Метод за създаване на пръстен
Собственици на патент RU 2286862:
Изобретението се отнася до обработката на метали чрез налягане и може да се използва в металургичната и авиационната промишленост при производството на критични части, главно части на газотурбинни двигатели. Произвежда се напречна тяга на детайла, за да се получи плоча. След това получената плоча се монтира в плоски ударници с вертикална посока на влакното на материала на плочата и се навива върху диска чрез компресия. След разработването детайлът се обръща, крайните му повърхности се изравняват, детайлът се пробива и валцува до крайните размери. Резултатът е подобряване на физико-механичните свойства на продукта в посока максимални натоварвания по време на работа. 2 т.п. f-ly, 1 табл.
Изобретението се отнася до обработката на метали чрез налягане и може да се използва в металургичната и авиационната промишленост при производството на детайли за критични цели, главно за производството на части за газотурбинни двигатели, като пръстени.
Известен метод за производство на пръстени за газотурбинни двигатели (GTE), главно от цилиндрична заготовка върху плоски щампи, включващ обвиване, пробиване и валцуване на пробитата заготовка до крайните размери на изковката. В този случай тягата на детайла се извършва по надлъжната ос на последния, т.е. произвеждат тяга в дупето (Кордюков В.П., Коротких Е.Л. Свободно коване, М., Машиностроение, 1974, стр. 160-166) - прототип.
Този метод обаче не позволява да се получат оптималните физико-механични свойства на крайния продукт в посока на максималните работни напрежения, възникващи по време на експлоатацията на продукта, и следователно не осигурява необходимия ресурс на частта, тъй като в този случай не се взема предвидпървоначалната посока на влакното в заготовката.
Техническият резултат, към който е насочено заявеното решение, е подобряването на физико-механичните свойства на продукта (като електромагнитна пропускливост, якост, пластичност, ударна якост и др.) В посока на максимални разрушителни напрежения по време на експлоатация. По отношение на GTE пръстените - в тангенциална посока.
Посоченият технически резултат се постига с факта, че методът за производство на пръстена върху нападателите включва нагряване на детайла, обвиването му, пробиване и валцоване на зашития детайл до крайните размери на пръстена, след което детайлът се разгъва напречно, за да се получи плоча, след което получената плоча се монтира в плоски напирачи, осигуряващи вертикалност на посоката на влакното на материала на плочата и се навива върху диск чрез компресия, след разработката плочата се обръща, а преди залепването крайните й повърхности се изравняват.
Напречното обвиване може да се извърши до дебелина на детайла не по-малка от ширината на готовия пръстен.
Подравняването на крайните повърхности на детайла може да се извърши чрез разпръскване.
След натичане детайлът се обръща например на 90°.
Под вертикална посока на влакното (вертикалност) се разбира, че то е ориентирано по посока на височината на ударниците, т.е. между работните им повърхности (посоката на влакната е нехоризонтална).
Комбинацията от напречно извиване (сплескване) на цилиндрична заготовка (или заготовка с друга форма) и нейното последващо валцоване върху диск позволява да се образува насочена влакнеста структура с тангенциална посока, която накрая се формира чрез последваща операция на валцуване на зашита заготовка (продукт), и следователно да се осигури заявеният технически резултат.
Изпълнението на напречно облягане до дебелина не по-малка от широчината на ринга минимизира спомагателните операции по изправяне и довеждане на височината на ринга до крайните размери, т.е. осигурява повишаване на технологичността на процеса.
Подравняването на краищата на диска на детайла чрез разпръскване поддържа тангенциалната ориентация на влакното в крайния продукт - пръстена.
Методът се осъществява по следния начин. Изрежете от валцуван или кован прът-пръти измерен детайл, например цилиндрична форма с диаметър D и дължина H, той се нагрява до температура на коване, която зависи по-специално от материала на детайла, след което се извършва коване върху плоски матрици (на преса или чук). Заготовката се полага върху долния плосък ударник с монтирането му върху страничната цилиндрична повърхност (т.е. по дължината Н) по протежение или напречно на ударника. След това, чрез сблъскване на нападателите в резултат на напречно извиване (сплескване), цилиндричната заготовка се превръща в плоча, като правило, с неправилна форма.
След това се обръща, например, на 90° спрямо повърхността на ударниците и се търкаля върху диска, след което детайлът се обръща и краищата на диска се изравняват. Тъй като влакното има надлъжна посока в оригиналния прът-пръчка, предлаганите от изобретението операции не го оплитат, както в известните решения и в прототипа, а променят посоката му спрямо GTE пръстените - в тангенциална посока. Краищата на получения диск се подравняват, например, върху плоски нападатели до дебелина на диска, не по-малка от ширината на пръстена, като за предпочитане е подравняването да се извърши чрез разпръскване. След подравняване на краищата и получаване на диск с правилна форма се извършва мигаща операция, за да се получи заготовка за пръстен. След това полученият детайл се разточва на дорник, за дакрайните размери на пръстена. Тъй като след валцоване върху дорника е възможно да се промени и изкриви формата на пръстена, е възможно, ако е необходимо, да се извърши операцията по изправянето му и довършването му до крайните размери, както и калибриране на вътрешния отвор.
Конкретно изпълнение на метода се разглежда на примера за производство на пръстеновидна обвивка на GTE от сплав VT20.
Заготовка с диаметър D=140 mm и дължина H=70 mm се нагрява в пещ до температура 1050°C, задържа се 150 минути и върху плоски матрици под чук с тегло на падащите части 3 тона се отлага върху плоча с дебелина 80 mm и размери в равнината приблизително 220 × 220 mm.
След това плочата се нагрява и изковава върху диск с диаметър 200 mm и височина 80 mm, краищата се коригират по метода на ускорението и се пробива дупка с диаметър 100 mm. След това заготовката се нагрява отново и зашитата заготовка се разточва на дорник, докато се получи пръстен със следните размери: външен диаметър - 292 mm, вътрешен диаметър - 227 mm и височина - 80 mm. Полученият пръстен се прехвърля на отгряване в съответствие с TU.
При сравняване на механичните свойства на пръстените след стандартно отгряване при 840°C с експозиция от 1,5 часа се получава пръстен със следните свойства: