Способ изготовления сложнопрофильных осесимметричных деталей из труднодеформируемых многофазных сплавов и устройство для его осуществления

Способ изготовления сложнопрофильных осесимметричных деталей из труднодеформируемых многофазных сплавов и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при получении точных заготовок деталей типа дисков сложной формы со значительными перепадами по толщине и диаметру и с глубокими нештампуемыми поднутрениями, изготавливаемых из трудодеформируемых многофазных сплавов, в частности из жаропрочных никелевых сплавов. Спрофилированную заготовку устанавливают с возможностью фиксации и вращения и подвергают локальному формообразованию ее периферийную часть при температурах выше 0,4 температуры плавления, но ниже температуры собирательной рекристаллизации, со скоростью 10^-3-10²c^-1. Локальное формообразование ведут обжатием периферийной части заготовки по меньшей мере одним роликом в направлении ее образующей на оправке, служащей одновременно для фиксации центральной части. Период вращения заготовки относительно локального инструмента задают не меньшим времени интенсивной релаксации напряжений в деформируемых участках. Устройство для изготовления деталей содержит узлы осевой фиксации и вращения заготовки, оснащенные приспособлениями для установки оправок, по меньшей мере один ролик с роликодержателем и рабочую печь. Печь имеет в стенках отверстия для ввода части узла фиксации роликов. Для вращения и перемещения роликов предназначены исполнительные механизмы. Стенки печи имеют подвижную часть, расположенную вокруг отверстия для ввода ролика с возможностью перемещения в осевом направлении вместе с роликом на всю длину его рабочего хода. В результате обеспечивается повышение производительности и расширение технологических возможностей способа изготовления при одновременном упрощении устройства. 2 с. и 24 з.п.ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам получения точных заготовок деталей типа дисков сложной формы со значительными перепадами по толщине и диаметру, с глубокими нештампуемыми поднутрениями, изготовляемых из труднодеформируемых многофазных сплавов, в частности из жаропрочных никелевых сплавов.

Известен способ изготовления деталей из труднодеформируемых сплавов методом штамповки мелкозернистой заготовки в условиях сверхпластичности, известный как "Gatorizing ^ТM" [1]. На первом этапе методом интенсивной пластической деформации (экструзия с большими вытяжками) изготавливают сверхпластичный полуфабрикат, который на втором этапе подвергается штамповке. Данный способ позволяет получать осесимметричные детали относительно сложной формы, например диски небольших диаметров с лопатками. Однако его возможности весьма ограничены недостатком метода штамповки, заключающегося в том, что практически каждое изделие изготавливается в соответствующем штампе. Поэтому с увеличением номенклатуры изделий растет количество дорогостоящих штампов. Кроме того, для реализации способа необходимо мощное прессовое оборудование и массивная дорогостоящая штамповая оснастка.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления сложнопрофильных осесимметричных деталей из труднодеформируемых многофазных сплавов, имеющих центральную и периферийную, преимущественно в виде обода, части, включающий установку спрофилированной заготовки с возможностью ее фиксации и вращения и локальное формообразование периферийной части при температурах выше 0,4 температуры плавления, но ниже температуры собирательной рекристаллизации, со скоростью 10^-3-10²c^-1 посредством инструмента для локальной деформации в виде ролика, имеющего по меньшей мере три степени свободы [2].

Данный способ позволяет изготавливать сложные по конструкции осесимметричные детали.

В обобщенном виде благоприятное распределение напряженного состояния в заготовке отражает следующее соотношение: _s>q(1) где - напряжение течения материала заготовки в деформируемой зоне периферийной части; _s - - сопротивление деформации материала заготовки в продеформированных зонах периферийной и центральной частей; q - давление (удельное усилие) инструмента на заготовку.

Однако существует большой класс осесимметричных деталей с центральной и периферийной частями, у которых периферийная часть отличается не только сложным профилем и развитой поверхностью, но по объему и площади поверхности существенно превосходит центральную часть. Кроме того, часто форма периферийной части является нештампуемой, поскольку имеет сужающуюся или с поднутрениями полость. Прототип не позволяет решить задачу получения таких деталей потому, что для формирования сложной по форме и развитой по площади поверхностью периферийной части необходимо прокатать массивную периферийную часть заготовки с большими степенями деформации. Это можно сделать лишь в условиях горячей деформации, включая сверхпластические, обеспечивающие высокие пластические свойства материала. Несмотря на то что в этих условиях напряжение течения металла мало, для деформации (смещения) массивного объема периферийной части требуются большие нагрузки - усилия и удельные усилия, которые тем больше, чем больше так называемый "жесткий конец" у деформируемой заготовки. В сущности жесткий конец в рассматриваемой прокатке это зона (стесненной) затрудненной деформации, характеризуемая расстоянием между его внешним и внутренним диаметрами. Ролики при прокатке оказывают давление на внутреннюю поверхность обода, но для того, чтобы заготовка увеличивалась в диаметре, очаг деформации должен быть развит до внешней поверхности обода. Чем больше это расстояние, тем с большим давлением (удельным усилием) должен воздействовать инструмент на заготовку. Величину жесткого конца можно оценить отношением вышеуказанных диаметров. Если это отношение больше значения 1,5 -1,8, то требуется приложить такие давления и усилия, которые приведут к изменению размеров и формы также и в уже ранее сформированной прокаткой тонкой части диска - в полотне. Примерно таким же значением ограничено отношение осевых размеров центральной и периферийной части, т.е. прокатываемого обода и прокатанного полотна. Следовательно, объем и масса прокатываемой периферийной части диска в целом также ограничены.

Используемые в прототипе приемы предотвращения деформации полотна не обеспечивают решение задачи прокатки заготовки с более массивной, чем это допустимо, периферийной частью. Так, в прототипе повышают сопротивление полотна упрочнением материала в результате его подстуживания. Однако степень возможного подстуживания ограничена теплопроводностью материала и опасностью переохлаждения деформируемой части до критических температур, при которых снижается пластичность сплава, растут напряжения течения и это вновь приводит к росту усилий деформации. В иных случаях нерегламентированное охлаждение приводит к разнозернистости. Нельзя также существенно уменьшить радиальную скорость деформирования, т. к. при этом уменьшится пятно контакта инструмента с заготовкой, очаг деформации, что в большей мере усилит влияние жесткого конца.

Одним из условий реализации локального формообразования по способу прототипа является наличие заготовки с подготовленной для сверхпластической деформации структурой. Подготовка мелкозернистой структуры осуществляется по отдельному достаточно трудоемкому технологическому процессу, связанному с необходимостью проведения интенсивной деформации заготовки.

Таким образом, при изготовлении сложнопрофильных крупногабаритных осесимметричных деталей из труднодеформируемых многофазных сплавов существует проблема получения точных деталей со сложной по форме и развитой периферийной частью.

Задачей данного изобретения является создание способа изготовления из многофазных сплавов сложнопрофильных осесимметричных деталей с центральной и развитой периферийной частями при обеспечении высокой производительности формообразования.

Кроме того, задачей способа является расширение технологических возможностей за счет использования как заготовок с мелкозернистой, так и с крупнозернистой структурой и соответствующего структуре режима деформации.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления сложнопрофильных осесимметричных деталей из труднодеформируемых многофазных сплавов, имеющих центральную и периферийную, преимущественно в виде обода, части, включающем установку спрофилированной заготовки с возможностью ее фиксации и вращения и локальное формообразование периферийной части при температурах выше 0,4 температуры плавления, но ниже температуры собирательной рекристаллизации, со скоростью 10^-3-10²c^-1 посредством инструмента для локальной деформации в виде ролика, имеющего по меньшей мере три степени свободы, локальное формообразование осуществляют обжатием периферийной части спрофилированной заготовки в направлении ее образующей посредством по меньшей мере одного ролика на оправке, служащей одновременно для фиксации центральной части спрофилированной заготовки, при этом период вращения заготовки относительно локального инструмента задают не меньшим времени интенсивной релаксации напряжений в деформируемых участках.

Локальное формообразование осуществляют с помощью оправки, диаметр которой соответствует внутреннему диаметру периферийной части спрофилированной заготовки, при этом используют заготовку, по меньшей мере часть спрофилированной периферийной части которой имеет внешний диаметр, превышающий диаметр готовой детали.

Локальное формообразование осуществляют с помощью оправки, диаметр которой соответствует внешнему диаметру спрофилированной заготовки, при этом используют заготовку, по меньшей мере часть спрофилированной периферийной части которой имеет внутренний диаметр, меньший диаметра готовой детали: период вращения заготовок из алюминиевых сплавов выбирают не более 0,25 с; период вращения заготовок из титановых и жаропрочных никелевых сплавов выбирают в пределах 0,25-100 с; период вращения для заготовок с крупнозернистой структурой выбирают в пределах 50-100 с; период вращения для заготовок с мелкозернистой структурой выбирают в пределах 10-50 с; период вращения для заготовок с субмикрокристаллической структурой выбирают в пределах 0,25-10 с; локальное формообразование осуществляют за одну или несколько операций, количество которых выбирают в зависимости от предварительного профилирования исходной заготовки и ее структуры; в качестве исходной берут заготовку с подготовленной для сверхпластической деформации структурой, спрофилированную в виде стакана, локальное формообразование выполняют за одну операцию; в качестве исходной берут заготовку с подготовленной для сверхпластической деформации структурой, спрофилированную в виде центральной части и периферийного выступа, локальное формообразование выполняют за две операции, причем на первой операции получают заготовку в виде стакана; в качестве исходной берут заготовку с крупнозернистой структурой, спрофилированную в виде центральной части и периферийного толстостенного выступа, локальное формообразование выполняют за две операции, причем на первой операции получают заготовку в виде стакана с обжатием периферийной части на 50-75% в температурно-скоростных условиях сверхпластичности; первую операцию формообразования осуществляют за несколько переходов с использованием реверса перемещения ролика; используют сборно-разборную оправку; температуру на деформирующих поверхностях оправки поддерживают в температурном интервале сверхпластичности материала заготовки; при получении детали типа стакан с монотонно сужающимся профилем осуществляют дополнительную операцию локального формообразования периферийной части заготовки с использованием одного ролика; при получении детали типа стакан с монотонно сужающимся профилем локальное формообразование периферийной части осуществляют с использованием одного ролика и оправки с наружным диаметром, равным минимальному внутреннему диаметру периферийной части детали; осуществляют дополнительную операцию локального формообразования периферийной части заготовки с использованием двух роликов, расположенных с разных сторон формируемой стенки; осуществляют дополнительную операцию локального формообразования периферийной части заготовки с использованием двух роликов, расположенных с разных сторон формируемой стенки, и оправки, причем на первой операции с использованием ролика и оправки, а на последующей - роликов; при локальном формообразовании деталей из жаропрочных никелевых сплавов обеспечивают температуру нагрева на деформируемой поверхности периферийной части заготовки в интервале от температуры деформации до температуры, превышающей нижний температурный порог сверхпластичности для мелкозернистого материала.

Известно устройство для изготовления сложнопрофильных осесимметричных деталей, имеющих центральную и периферийную, преимущественно в виде обода, части из труднодеформируемых многофазных сплавов, содержащее узлы осевой фиксации и вращения заготовки, которые оснащены приспособлениями для установки оправок, и по меньшей мере один ролик с роликодержателем, рабочую печь с отверстиями в стенках для ввода части узла фиксации роликов и исполнительные механизмы для обеспечения вращения и перемещения роликов [2].

В данном устройстве используется большое число приводных роликов, любые движения, в том числе вращение, которые требуют согласования как между собой, так и с вращением детали. Последнее значительно усложняет конструкцию, увеличивает количество исполнительных механизмов, усложняет систему управления и контроля. Невозможно удовлетворительное согласование скоростей вращения роликов в случае раскатки заготовок, имеющих поднутрения, так называемые нештампуемые профили.

Кроме того, для того чтобы осуществить деформацию центральной части - вала требуется введение в печь консольных роликов на большую глубину. Это возможно только для деталей очень простой конфигурации типа вала.

Устройство не может быть использовано для деталей, имеющих развитую периферийную часть в виде сложнопрофильного тонкостенного обода, имеющего поднутрения и значительные перепады по диаметру в осевом направлении.

Задачей изобретения является обеспечение возможности изготовления деталей типа диск, обечайка, имеющих развитую периферийную часть в виде сложнопрофильного тонкостенного обода, имеющего поднутрения и значительные перепады по диаметру в осевом направлении при одновременном упрощении устройства.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве для изготовления сложнопрофильных осесимметричных деталей, имеющих центральную и периферийную, преимущественно в виде обода, части из труднодеформируемых многофазных сплавов, содержащем узлы осевой фиксации и вращения заготовки, которые оснащены приспособлениями для установки оправок, и по меньшей мере один ролик с роликодержателем, рабочую печь с отверстиями в стенках для ввода части узла фиксации роликов и исполнительные механизмы для обеспечения вращения и перемещения роликов, стенки печи выполнены с подвижной частью, расположенной вокруг отверстия для ввода ролика с возможностью перемещения в осевом направлении вместе с роликом на всю длину заданного рабочего хода ролика.

Узел фиксации оснащен приспособлениями для установки сборно-разборных оправок.

Узел фиксации снабжен валом и втулками для передачи крутящего момента на заготовку.

Роликодержатель дополнительно снабжен теплозащитным экраном. Рабочая печь дополнительно снабжена отдельной камерой для размещения в ней инструмента и предварительного его нагрева.

Камера совмещена с подвижной частью стенки печи.

В результате обеспечивается создание благоприятного распределения напряженно-деформированных состояний (НДС) в заготовке, при которых в деформируемой зоне напряжения достаточны для пластического течения материала в заданном инструментом направлении, а в остальных меньше уровня, вызывающего пластическую деформацию. При этом под благоприятным НДС понимается не только соответствие величин деформации приобретаемой форме, но также формирование или сохранение при этом необходимой деформационной структуры, в частности без накопления опасных для формообразования или эксплуатации дефектов и по возможности обеспечения ее однородности.

Оценим влияние геометрических факторов - размеров смещаемого объема заготовки и скорости деформации - на соотношение (1), отражающее в обобщенном виде благоприятное распределение НДС.

Средняя величина давления q, оказываемого роликом на заготовку, определяется как q=F/S, (2) где S - площадь контакта инструмента с заготовкой, F - полное усилие инструмента на заготовку в пятне контакта.

Величину этого усилия можно представить также через внутренние напряжения в деформируемом теле F = n_iS, (3) где n - коэффициент напряженного состояния. Он зависит от величины жесткого конца, _i - интенсивность внутренних напряжений.

С достаточной корректностью для инженерного анализа можно принять, что деформация с заданной скоростью в деформируемой периферийной части происходит тогда, когда интенсивность напряжений _i достигнет некоторой величины - напряжения течения. Причем - зависит от скорости деформации = K^m, (4) где К - эмпирический коэффициент, m - скоростная чувствительность напряжения течения.

Используя выражения (2), (3) и (4), получим q = n K^m. (5) В последних уравнениях - это средняя за один оборот (за период вращения заготовки относительно ролика) скорость деформации каждого локального участка. Мгновенную скорость _m деформации участка можно определить как _m = V/L, (6) где V - скорость набегания металла заготовки на инструмент, L - длина контакта заготовки с инструментом в направлении набегания.

При постоянной величине обжатия инструмента (в направлении к оси в предлагаемом способе и между роликами в прототипе) скорость V состоит из двух компонент: V - окружной скорости вращения заготовки и V_a - осевой скорости смещения инструмента (для прототипа это радиальная скорость - V_r). В скалярном виде уравнение линейных скоростей можно записать как V = (V²+V²_a)^1/2. С учетом последнего получим: _m = V/L = (V²+V²_a)^1/2/L (7) Средняя скорость за оборот составит: = _mt/T, (8) где t - время нахождения локального участка (пятна контакта) под инструментом, Т - период вращения заготовки.

В свою очередь T = t+, где - время холостого пробега деформируемого участка, причем >>t, поэтому можно принять, что T, тогда _mt/. Используемые параметры между собой связаны так: -t = L/V_r; V_r = R; = 2/T, где - угловая скорость, R - текущий радиус деформации периферийной части, 3,14. Отсюда мгновенную и среднюю скорость можно соответственно представить как: ^-1[1+(V_a/V)²]^1/2. (10) После подстановки выражения (10) в выражение (5) получим: qKn^-m[1+(V_a/V)²]^m/2, (11) или, если учесть, что V = R; а = 2/T в другом виде: qKn^-m[1+(V_a/2R)²]^m/2 (12) Выражение (12) справедливо для предлагаемого способа и для прототипа, только в последнем случае вместо V_a надо подставит скорость V_r.

В выражении (12) величина выражения, заключенная в квадратных скобках, близка к единице, поскольку при формообразовании крупногабаритных деталей длина окружности (2R) существенно превосходит величину подачи инструмента за оборот (V_a) и, следовательно, отношение (V_a/2R)² это малая величина.

После упрощения (12) получим: qKn^-m (13) Таким образом, общее для рассматриваемого способа и прототипа уравнение (13) показывает, что если не принимать во внимание коэффициенты К и m, отражающие влияние структуры, а это вполне допустимо при горячей деформации в условиях СПД, то давление зависит от периода -. Так как расположен в знаменателе, то с его ростом q - уменьшается, а при уменьшении q растет. Однако изменение периода неодинаково влияет на q для предлагаемого способа и прототипа из-за коэффициента n. Так уменьшение периода в предлагаемом способе ведет к обратно пропорциональному росту q, т.к. жесткий конец здесь не влияет на q и коэффициент n - это практически постоянное число, близкое по значению к единице.

В прототипе давление зависит от размеров жесткого конца и очага деформации. При этом коэффициент n нелинейным образом зависит от этих параметров. С ростом скорости деформации увеличивается значение напряжений, действующих в деформируемой области. В результате изменяется интенсивность этих напряжений _i, и для того чтобы она вновь достигла повышенного значения напряжения течения , соответствующей увеличенной скорости, необходимо дополнительно увеличить давление инструмента.

Поэтому в итоге с увеличением скорости деформации давление увеличивается непросто вследствие увеличения напряжения течения, обусловленного этой скоростью, а также и из-за влияния жесткого конца. Это влияние и отражает коэффициент , который изменяется в пределах от 2 до 5. Следовательно, одно и то же удельное усилие инструмента на заготовку, соответствующее условию (1), в предлагаемом способе обеспечивает больший уровень напряжения течения в периферийной части и соответственно большую скорость деформации и производительность по сравнению с прототипом.

Таким образом отсутствие взаимного влияния периода и коэффициента напряженного состояния позволяет существенно увеличить эффект повышения напряжения от уменьшения периода вращения в предлагаемом способе при соблюдении условия (1).

При этом в предлагаемом способе производительность можно увеличить не только за счет уменьшения периода вращения заготовки, но за счет изменения соотношения между скоростями V_a/V. В прототипе этого сделать, как было отмечено ранее, нельзя, т.к. при уменьшении V_r. усиливается влияние схемы напряженного состояния, а при увеличении V - возрастает, как будет показано ниже, момент, приводящий к деформации сформированной части.

Выбор периода вращения связан с особенностями деформации при локальном формообразовании периферийной части.

Характер деформации в предлагаемом решении таков, что каждый участок деформируемой периферийной части неоднократно подвергается циклическому воздействию инструмента вследствие того, что заготовка вращается относительно инструмента, а инструмент последовательно движется в направлении образующей периферийной части. Во время непосредственного воздействия инструмента в пределах локального очага деформации в нем действуют сдвигающие напряжения, смещающие материал заготовки в заданном инструментом направлении. После выхода любого участка из контакта с инструментом и в течение его холостого пробега до повторного воздействия инструмента происходит релаксация материала, и наведенные инструментом напряжения снижаются. На микроструктурном уровне во время релаксации уменьшается плотность дефектов, например, вследствие аннигиляции дислокаций. Поскольку очаг деформации на участке воздействия инструмента превышает, особенно для мелкозернистой структуры, зону непосредственного контакта заготовки с инструментом, т.е. протяженность очага в направлении образующей заметно больше, чем величина подачи инструмента за оборот, то часть материала при вращении заготовки относительно инструмента повторно вновь и вновь подвергается воздействию инструмента. При вращении заготовки с периодом, не превышающим время интенсивной релаксации, напряжения снижаются в несколько раз, и в материале не успевают накапливаться дефекты, существенно изменяющие его структурное состояние и механические свойства, в частности напряжение сдвига и пластичность. Доказательством этому являются специально выполненные эксперименты. В них определяли время интенсивной релаксации напряжений течения после разгрузки при растяжении образца. При этом также сопоставляли уровни пластичности и напряжений течения образцов, подвергнутых непрерывному растяжению и прерывистому (циклическому) растяжению. При этом прерывистое растяжение выполняли с разгрузкой образца с временем отдыха большим, чем время интенсивной релаксации напряжений. Было установлено, что в высокожаропрочном сплаве за время порядка 1-5 с напряжения падают в несколько раз. Кроме того, уровень напряжения у циклически деформированного с заданным периодом образца был примерно такой же, как и у подвергнутого непрерывной деформации, а относительное удлинение в 1,5-2 раза больше.

В прототипе при уменьшении периода вращения заготовки относительно детали возрастет тангенциальная компонента F усилия, образующая момент. Этот момент вместе с радиальной компонентой F_r действуют в одной плоскости прокатки, соответственно скручивая и растягивая полотно в его минимальном сечении. Существенно уменьшить компоненту F_r нельзя, поскольку очаг деформации должен быть развитым. Поэтому при уменьшении периода возрастет сумма сил, действующих на продеформированную часть.

В предлагаемом способе увеличение F из-за скоростного упрочнения не существенно сказывается на росте напряжений в сформированной части, т.к. это усилие меньше, чем в прототипе, поскольку меньше в соответствующем направлении площадь контакта. Другая компонента - осевое усилие F_a также не столь велика и может быть задана в пределах необходимой величины двумя приемами, причем первый за счет выбора q в соответствии с выше рассмотренными соотношениями, а второй прием за счет варьирования S, поскольку способ может реализовывается как за один переход (большое S), так и за несколько переходов (малое S), поскольку здесь нет влияния жесткого конца. Следовательно, в предлагаемом способе легче выполнить условие (1).

Таким образом, признак, заключающийся в том, что вращение заготовки осуществляется с периодом, не превышающим времени интенсивной релаксации деформированных участков, является одним из основных и достаточных для создания благоприятного деформированного состояния материала, позволяющего без накопления дефектов деформировать его с большими степенями деформации, и одним из необходимых для решения поставленной задачи.

Для повышения производительности и соблюдения соотношения (1) - т.е. благоприятного НДС выгодно уменьшить период вращения заготовки до времени релаксации и уменьшить осевую скорость перемещения инструмента за период, т. е. подачу инструмента на каждый оборот заготовки. Линейная скорость перемещения инструмента при этом будет определяться произведением числа оборотов на подачу за оборот. Кроме того, при уменьшении осевой скорости также уменьшится соответствующая сила, которая действует как растягивающая по отношению к сформированной зоне периферийной части, т. е. улучшатся условия для выполнения соотношения (1).

Использование в способе в качестве оправки пинолей улучшает НДС по крайней мере при деформировании периферийной части заготовок с крупнозернистой структурой, у которой напряжение течения больше, чем у мелкозернистой структуры. Этому способствуют силы трения, направленные в противоположную сторону вышерассмотренным силам, стремящимся изменить форму и размеры продеформированной периферийной части.

Наконец отметим, что формирование периферийной части в направлении ее образующей прием не единственный и однозначно возможный для локального формообразования деталей с развитой периферийной частью. Такие детали могут быть изготовлены и по другой схеме и из заготовки спрофилированной иначе, чем в предлагаемом способе. В частности, из заготовки, периферийная часть которой спрофилирована в плоскости центральной части, которую затем ротационным обжатием можно "уложить" на оправку. Однако такой путь не обеспечивает решение задачи. Более того, в процессе предварительного формирования периферийной части, например той же прокаткой, до необходимых размеров этому помешают все недостатки, присущие прототипу.

В дополнительных пунктах время релаксации зависит от ряда факторов, температуры, природы сплава, структуры. Чем выше температура сверхпластической деформации (СПД) и мельче размер зерен, тем быстрее протекают процессы релаксации напряжений. При этом, например, для жаропрочных сплавов при деформации при температуре, соответствующей нижнему интервалу СПД, требуется больший период, а для мелкозернистых обычных сплавов, деформируемых при высокой температуре СПД, короткий период - 5. Для титановых сплавов 5, а для алюминиевых сплавов 0,25.

Относительно малые периоды повторных воздействий при формировании периферийной части являются особенно благоприятными для локальной деформации заготовок с мелкозернистой структурой, поскольку в ней быстро протекают процессы релаксации и такая структура обеспечивает высокую технологическую пластичность материала заготовки. Влияние природы сплава на период вращения и время релаксации неоднозначно, в многофазных жаропрочных сплавах на основе никеля или титана время релаксации больше, чем, например, в алюминиевых сплавах. Однако первые материалы имеют низкую теплопроводность по сравнению со вторым. Т. е. местное повышение температуры вследствие деформации может ускорить релаксацию, в то же время выделенное тепло не должно привести к недопустимому перегреву. Экспериментальная проверка показала, что период вращения при формообразовании титановых и жаропрочных заготовок должен быть не выше 100 с.

Другие дополнительные существенные признаки также развивают и уточняют возможности решения поставленной задачи.

В соответствии со способом формообразование периферийной части производится посредством оправки.

Наличие трения на развитой контактной поверхности между заготовкой и оправкой в предлагаемом способе в отличие от прототипа позволяет при меньших контактных напряжениях (давлении прижатия) обеспечить вращение заготовки при локальном формообразовании. Более того, в предлагаемом способе только одна из тройки векторов сил деформации оказывает воздействие в виде момента на центральную часть. Однако напряжения в центральной части от этого момента небольшие, поскольку они в отличие от прототипа снижаются большим значением полярного момента сопротивления центрального сечения.

При изготовлении деталей, периферийная зона которых образует форму сужающегося стакана относительно полотна, деформацию периферийной зоны выполняют за два этапа сначала с получением формы в виде несужающегося стакана с диаметром, не меньшим диаметра дна, а затем обжатием на разборной оправке или без оправки посредством вытяжки стенок до окончательных размеров.

Локальное формообразование осуществляют за несколько операций, количество которых определяют в зависимости от степени предварительного профилирования заготовки и структуры. Это связано с тем, что исходная заготовка может быть получена различными металлургическими методами, например литьем, штамповкой, порошковой металлургией или их сочетанием.

В частности, если есть возможность использования заготовки, спрофилированной в виде стакана, с подготовленной для сверхпластической деформации структурой, то количество операций локального формообразования может быть сокращено практически до одной операции.

В то же время способ осуществим, если использовать заготовку с подготовленной для сверхпластической деформации структурой, спрофилированную в виде центральной части и периферийного выступа.

Более того, использовать заготовку, спрофилированную вышеуказанным образом, целесообразно, если она имеет исходную крупнозернистую структуру. Здесь обязательным условием является наличие толстостенного выступа, обеспечивающего при последующей деформации преобразование микроструктуры в микро- или субмикрокристаллическую.

Независимо от окончательного профиля детали рекомендуется на первой операции локального формообразования получать форму заготовки типа стакан с использованием оправки. В ряде случаев это может быть окончательной формой детали.