою операцією розкочування прошитої заготовки (виробу), і, отже, забезпечити технічний результат.
Здійснення поперечної опади до товщини щонайменше ширини кільця зводить до мінімуму допоміжні операції правки і доведення остаточних розмірів висоти кільця, тобто. забезпечує підвищення технологічності процесу.
Вирівнювання торців диска заготівлі шляхом розгонки зберігає тангенціальну спрямованість волокна в кінцевому виробі - кільце.
Спосіб здійснюють наступним чином. Відрізають від катанної або кованої штанги-прутка мірну заготовку, наприклад циліндричної форми з діаметром D і довжиною Н, нагрівають її до кувальної температури, яка залежить, зокрема, від матеріалу заготівлі, після чого здійснюють кування на плоских бойках (на пресі або молоті) . Укладають заготовку на нижньому плоскому бойку з установкою її на бічну циліндричну поверхню (тобто по довжині Н) вздовж або поперек бойка. Потім шляхом зіткнення бойків в результаті поперечного осаду (плющення) циліндричну заготовку перетворюють на пластину, як правило, неправильної форми.
Після чого її кантують, наприклад, на 90° щодо поверхні бойків і виробляють обкатку на диск, після чого заготовку кантують і проводять вирівнювання торців диска. Так як у вихідній штанзі-пруці волокно має поздовжній напрямок, пропонованими винаходу операціями проводиться не його переплутування, як у відомих рішеннях і в прототипі, а зміна його напрямку стосовно кільцям ВМД - в тангенціальному. Торці отриманого диска вирівнюють, наприклад, на плоских бойках до товщини диска не менше ширини кільця, причому краще вирівнювання здійснювати розгонкою. Після вирівнювання торців та отримання диска правильної форми роблять операцію прошивки для отримання заготовки кільця. Після чого здійснюють розкочування отриманої заготовки на оправці доостаточних розмірів кільця. Оскільки після розкочування на оправці можлива зміна та спотворення форми кільця, можливе у разі необхідності проведення операції його редагування та доведення до остаточних розмірів, а також калібрування внутрішнього отвору.
Конкретна реалізація способу розглянута на прикладі виготовлення кільцевого корпусу ВМД зі сплаву ВТ20.
Заготівлю діаметром D=140 мм і довжиною Н=70 мм нагрівали в печі до температури 1050°С, витримували 150 хвилин і на плоских бойках під молотом з вагою частин 3 т, що падають, осаджували на пластину товщиною 80 мм і розмірами в площині приблизно 220×220 мм.
Після чого пластину нагрівали і здійснювали кування на диск діаметром 200 мм і висотою 80 мм, поправляли торці методом розгонки і прошивку отвору діаметром 100 мм. Потім заготовку ще раз нагрівали і проводили розкочування прошитий заготовки на оправці до отримання кільця з такими розмірами: зовнішній діаметр - 292 мм, внутрішній - 227 мм і висота - 80 мм. Отримане кільце передали на відпал відповідно до ТУ.
При порівнянні механічних властивостей кілець після стандартного відпалу при 840°З витримкою 1,5 години отримали кільце з наступними властивостями: