Способ изготовления изделий

Способ изготовления изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано при сварке с принудительным деформированием при изготовлении сложнопрофильных изделий, например лопатки газотурбинного двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют предварительную сварку с использованием термокомпрессорной сварки при скорости нагрева VHarp Ј - ДТ/е , где к - скорость деформации микровыступов, ДТ - интервал температур деформирования микровыступов; Ј - степень деформации микровыступов. Усилия сварки дифференцируют в зависимости от шероховатости поверхности свариваемых частей. Для этого подбирают длину рабочей части инструмента Н из Соотношения Н -адавл Ј2 Rz/VHarp, где S Rz - суммарная высота неровностей профиля поверхности свариваемых частей изделия, 2давл - термический коэффициент линейного расширения. При этом при установке изделия в устройстве для термокомпрессорной сварки обеспечивают зазор д между поверхностями инструмента и изг делием д Н а давл (Тн - Ткоин), где Тн - температура начала деформирования микровыступов , Ткомн. комнатная температура . 2 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 23 К 20/00 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799377/08 (22) 07.03;90 (46) 30.03.92. Бюл. %12 (71) Институт проблем сверхпластичности металлов AH СССР (72) Д.А.Сембиев, P.ß.Ëóòôóëëèí и А.Г.Исмагилов (53) 621.791.4 (088.8) (56) Патент CLUA hh 3653110, кл. B 21 К 3/04, В 23 Р 15/02, В 23 Р 15/04, 1973.

Заявка Японии N 52-12669, кл, B 23 К

15/00, В 23 К 9/00.

Каракозов 3.С.Сварка металлов давлением. — M;: Машиностроение, 1986, с. 165;

225. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение может быть использовано при сварке с принудительным деформированием при изготовлении сложнопрофильн ых изделий, например лопатки газотурбинного двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют предварительную сварку с использованием

Изобретение относится к сварке, в частности к способам сварки с принудительным деформированием (ССПД-процесс), и может быть использовано при изготовлении сложнопрофильных изделий, например, лопатки газотурбинного двигателя.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей способа, а также качества изделия.

На чертеже изображено устройство для термокомпрессионной сварки с собранной в нем заготовкой лопатки.

Лопатка состоит из пера 1, двух замковых полок 2 и 3 и двух антивибрационйых полок 4 и 5, Устройство состоит из двух

„„Я „„1722747 А1 термокомпрессорной сварки при скорости нагрева Чнагр 8 — AT/е, где я — скорость деформации микровыступов, ЬТ вЂ” интервал температур деформирования микровыступов; е — степень деформации микровыступов. Усилия сварки дифференцируют в зависимости от шероховатости поверхности свариваемых частей. Для этого подбирают длину рабочей части инструменТа Н Из СООТНОШЕНИЯ Н Идавл = G Z Rz/Чнагр, где Z Rz — суммарная высота неровностей профиля поверхности свариваемых частей изделия, а давл — термический коэффициент линейного расширения. При этом при установке изделия в устройстве для термокомпрессорной сварки обеспечивают зазор д между поверхностями инструмента и иэделием д = Н a давл (Тн - Ткомн}, где Тн температура начала деформирования микровыступов, Ткомн. — комнатная температура. 2 з,п,ф-лы, 1 ил. опорных плит 6 и 7, стяжных болтов 8, клиньев 9 и пуансонов 10 и 11, На этапе окончательной сварки полуфабрикат лопатки через окно, закрываемое заглушкой 12 изотермического блока 13, устанавливается на нижнюю половину штампа 14, закрепленную на станине 15 пресса.

Верхняя половина штампа 16 прикреплена к ползуну 17 пресса.

Способ осуществляют следующим образом.

Части лопатки пера 1, две замковые полки 2 и 3 и две антивибрационные полки 4 и

5 собирают в устройстве для термокомпрессионной сварки. Между опорной плитой 6 и замковой полкой 3 устанавливают пуансон

1722747

10, между опорной плитой 6 и антивибрациОнной полкой 5 устанавливают пуансон 11, Устройство в вакуумной печи нагревается до температуры начала деформирования микровыступов Тн с произвольной скоростью, а в диапазоне температур деформирования — со скоростью, определяемой по формуле я-AT lнагр е где я — скорость деформации микроныступов;

ЛТ вЂ” интервал температур деформирования;

e — степень деформации микровыступов.

Длину Н и термический коэффициент линейного расширения а дав. для пуансона, необходимого для прихватки пера и замковых полок, а также для прихватки пера и антивибрационных полок, определяли по формуле

+ Rz

H Q дав= нагр где Z Rz — суммарная высота неровноcreA поверхности свариваемых частей.

При сборке устройства обеспечивались зазоры д между поверхностью пуансона с изделием для каждого пуансона, определяемые по формуле д =Н и дав.(Тн-Т»), где Тн — температура начала деформирования;

Т» — комнатная температура.

После нагрева до температуры конца деформирования печь охлаждали, устройство вынимали и разбирали. Далее для окончательной сварки производили деформацию в штампе. Полуфабрикат лопатки, предварительно подогретый в камерной печи, через окно изотермического блока устанавливали на нижнюю половину штампа. Ползун пресса с закрепленной к нему верхней половиной штампа, спускаясь, деформировал полуфабрикат лопатки, Пример. Для изготовления лопатки

ГТД из сплава ВТОМ с двумя замковыми полками и двумя антивибрационными полками были изготовлены ее части: две замковые полки, перо и две антивибрационные полки, Скорость нагрева сборки. нашли в формуле e1-ЛТ

Ннагр.

Для сплава ВТ8М с размером зерна 3—

5 мкм в диапазоне температур 900 — 950 С

-4 оптимальная скорость деформации е = 10 — 10 с эти условия определяют сверхпластичность состояния сплава. AT — диапазон температур деформирования микровыступов. Для сплава BTSM этот диапазон состав5 ляет 900 — 950 С. Степень деформации была выбрана равной 0,4. При этом площадь физического контакта примерно равна F = 0,6— 0,7, Скорость нагрева равна

10 — 4

Ч еЛТ 10 50 1 5,10-2К -1

04 ,А ° с .

Затем для каждой части изделия — замка

15 и антивибрационной полки — были опредеЛЕНЫ Н1, Н2, Йдав1 И дав2 ПО фоРМУЛаМ Rz I

Н1 дав1

Чнагр.

I Rz

Н2 G дав2 /нагр. где Н1 и Н2 — длина пуансона соответственно для замковых и антивибрационных

5 полок; дав1, адав2 — тЕрМИЧЕСКИй КОЭффИциент линейного расширения пуансона соответственно для замковых и антивибрационных полок;

30 (ZRz)1, (Е Rz)2 — суммарная высота неровностей профиля, деформируемых поверхностей соответственно замковых и антивибрационных полок, 35 (Z Rz)1 = 0,01+ 0,01 -0,001 + 0,001 т-0,01+

+-0,01 = 0,042 мм. (Rz)2 = 0,0025+ 0,0025+ 0,001 + 0,001+

+ 0,0025 + 0,0025 = 0,012 мм.

40 10, 0,042

Н 1 Q дав1

1,25 ° 10

=3,3610 м К", 10 0 042

Н2 С дав2, 1,25 *10

= 1,10 мК

Материал пуансона выбрали

12Х18Н10Т с гхдав = 20 10 К

55 Н1 = 3,34 10 16 6 мм

20.10 -

Н2 5мм

20 ° 10

1722747

Затем была произведена сборка заготовки лопатки в устройстве для термокомпрессионной сварки. При этом были обеспечены зазоры между поверхностями пуансона и изделием д1 и д2, равные 5 д1 - Н1 ° адав „(ТН - т»омн.)-16,8х20х10 х(900-20) = 0,29 мм, О2 = Н2 Ядав 2 (Тн ткомн.)

-5х20х10 х(900 - 20) = 0,088 мм, где Т . — комнатная тмпература, Тн — температура начала деформирования микровыступов.

Собранное устройство было помещено в вакуумную печь ОКБ-8086 и в ней был создан вакуум 10 4 мм рт.ст. До 900 С был произведен быстрый нагрев,а в диапазоне

900 — 950 С поддерживали скорость нагрева 1,25Х10-2 К с- . После достижения 9500С 20 печь была охлаждена, устройство вынуто и разобрано. Для окончательной сварки изделия была произведена изотермическая штамповка полуфабраката лопатки на прес-. се П-479 при 950 С и скорости деформации 25 детали е = 10 с ". Для этого полуфабрикат лопатки, предварительно нагретый в камерной печи KC-600, укладывали на нижнюю половину штампа через окно изотермического блока и осуществляли опускание пол-. зуна с закрепленным к нему верхним штампом со скоростью 10 мм/с, Лопатку вынимали из штампа через окно изотермического блока и охлаждали на воздухе. Металлографические исследования показали высокое качество сварного соединения. . Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить качество сварного шва и расширяет технологические возможности способа. Совокупность признаков предлагаемого решения дает новый экономичный способ изготовления иэделий, в том числе сложнопрофильных, таких как лопатка газотурбинного двигателя, из отдельных составных частей сваркой давлением.

Формула изобретения . 1. Способ изготовления изделий, включающий сборку отдельных частей изделия, их прихватку, сварку давлением на воздухе и механическую обработку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества изделия, прихватку выполняют термокомпрессионной сваркой, для чего собранные части изделия размещают в устройстве для термокомпрессорной сварки, имеющем инструмент, длину рабочей части которого Н устанавливают в зависимости от шероховатости поверхности свариваемых частей изделия, исходя из следующего соотношения

Н a дав= 0 XÆ .Инагр, где а дав. — коэффициент линейного расширения материала пуансона; е — скорость деформации микровыступов;

ZR — суммарная высота неровностей поверхности свариваемых частей;

Чнагр — скорость их нагрева при сварке, обеспечивая зазор д между изделием и инструментом "пуансоном", который определяют из соотношения д = Н г дав (Ta - Т»), где Т вЂ” температура начала деформирования выступов, T» — комнатная температура, нагревают со скоростью Чнагр„которую определяют в зависимости от скорости деформации микровыступов и температуры нагрева, исходя из следующего соотношения

Чнагр 8 AT Е где AT- интервал температур деформирования микровыступов;

8 — степень деформации микровыступов, и сдавливают.

2. Способ по и 1, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения воэможности при сварке изменять степень деформации в широких пределах, после прихватки удаляют слой металла, больший или равный величине подреза, образующегося при термокомпрессионной сварке, а величину подреза определяют путем изготовления пробного изделия или методом цветной дефрактоскопии, 3. Способ по п.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности изготовления изделий со свариваемыми поверхностями, расположенными под углом друг к другу, в процессе сварки производят изменение положения свариваемого изделия.

1722747

Составитель Д.Сембиев

Редактор M.Koáûëÿíñêàÿ Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Малец

Заказ 1023 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101