Способ изготовления осесимметричных деталей и способ получения заготовок для его осуществления (варианты)

Способ изготовления осесимметричных деталей и способ получения заготовок для его осуществления (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности изготовлению деталей типа дисков с конической, полусферической и другими осесимметричными формами из малопластичных и труднодеформируемых материалов, например, из жаропрочных сплавов. Способ включает локальное формообразование прокатной заготовки с центральной и периферийными частями и термообработку детали. Используют исходную заготовку из многофазных сплавов с подготовленной для сверхпластической деформации структурой. Локальное формообразование осуществляют в регулируемых термомеханических условиях. Интервал температур составляет выше 0,4 Т_пл, но ниже температуры собирательной рекристаллизации материала заготовки. Скорость локальной деформации составляет 10² - 10^-3 с^-1. Центральную часть заготовки деформируют сжатием или сжатием с кручением посредством пинолей. Периферийные части прокатывают роликами, имеющими по меньшей мере три независимых степени свободы перемещений. Термообработку деталей проводят с нагревом выше или ниже температуры растворения второй фазы или аллотропической модификации матрицы. Необходимую структуру в заготовке получают путем деформационно-термической обработки ее с постадийным снижением температуры. Деформационно-термическую обработку совмещают с предварительным формообразованием заготовки под прокатку. Способ обеспечивает снижение трудоемкости и повышение коэффициента использования материала. 3 с. и 31 з.п.ф-лы, 2 табл., 14 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам изготовления точных заготовок деталей типа дисков, с конической, полусферической и другими осесимметричными формами, выполняемых из малопластичных и труднодеформируемых материалов, например, из жаропрочных сплавов.

В современных конструкциях энергетических установок, в частности, применяемых в аэрокосмической технике, широко используются высоколегированные многофазные сплавы на основе никеля, титана и железа. Они отличаются высокой жаропрочностью и стойкостью к газовой коррозии, вместе с тем обладают плохими технологическими свойствами из-за низкой пластичности и высокого сопротивления деформации. Это обуславливает высокую трудоемкость, энерго-и материалозатраты процессов изготовления из них деталей методами обработки давлением. Особые сложности приходится преодолевать при изготовлении из суперсплавов деталей большого диаметра и сложной конфигурации.

Известен способ изготовления деталей, широко распространенный под названием "Gatorizing ^тм" [1]. Обработка труднодеформируемых сплавов по данному изобретению осуществляется в два этапа. На первом этапе в полуфабрикате формируется мелкозернистая структура путем нагрева заготовки несколько ниже температуры нормальной рекристаллизации и интенсивной пластической деформации с уменьшением площади поперечного сечения не менее 4:1. На втором этаже полуфабрикат с мелкозернистой структурой подвергается штамповке в условиях сверхпластичности. Затем штамповку подвергают окончательной термической обработке с целью восстановления жаропрочных свойств. Способ позволяет изготавливать штампованные заготовки сложной формы с минимальными допусками. Однако интенсивная пластическая деформация, осуществляемая по данному способу, приводит к резкому уменьшению более чем в 4 раза площади поперечного сечения исходных заготовок. Это существенно ограничивает максимальные диаметральные размеры (не более 200 - 300 мм) получаемых из них сверхпластичных полуфабрикатов и конечных осесимметричных изделий. Обычно исходными заготовками для данного способа служат отливки, однако, для высоколегированных никелевых сплавов предпочтительнее использовать порошковые материалы, поскольку они в лучшей мере отвечают требованиям однородности по структуре и химическому составу.

Необходимо также отметить, что ряд деталей из жаропрочных никелевых сплавов, например, интегральные роторы (диски с лопатками) или диски газотурбинных двигателей эксплуатируются в сложных условиях. В различных зонах таких деталей выгодно сформировать специальные неоднородные структурные состояния, которые бы обеспечивали оптимальный комплекс свойств с учетом реальных условий эксплуатации деталей. Достичь этого, используя способ [1], невозможно, поэтому была предложена дифференцированная термическая обработка [2] . После высокотемпературной обработки лопаточной части интегрального ротора формируется крупнозернистая структура, в то время как в дисковой части сохраняется мелкозернистая структура. В результате получается деталь с механическими свойствами, близкими к оптимальным.

Однако в целом рассмотренные способы не позволяют достичь повышенный уровень жаропрочных свойств, наблюдаемый в случае применения термомеханической обработки. Кроме того, при подготовке структуры и штамповке в условиях СПД [1-2] требуется применение энергоемкого кузнечно-прессового оборудования и большого количества дорогостоящей штамповкой оснастки.

Более выгодно осесимметричные детали изготавливать методами локального формообразования, например прокаткой. Так как в этом случае в качестве инструмента используются ролики, отличающиеся большей универсальностью, существенно меньшими размерами и более простой формой по сравнению со штампами. Кроме того, оборудование для прокатки по металлоемкости и энергосиловым параметрам значительно меньше, чем штамповочные прессы и молоты, применяемые для изготовления деталей аналогичных размеров [3, 4].

Наиболее близким по технической сути к изобретению в части формообразования является способ изготовления осесимметричных деталей типа дисков со ступицей и полотном, включающий осадку заготовки, последующую формовку изделия разгонкой, штамповкой, прокаткой, калибровкой и термическую обработку [4] . Этот способ предназначен для изготовления лишь изделий типа дисков - железнодорожных колес из обычных углеродистых сталей, имеющих удовлетворительные технологические свойства при обычной горячей деформации в широком температурном интервале. Поэтому используя приемы, указанные в известном способе, невозможно получать точные заготовки осесимметричных деталей из труднодеформируемых жаропрочных сплавов на основе никеля, железа или титана, например дисков ГТД (газотурбинных двигателей), а также деталей с эллиптической, конической, полусферической поверхностями.

Таким образом, при изготовлении крупногабаритных осесимметричных деталей из малопластичных жаропрочных сплавов существует проблема получения крупногабаритных полуфабрикатов и изделий из них с меньшими затратами, чем по известным способам.

Задачей данного изобретения является создание способа изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей с регламентированной структурой и свойствами из труднодеформируемых многофазных сплавов, обеспечивающего снижение трудоемкости и повышение коэффициента использования материала путем подготовки заданной структуры в исходной заготовке и оптимизации методов формообразования. При этом под регламентированной структурой понимается либо однородная, либо специальным образом изменяющаяся по сечениям деталей структура.

Поставленная задача решается в способе изготовления заготовок, включающем локальное формообразование прокаткой заготовки с центральной и периферийными частями, а также термообработку, отличающемся тем, что используют исходную заготовку из многофазных сплавов с подготовленной структурой, ее локальное формообразование осуществляют в регулируемых термомеханических условиях в интервале температур выше 0,4 T_пл, но ниже температуры собирательной рекристаллизации материала заготовки, и скоростей локальной деформации 10²-10^-3 с^-1, причем центральную часть заготовки деформируют сжатием или сжатием с кручением посредством пинолей, а периферийные части прокатывают роликами, имеющими по меньшей мере три независимых степени свободы перемещений, с нагрузкой q, удовлетворяющей условиям _sн>q_sд;(1) K_sи>q,(2) где _sд - напряжение течения материала заготовки в деформируемых центральной до начала прокатки и прокатываемых периферийных частях; _sн - сопротивление деформации материала заготовки в продеформированных, центральной перед прокаткой, и уже прокатанных периферийных, частях; _sи - сопротивление деформации материала инструмента при температуре деформации заготовки; K - эмпирический коэффициент, K 2, кроме того, окончательную термообработку деталей проводят с нагревом выше или ниже температуры растворения второй фазы или аллотропической модификации матрицы в зависимости от сформированной в результате раскатки микроструктуры.

Целесообразными при осуществлении способа являются технологические приемы, заключающиеся в том, что среднюю скорость локальной деформации выбирают равной (10² - 10^-2) с^-1 или (10^-2 - 10^-3) с^-1 соответственно при наличии мелкозернистой, менее 10 мкм, или крупнозернистой структуры в раскатываемой части; формообразование заготовки ведут по заданной программе, управляя течением металла при формоизменении посредством контроля и сравнения заданных и действительных параметров процесса, например, усилий, моментов, приложенных к инструменту и заготовке, положения, скорости, величины и направления перемещения инструмента и действительных размеров заготовки; прокатку с одновременным принудительным вращением заготовки и роликов производят с согласованием их угловых скоростей до значений, соответствующих минимальному проскальзыванию между ними; моменты от нагрузки для каждой пары наклонных роликов, взаимно уравновешивают в соответствии с соотношением q_i S_i L_i = q_i+1 S_i+1 L_i+1(3) где q_i, q_i+1 - удельные усилия роликов; S_i, S_i+1 - площади контакта роликов с заготовкой; L_i, L_i+1 - расстояния от центра тяжести площади контакта до оси вращения заготовки; i - 1, 2, 3, 4 ... количество роликов; при прокатке снижают температуру в прокатанной части посредством охлаждения центральной части; прокатку производят по крайней мере двумя парами роликов, при этом усилия деформирования для каждого ролика задают в каждый момент времени одинаковые; формообразование деталей типа дисков производят попеременным смещением при прокатке в радиальном направлении роликов, формирующих внутреннюю поверхность обода диска, друг относительно друга на величину, не превышающую длину образующей их начального конуса; формообразование деталей типа дисков производят одновременно по меньшей мере тремя роликами, образующими вместе калибр, один из которых формирует внешнюю поверхность обода диска с усилием не большим, чем усилия от двух других роликов, формирующих внутреннюю поверхность обода; формообразование деталей типа оболочек производят с периодическим или непрерывным смещением пинолей относительно исходной плоскости прокатки на суммарную величину, равную заданной стреле прогиба детали; формообразование деталей типа оболочек производят роликами, расположенными на разных расстояниях от центра вращения заготовки, не превышающих длину начального конуса роликов; прокатку ведут с увеличением скорости перемещения роликов в радиальном направлении от оси диска; прокатку сложнопрофильных, например, комбинированных деталей типа диска с валом, ведут по меньшей мере тремя роликами, собственные оси которых могут поворачиваться в пределах от 0 до 1 радиана по отношению к оси вращения заготовки и составлять с другими роликами угол в пределах от 0 до 2 2 радиан; заготовку прокатывают роликами смещенными относительно плоскости, проходящей через ось заготовки на величину не превышающую средний радиус рабочей части инструмента; толщину прокатываемой заготовки уменьшают с увеличением ее диаметра; прокатку ведут, изменяя направление вращение заготовки и роликов; прокатку ведут изменяя радиальное направление перемещения роликов на противоположное; прокатку с учетом всех вышеперечисленных приемов производят в безокислительной среде.

Для решения поставленной задачи необходимо также изготовление заготовок из многофазных сплавов с подготовленной структурой. Такую структуру получают путем деформационно-термической обработки, которую осуществляют начиная с температуры, при которой суммарное содержание выделенных фаз или аллотропической модификации матрицы составляет более 7%, и последующим постадийным снижением температуры обработки, до температуры формирования стабильной мелкозернистой структуры с соотношением размеров зерен разных фаз, различающихся не более чем в 10 раз, при этом деформацию на первой и каждой последующей стадии проводят со степенями, эквивалентными степени деформации при осадке или протяжке, и составляющими 1,2 - 3,9 кратное изменение площади поперечного сечения заготовок соответственно исходной и на предыдущей стадии, деформационно-термическую обработку совмещают с предварительным формообразованием заготовки под прокатку.

Для решения поставленной задачи при изготовлении заготовок из жаропрочных никелевых сплавов производят деформационно-термическую обработку (ДТО), которую осуществляют в интервале температур, начиная с температуры, при которой суммарное содержание -фазы составляет более 7%, до температуры старения, причем в указанном интервале осуществляют постадийное снижение температуры обработки, обеспечивая прирост количества -фазы на каждой стадии не более, чем на 14%, при этом деформацию на первой и каждой последующей стадии проводят со степенями, эквивалентными степени деформации при осадке или протяжке, и составляющими 1,2 - 3,9 кратное изменение площади поперечного сечения заготовок соответственно исходной и на предыдущей стадии, а в конце каждой стадии проводят последеформационный отжиг, при этом деформационно-термическую обработку совмещают с предварительным формообразованием заготовки под прокатку.

Кроме того поставленная задача решается и в тех случаях, когда: - в конце каждой стадии проводят последеформационный отжиг без приложения нагрузки при температуре не выше температуры начала деформации, в течение времени : = K_тf_ф/f_м, (4) где K_т - эмпирический коэффициент, зависящий от химического и фазового состава и температурных условий обработки (K_т = 12-48); f_м, f_ф - объемная доля матрицы и второй фазы; - в конце каждой стадии проводят последеформационный отжиг с приложением нагрузки посредством изменения скорости деформации в соответствии с зависимостью: где скорость деформации в конце стадии; скорость деформации в начале стадии; K_д - эмпирический коэффициент, зависящий от химического состава сплава и температурно-скоростных режимов деформации (K_д = 0,1-0,9); f_Ф 0,07, деформацию на первой стадии осуществляют со скоростью 10^-2 - 10^-3 с^-1, а скорость деформации на последующих стадиях выбирают в соответствии с зависимостью: где скорость деформации на последующей стадии; скорость деформации на предыдущей стадии; T_п.р.ф. - температура полного растворения второй фазы; K_ф - эмпирический коэффициент, зависящий от химического и фазового состава сплава (K_Ф = 0,5-2); - для высоколегированных сплавов преимущественно м литой структурой а также малолегированных сплавов осуществляют предварительно ДТО в интервале температур от 0,95 T_пл до температуры, при которой содержание второй фазы составляет не более 7%, при этом обработку ведут с постадийным снижением температуры, причем на каждой стадии температуру и скорость деформации регламентируют согласно соотношению: где скорость деформации в конце стадии; скорость деформации в начале стадии; T_к - температура деформации в конце стадии; T_н - температура деформации в начале стадии; K_ф - эмпирический коэффициент, зависящий от химического и фазового состава сплава (K_ф = 0,5-2); - перед деформацией заготовки помещают в теплоизолирующий контейнер, толщина стенки которого выбирается из соотношения: = K_м^з_s/^к_s, (8) где - толщина стенки контейнера; ³_s напряжение течения материала заготовки при температуре дефомации; ^k_s - напряжение течения материала контейнера при температуре деформации; K_м - эмпирический коэффициент, зависящий от конструкции контейнера, характеристик промежуточного между заготовкой и стенками контейнера теплоизоляционного материала (K_м = 4-8); Задача получения специальной регламентированной структуры решается посредством комбинирования приемов локального формообразования подготовки структуры и термообработки, а именно: - перед прокаткой заготовок из дисперсионно-твердеющих никелевых сплавов проводят дополнительный отжиг в однофазной области, но не выше 1,07 T_п.р. (температуры полного растворения - фазы) с последующим охлаждением с температуры отжига до температуры не выше температуры деформации, с постоянной или переменной скоростью, обеспечивающей прирост количества - фазы в интервале от 5% / час. до 50% / час, а окончательную термообработку проводят при температуре ниже T_п.р. - фазы; - перед прокаткой по крайней мере в двух соседних частях заготовки проводят отжиг с созданием градиента температур, причем температуру изменяют в интервале от температуры, равной 0,8 T_п.р. в одной части заготовки до температуры, составляющей не более 1,07 T_п.р. в другой части, причем последующее охлаждение с температуры отжига до температуры не выше температуры деформации осуществляют с постоянной или переменной скоростью, обеспечивающей прирост количества - фазы в интервале от 5% / час. до 50% / час, а окончательную терообработку проводят при температуре ниже Tп.p.- фазы; - прокатку деталей проводят в два этапа : на первом в пределах температурного интервала сверхпластичности заготовку деформируют до размеров, составляющих 0,6 - 0,9 от конечных размеров детали, а на втором этапе проводят отжиг в однофазной области и охлаждение с температуры отжига до температуры не выше температуры деформации, с постоянной или переменной скоростью, обеспечивающей прирост количества -фазы в интервале от 5% / час. до 50% / час, затем производят последующую деформацию до конечных размеров и окончательную термообработку при температуре ниже T_п.р. -фазы; - операцию локального формообразования по крайней мере в двух соседних частях заготовки проводят с разными степенями, изменяющимися монотонно от одной части заготовки к другой на 0,25 - 0,75 от степени деформации соседней части; - операции локального формообразования совмещают с охлаждением после отжига заготовки до температуры деформации, при этом в начальный момент времени совмещения скорость деформации снижают в 10 - 100 раз, и далее к концу охлаждения скорость деформации увеличивают до заданной; - окончательную термообработку деталей с мелкозернистой структурой, преимущественно предназначенных для эксплуатации при температурах, близких к температуре старения сплавов, проводят с нагревом выше температуры растворения второй фазы или низкотемпературной аллотропической модификации матрицы в течение времени, достаточном для укрупнения зерен до 2 - 10- кратного размера.

Приведем доказательства и обоснование необходимости и достаточности приемов в предлагаемых способах.

При изготовлении осесимметричных деталей из заготовок из многофазных сплавов с подготовленной структурой необходимо деформацию производить в указанном интервале температур, скоростей и с определенной нагрузкой, с которой воздействует инструмент на заготовку при прокатке.

Температура. Конкретная температура для прокатки выбирается в зависимости от ряда факторов: для высокоскоростной сверхпластичности и для высоколегированных сплавов большей, т.е. приближенной к верхнему значению в указанном интервале. Это связано с тем, что в том и другом случае важное значение приобретает роль диффузионных процессов, активность которых, как известно, повышается с ростом температуры. Для обычной структурной сверхпластичности и среднелегированных сплавов температура может быть меньшей, близкой к среднему значению интервала, поскольку в этом случае структура среднелегированных сплавов стабильна. Следует отметить, что верхний предел температурного интервала деформации, при котором не наблюдается роста зерен, обычно на 15 - 20^oC ниже температуры перехода из однофазной в двухфазную, т. е. соответственно для никелевых и титановых сплавов из в (+) и в (+) - области.

Для малолегированных жаропрочных сплавов в отличие от средне и тем более высоколегированных абсолютное значение температуры деформации наименьшее. При этом нижний предел температуры деформации, при которых эти сплавы проявляют сверх- и высокую пластичность, зависит от размера зерен так, что чем меньше размер зерен, тем ниже эта температура. Для весьма мелкозернистого - нанокристаллического состояния этих сплавов (средний размер зерен 20 - 200 нм) такой температурой является температура, близкая к 0,4 T_пл, т.е. к 0,4 от температуры плавления.

Таким образом, в предлагаемом способе указан интервал температур, охватывающий необходимые условия деформации различных композиций и состояний структуры для рассматриваемых многофазных материалов.

Скорость. Согласно отличительным признакам изобретения, деформация производится со скоростями, соответствующими высокопластичному или сверхпластичному состоянию материала. Высокопластичное состояние в рассматриваемых сплавах реализуется в случае прокатки мелкозернистой заготовки с высокими (10² - 10^-2) с^-1 или крупнозернистой с малыми (10^-2 - 10^-3) с^-1 скоростями. В том случае, когда в заготовке сформирована смешанная структура, состоящая из мелких и крупных зерен, скорость деформации выбирается также в интервале 10² - 10^-3 с^-1, в зависимости от соотношения объемных долей структурных составляющих (мелкозернистой и крупнозернистой и соответственно их размера). С позиций обеспечения необходимых значений технологической пластичности, усилий деформирования и производительности процесса прокатки, верхний предел скорости ограничивается значением 10² с^-1, а нижний 10^-3 с^-1.

Нагрузка. Следует отметить, что использование сверхпластичного состояния в обработке металлов давлением обеспечивает эффективное снижение нагрузок в том случае, когда течение металла не затруднено наложением высокого гидростатического давления. Однако это достоинство может стать недостатком при получении целого ряда осесимметричных деталей с тонким сечением и большого диаметра особенно в том случае, если в качестве схемы деформации используется прокатка. Это объясняется тем, что хотя данное состояние и обеспечивает высокую пластичность и низкое напряжение течения практически любым материалам, вместе с тем оно же затрудняет оформление изделия при прокатке. В этом состоянии даже относительно малые напряжения вызывают пластическую деформацию в уже прокатанной части заготовки и тем самым приводят к потере заданной формы поскольку при сверхпластической деформации поведение материала во многом аналогично поведению вязкой среды. Поэтому в отличие от обычной прокатки при деформации материала в состоянии высокой и сверхпластической деформации необходимо регулирование параметров технологического процесса. Это выполняется при локальной деформации посредством регулирования температурно-скоростных условий деформации, схемы приложения нагрузки и ее величины. Указанные параметры определяют уровень внутренних напряжений в заготовке и уровень сопротивления деформации (напряжения течения) материала и в конечном счете управляют формообразованием заготовки. Например, сопротивление деформации в центральной и уже прокатанных частях может быть повышено за счет их подстуживания. Схема приложения нагрузки и ее величина могут быть изменены посредством задания определенной траектории движения роликов. Известно, что при сложном нагружении, к которым относится прокатка осесимметричных деталей роликами, течение материала происходит не только в зоне, находящейся непосредственно под инструментом, но и во внеконтактных зонах. Здесь и далее, под термином нагрузка понимается не только удельное усилие, с которым действует один инструмент на поверхность детали, но и результирующее воздействие группы инструментов на деталь. Схему приложения нагрузки и ее величину регулируют следующим образом: - центральную часть заготовки деформируют сжатием или комбинированно сжатием с кручением посредством пинолей с нагрузкой, обеспечивающей до начала прокатки пластические, а после начала прокатки совместно с роликами упругие деформации. При комбинированной нагрузке (сжатие с кручением) к пинолям прилагаются моменты действующие в противоположных направлениях. Иными словами, сначала ее обжимают с небольшой пластической деформацией для создания развитого контакта между заготовкой и пинолями, затем с началом прокатки удельное усилие снижают до значений, вызывающих при совместном воздействии на нее указанных пинолей, а также роликов напряжения, обеспечивающие лишь упругую деформацию в центральной части. Таким образом создаются условия для передачи крутящего момента заготовке. В случае необходимости центральную часть заготовки до начала прокатки подвергают относительно большой пластической деформации, например, если требуется ступица с толщиной меньше, чем толщина полотна; - роликами деформируют периферийные части с нагрузкой, которая в прокатываемой части вызывает пластическую, а в прокатанной совместно с пинолями - лишь упругую деформацию.

Ролики имеют, по крайней мере, три независимые степени свободы перемещения, необходимые для придания детали требуемой формы: вращение вокруг собственной оси и перемещение по меньшей мере в двух ортогональных направлениях - вдоль и поперек радиуса заготовки. Воздействие инструмента на заготовку для получения деталей выбирают таким, чтобы: 1) удельное давление (нагрузка) в пятне контакта между заготовкой и инструментом (например, роликами) с учетом влияния внутренних напряжений от воздействия другого инструмента (пинолей) было достаточным для преодоления сопротивления деформации материала в прокатываемой части и ее оформления т. е.: q _sд, 2) - нагрузка q, возникающая от воздействия роликов и пинолей на заготовку, с целью сохранения формы и размеров диска в центральной и уже прокатанных частях должна быть меньше сопротивления пластической деформации _{sн u SH} материала этих частей, т.е. _sн> q Иными словами центральная и раскатанная части не должны подвергаться пластической деформации при прокатке под действием напряжения, которое возникает в них в результате воздействия роликов на прокатываемую часть, а пинолей на центральную.

3) кроме того по отношению к инструменту, с учетом особенностей локального формообразования дисков в условиях высокой или сверхпластической деформации, необходимо, чтобы соблюдалось соотношение (2), где K - эмпирический коэффициент, учитывающий температурный режим работы инструмента, его форму, условия нагружения, а также свойства материала инструмента.

Такая зависимость допускает превышение q по сравнению _sн , но это возможно лишь при прокатке дисков из жаропрочных сплавов в высокопластичном или сверхпластичном состоянии. В этих случаях ее выполнение обусловлено следующими факторами: а) в условиях СПД возникает достаточная разница между пределом текучести материала инструмента и заготовки, обеспечивающая получение изделия даже в том случае, когда для заготовки и инструмента используется одинаковый материал, но отличающийся существенно размером зерен. Например, в заготовке сформировано мелкозернистое состояние, а в инструменте - крупнозернистое.

б) инструмент для раскатки - ролик представляет собой тело вращения, которое в каждый момент времени соприкасается лишь частью своей поверхности с заготовкой и эта контактная поверхность непрерывно из-за его вращения меняет свое положение по отношению к инструменту. При этом средняя температура инструмента при раскатке обычно меньше, чем температура нагрева (деформации) заготовки. Указанные особенности препятствуют существенному развитию в инструменте пластических деформаций.

Таким образом, создается возможность для раскатки никелевых сплавов с использованием инструмента, выполненного из такого же или аналогичных никелевых высокожаропрочных сплавов, но в литом состоянии, что обходится дешевле чем использование инструмента из тугоплавких металлов и сплавов.

Термообработка. После прокатки производят термообработку заготовки. При этом ее режим определяется в зависимости от полученной в заготовке микроструктуры. Если в изделии сформирована мелкозернистая структура, а по условиям эксплуатации требуется высокая жаропрочность в течение длительного времени, то при термообработке изделие нагревают до температуры, при которой происходит собирательная рекристаллизация, обеспечивающая рост зерен. В том случае, если после раскатки сформирована структура типа "ожерелье", то при термообработке температура нагрева под закалку обычно выбирается такой, чтобы зерна матрицы сохранили свою форму, но часть упрочняющей фазы растворилась и впоследствии выделилась в виде дисперсных частиц. Возможна также ситуация, обусловленная условиями эксплуатации, когда нагрев при термообработке выбирают такой, чтобы сохранить в изделии мелкозернистую структуру.

В целом изложенные в первом пункте приемы являются необходимыми и достаточными для реализации процесса. Вместе с тем нижеследующие дополнительные пункты расширяют возможности способа.

Если прокатку осуществляют несколькими парами роликов, то важно для предотвращения коробления обеспечить условие взаимного уравновешивания моментов от удельных усилий роликов в пятне контакта. Взаимное уравновешивание моментов необходимо для каждой пары, воздействующих на заготовку инструментов в соответствии с соотношением (3). В противном случае при раскатке дисков их разность приведет к не запрограммированному изгибу формируемого изделия. Если раскатка производится большим количеством роликов, то необходимо взаимное уравновешивание сил и моментов от каждого инструмента.

Реализация предлагаемого способа прокатки предусматривает непрерывный контроль и регулирование многочисленных параметров технологического процесса, которые не могут быть непосредственно осуществлены оператором. Поэтому такая прокатка должна осуществляться с помощью ЭВМ посредством обработки информации, поступающей в нее усилий, действующих на ролики, величины и скорости перемещений заготовки и инструмента и ряда других параметров. Другими словами, формообразование заготовки ведут по заданной программе, управляя течением металла при ее формоизменении посредством контроля и сравнения заданных и действительных параметров процесса, например усилий, моментов, приложенных к инструменту и заготовке, положения, скорости, величины и направления перемещения инструмента и действительных размеров заготовки. Величина отклонения между требуемым и действительным размером является тем управляющим сигналом, который необходим для осуществления прокатки качественных изделий.

При прокатке с одновременным принудительным вращением (приводными пинолями) заготовки и роликов (приводных) производят согласование их угловых скоростей до значений, соответствующих минимальному проскальзыванию между ними. Этот прием обеспечивает повышение качества поверхности прокатываемых деталей, их точности, а также стойкости инструмента.

При прокатке снижают температуру в заготовке посредством охлаждения ее центральной части. Тем самым производится упрочнение центральной и раскатанных частей. Благодаря этому, возникающие в них напряжения от воздействия инструмента могут быть снижены по отношению к свойствам до значений, вызывающих в центральной и раскатанных частях лишь упругие деформации материала.

Прокатку производят по крайней мере двумя парами роликов, при этом усилия деформации для каждого ролика задают в каждый момент времени одинаковые. Такая раскатка позволяет сократить машинное время операции по меньшей мере в два раза, поскольку каждая пара роликов "обслуживает" при прокатке лишь "свой" сектор диска у которого угол составляет 2/n, где n - число пар роликов. Кроме того такая раскатка уравновешивает усилия на пинолях и способствует повышению точности изделия в том случае, если ролики расположены на диаметрально противоположных сторонах и имеют одинаковые скорость подачи и глубину внедрения. Если угол между каждой парой роликов меньший, чем то при одинаковом усилии ролики должны обжимать лишь часть диска и располагаться на разных радиусах, т.е. в этом случае обеспечиваются лучшие условия для их более длительной работы без заметного износа.

Формообразование деталей типа дисков производят попеременным смещением при прокатке в радиальном направлении роликов, формирующих внутреннюю поверхность обода диска, друг относительно друга. Такой прием осуществления прокатки попеременно то одним, то другим роликом позволяет снизить нагрузку на сдеформированные части за счет изменения направления смещения и величины сдвигаемого объема в каждый момент времени по сравнению со случаем, когда оба ролика, составляющие пару, сдвигаются с одинаковой скоростью непрерывно. Величина вз