Улучшение обрабатываемости металлических сплавов в горячем состоянии путем нанесения поверхностного покрытия

Улучшение обрабатываемости металлических сплавов в горячем состоянии путем нанесения поверхностного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретения касается слитков из сплавов и других заготовок из сплавов, способов их обработки и, в частности, способов улучшения обрабатываемости слитков из сплавов и других заготовок из сплавов в горячем состоянии путем нанесения поверхностного покрытия.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Различные сплавы можно характеризовать как «чувствительные к образованию трещин». Слитки и другие заготовки, состоящие из чувствительных к образованию трещин сплавов, могут растрескиваться вдоль своих поверхностей и/или краев во время операций горячей обработки. Формование изделий из таких чувствительных к образованию трещин сплавов может быть проблематичным, поскольку, например, трещины, образующиеся во время штамповки или других операций горячей обработки, вероятно, нельзя будет сточить или иным образом удалить, что увеличивает производственное время и затраты, а также снижает выход.

[0003] Во время определенных операций горячей обработки, таких как штамповка и прессование, к заготовке из сплава посредством штампов прилагается усилие, чтобы изменить форму заготовки. Взаимодействие между поверхностями штампа и поверхностями заготовки из сплава может повлечь передачу тепла, трение и истирание. Обычным способом уменьшения образования трещин на поверхности и торце является заключение заготовки из сплава в металлическую оболочку сплава перед горячей обработкой. Например, в случае цилиндрической заготовки внутренний диаметр оболочки сплава может быть немного больше, чем внешний диаметр заготовки. Заготовка из сплава может быть вставлена в оболочку сплава так, что оболочка свободно окружает заготовку, и штампы контактируют с внешними поверхностями оболочки сплава. Оболочка сплава термически изолирует и механически защищает помещенную в него заготовку, тем самым исключая или снижая частоту образования трещин на заготовке. Оболочка сплава термически изолирует заготовку из сплава посредством воздушных зазоров между заготовкой и внутренними поверхностями оболочки сплава, а также непосредственно препятствуя заготовке из сплава передавать тепловое излучение в окружающую среду.

[0004] Операция покрытия заготовки из сплава оболочкой не лишена различных неудобств. Например, механический контакт между поверхностями штампов и внешними поверхностями оболочки сплава может разрушить оболочку сплава. В одном конкретном случае во время штамповки высадкой и вытягиванием покрытой оболочкой заготовки оболочка сплава может разрушиться во время операции вытягивания. В таком случае может потребоваться снова проводить операцию покрытия оболочкой после каждого цикла высадка - вытягивание в многоэтапной операции штамповки высадкой и вытягиванием, что усложняет процесс и увеличивает расходы. Кроме того, оболочка сплава может усложнить оператору визуальный контроль поверхности покрытой оболочкой заготовки из сплава на предмет трещин и других дефектов обработки.

[0005] С учетом вышеизложенных недостатков, было бы полезно обеспечить более эффективный и/или более рентабельный способ горячей обработки сплавов, чувствительных к образованию трещин. В общем, было бы полезно обеспечить способ улучшения обрабатываемости слитков из сплава и других заготовок из сплава в горячем состоянии.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Согласно определенным, не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения описаны способы обработки слитков из сплава и других заготовок из сплава.

[0007] Различные, не имеющие ограничительного характера варианты воплощения изобретения, раскрытые в данном документе, относятся к способам улучшения обрабатываемости заготовок из сплава в горячем состоянии путем нанесения покрытия на их поверхность. В одном, не имеющем ограничительного характера варианте воплощения изобретения согласно настоящему описанию способ обработки заготовки из сплава включает: нанесение стекломатериала, по меньшей мере, на часть заготовки из сплава; и нагревание стекломатериала с образованием поверхностного покрытия на заготовке из сплава, которое снижает отток тепла от заготовки из сплава. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения, стекломатериал может быть выбран из стеклополотна, стеклочастиц и стеклоленты. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения нанесение стекломатериала, по меньшей мере, на часть заготовки может включать, по меньшей мере, одну из следующих операций: размещение, распыление, покраску, опрыскивание, прокат, погружение, заворачивание и обматывание лентой. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения нагревание стекломатериала включает нагревание стекломатериала до температуры от 538°C до 1204°C (1000°F до 2200°F). В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения заготовка включает материал, выбранный из сплава на основе никеля, суперсплава на основе никеля, сплава на основе железа, сплава на основе никель-железо, сплава на основе титана, сплава на основе титан-никель и сплава на основе кобальта. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения способа по изобретению заготовка может включать или быть выбранной из слитка, кованой заготовки, прутка, пластины, трубки, спекшейся преформы и тому подобное. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения способа по изобретению способ дополнительно включает после нагревания стекломатериала один или более этапов, выбранных из: приложение усилия, по меньшей мере, посредством штампа или валка к заготовке, чтобы изменить форму заготовки; горячая обработка заготовки, где горячая обработка включает, по меньшей мере, одно из штамповки и прессования; охлаждение заготовки; удаление, по меньшей мере, части поверхностного покрытия с заготовки посредством, по меньшей мере, одной из следующих операций: дробеструйная обработка, шлифовка, зачистка и токарная обработка; и любая их комбинация.

[0008] В дополнительном не имеющем ограничительного характера варианте воплощения изобретения согласно настоящему описанию способ горячей обработки заготовки включает: размещение стеклополотна, по меньшей мере, на части поверхности заготовки из сплава; нагревание стеклополотна с образованием поверхностного покрытия на заготовке; приложение усилия, по меньшей мере, одним из следующего - штампа и валка к заготовке, чтобы изменить форму заготовки; где, по меньшей мере, одно из следующего - штамп и валок контактируют с поверхностным покрытием заготовки; и удаление, по меньшей мере, части поверхностного покрытия с заготовки. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения, по меньшей мере, одно из следующего - штамп и валок контактирует, по меньшей мере, с одним остатком поверхностного покрытия заготовки. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения способа по изобретению заготовка может включать или быть выбранной из слитка, кованой заготовки, прутка, пластины, трубки, спекшейся преформы и тому подобное.

[0009] Другие, не имеющие ограничительного характера, варианты воплощения изобретения согласно настоящему описанию касаются заготовок из сплава, изготовленных или обработанных согласно любому из способов по настоящему описанию.

[0010] Кроме того, другие, не имеющие ограничительного характера, варианты воплощения изобретения согласно настоящему описанию касаются промышленных изделий, изготовленных из или включающих заготовки из сплава, изготовленные или обработанные согласно любому из способов по настоящему описанию. Такое промышленное изделие включает, например, элементы реактивного двигателя, элементы наземной турбины, клапаны, элементы двигателя, валы и крепежные изделия.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Различные, не имеющие ограничительного характера, варианты воплощения изобретения, описанные в данном документе, можно будет лучше понять из рассмотрения следующего описания в сочетании с сопровождающими его чертежами.

[0012] ФИГ.1 - блок-схема согласно определенным, не имеющим ограничительного характера, вариантам воплощения способа по изобретению, описанного в данном документе.

[0013] ФИГ.2 - фотография заготовки из сплава согласно не имеющему ограничительного характера варианту воплощения изобретения, описанному в данном документе.

[0014] ФИГ.3 - фотография заготовки из сплава с ФИГ.2, включающая стеклополотно, размещенное на ней согласно не имеющему ограничительного характера варианту воплощения изобретения, описанному в данном документе.

[0015] ФИГ.4 - фотография заготовки из сплава с ФИГ.3, включающая поверхностное покрытие, снижающее отток тепла от заготовки согласно не имеющему ограничительного характера варианту воплощения изобретения, описанному в данном документе, при котором заготовка подвергалась горячей обработке.

[0016] ФИГ.5 - график, отражающий изменение температуры поверхности со временем в процессе штамповки заготовки из сплава без поверхностного покрытия, показанного на ФИГУРАХ 6 и 7, и во время штамповки заготовки, включающей поверхностное покрытие, показанное на ФИГУРАХ 6 и 7.

[0017] ФИГУРЫ 6 и 7 - фотографии подвергнутой штамповке заготовки из сплава без поверхностного покрытия (заготовка справа на каждой фотографии) и подвергнутой штамповке заготовке на ФИГ.4, включающей поверхностное покрытие (заготовка слева на каждой фотографии).

[0018] ФИГ.8 - график изменения температуры со временем в процессе охлаждения заготовки из сплава без поверхностного покрытия («Воздушное охлаждение») и заготовок из сплава, включающих поверхностное покрытие согласно не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения, описанным в данном документе.

[0019] ФИГ.9 - фотография заготовки из сплава, включающей поверхностное покрытие согласно не имеющему ограничительного характера варианту воплощения изобретения, описанному в данном документе.

[0020] ФИГ.10 - фотография подвергнутой горячей штамповке заготовки из сплава, включающей участок без поверхностного покрытия и участок с поверхностным покрытием согласно не имеющему ограничительного характера варианту воплощения изобретения, описанному в данном документе.

[0021] ФИГ.11 - фотография участков заготовки с ФИГ.10 после удаления, по меньшей мере, части поверхностного покрытия с заготовки.

[0022] ФИГ.12 - фотография заготовки из сплава с поверхностным покрытием на ней согласно не имеющему ограничительного характера варианту воплощения изобретения, описанному в данном документе.

[0023] ФИГ.13 - фотография заготовки из сплава, включающей стеклоленту, расположенную на ней, согласно не имеющему ограничительного характера варианту воплощения изобретения, описанному в данном документе.

ОПИСАНИЕ ОПРЕДЕЛЕННЫХ, НЕ ИМЕЮЩИХ ОГРАНИЧИТЕЛЬНОГО ХАРАКТЕРА ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0024] Обычно используемые в данном документе термины «состоящий в значительной степени из» и «состоящий из» воплощены в термине «включающий».

[0025] Обычно используемые в данном документе единственное, множественное число и слово «один» относятся, по меньшей мере, к словам «один» или «один или больше», если не указано иное.

[0026] Обычно используемые в данном документе термины «содержащий» и «имеющий» означают «включающий».

[0027] Обычно используемый в данном документе термин «точка размягчения» относится к минимальной температуре, при которой конкретный стекломатериал больше не ведет себя как жесткое твердое тело, а начинает провисать под собственным весом.

[0028] Обычно используемый в данном документе термин «приблизительно» относится к допустимой доле погрешности для измеряемого количества при заданном характере или точности измерения. Типичные примеры долей погрешности могут быть в пределах 20%, в пределах 10% или в пределах 5% от данного значения или диапазона значений.

[0029] Все численные величины, указанные в данном документе, следует понимать как изменяемые во всех случаях с помощью термина «приблизительно», если не указано иное. Численные величины, описанные в данном документе, являются приблизительными, и каждое числовое значение подразумевает отнесение как к указанному значению, так и к функционально эквивалентному диапазону вблизи этого значения. Как минимум, а не в качестве попытки ограничить применение теории эквивалентов к объему формулы изобретения каждое числовое значение следует, по меньшей мере, воспринимать в свете количества приведенных значащих цифр и с применением обычных способов округления. Несмотря на приблизительную точность численных величин, изложенных в данном документе, численные величины, описанные в конкретных примерах фактически измеренных значений, переданы как можно точнее.

[0030] Все численные диапазоны, приведенные в данном документе, включают все поддиапазоны, входящие в указанный. Например, подразумевается, что диапазоны «от 1 до 10» и «между 1 и 10» включают все поддиапазоны между и включают указанное минимальное значение 1 и максимальное значение 10. Любой максимальный численный предел, приведенный в данном документе, предназначен для включения всех более низких численных пределов. Любой минимальный численный предел, приведенный в данном документе, предназначен для включения всех более высоких численных пределов.

[0031] В следующем описании определенные подробности изложены для того, чтобы обеспечить глубокое понимание различных не имеющих ограничительного характера вариантов воплощения изделий и способов по настоящему изобретению, описанных в данном документе. Специалисту в данной области будет понятно, что не имеющие ограничительного характера варианты воплощения изобретения, описанные в данном документе, могут применяться на практике без этих подробностей. В других случаях хорошо известные структуры и способы, связанные с изделиями и способами, могут быть показаны или описаны без подробностей, чтобы избежать неоправданно затеняющих суть описаний не имеющих ограничительного характера вариантов воплощения изобретения, описанных в данном документе.

[0032] Это описание приводит различные особенности, аспекты и преимущества различных, не имеющих ограничительного характера вариантов воплощения изделий и способов изобретения. Однако понятно, что это описание охватывает множество альтернативных вариантов воплощения изобретения, которые можно осуществлять путем объединения любых из различных особенностей, аспектов и преимуществ различных, не имеющих ограничительного характера вариантов воплощения изобретения, описанных в данном документе в любой комбинации или подкомбинации, что любой специалист в этой области может найти для себя полезным.

[0033] Во время операций горячей обработки, таких как, например, операции штамповки и операции прессования, усилие может прилагаться к слитку из сплава или другой заготовке из сплава при температуре выше, чем температура окружающей среды, например, выше, чем температура рекристаллизации заготовки, чтобы пластически изменить форму заготовки. Температура слитка из сплава или другой заготовки из сплава, подвергающегося операции обработки, может быть выше, чем температура штампов или других структур, используемых для механического воздействия на поверхности заготовки. Заготовка может формировать температурные градиенты при охлаждении ее поверхности из-за оттока тепла в окружающий воздух и смещения термического градиента между ее поверхностями и контактирующими штампами или другими структурами. Температурные градиенты могут способствовать образованию трещин на поверхности заготовки во время горячей обработки. Образование трещин на поверхности является особенно проблематичным в ситуациях, когда слитки из сплава или другие заготовки из сплава изготавливаются из сплавов, чувствительных к образованию трещин.

[0034] Согласно определенным, не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения заготовка из сплава может включать сплав, чувствительный к образованию трещин. Например, различные сплавы на основе никеля, сплавы на основе железа, сплавы на основе никель-железо, сплавы на основе титана, сплавы на основе никель-титан, сплавы на основе кобальта и суперсплавы, такие как суперсплавы на основе никеля, могут быть чувствительными к образованию трещин, особенно во время операций горячей обработки. Слиток из сплава или другая заготовка из сплава может создаваться из таких чувствительных к образованию трещин сплавов и суперсплавов. Например, чувствительная к образованию трещин заготовка из сплава может быть создана из сплавов или суперсплавов, выбранных из, но не ограничиваясь ими, сплава 718 (UNS No. N07718), сплава 720 (UNS No. N07720), сплава Rene 41™ (UNS No. N07041), сплава Rene 88™, сплава Waspaloy® (UNS No. N07001) и сплава Inconel® 100. Хотя способы, описанные в данном документе, являются предпочтительными для использования в отношении чувствительных к образованию трещин сплавов, должно быть понятно, что способы также, в основном, применимы к любому сплаву, включая, например, сплавы, характеризующиеся относительно низкой ковкостью при температурах горячей обработки, сплавы, подвергающиеся горячей обработке при температурах от 538°C до 1204°C (1000°F до 2200°F), и сплавы, обычно не склонные к образованию трещин. Используемый в данном документе термин «сплав» включает обычные сплавы и суперсплавы. Специалистам в этой области техники понятно, что суперсплавы проявляют относительно хорошую поверхностную стабильность, стойкость к коррозии и окислению, высокую прочность и высокое сопротивление ползучести при высоких температурах. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения заготовка из сплава может включать или быть выбранной из слитка, кованой заготовки, прутка, пластины, трубки, спекшейся преформы и тому подобное.

[0035] Слиток из сплава или другая заготовка из сплава может быть создана с использованием, например, обычных способов металлургии или способов порошковой металлургии. Например, в различных, не имеющих ограничительного характера, вариантах воплощения изобретения, слиток из сплава или другая заготовка из сплава может быть создана путем сочетания вакуум-индукционной плавки (ВИП) и вакуум-дугового переплава (ВДП), также известной как операция ВИП-ВДП. В различных, не имеющих ограничительного характера, вариантах воплощения изобретения заготовка из сплава может быть создана способом тройной плавки, при которой операцию электрошлакового переплава (ЭШП) выполняют как промежуточную между ВИП-операцией и ВДП-операцией, обеспечивая последовательность операций ВИП-ЭШП-ВДП (то есть тройную плавку). В других, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения, заготовка из сплава может быть создана с использованием операции порошковой металлургии, включающей распыление расплавленного сплава и сбор и консолидацию металлургических порошков в заготовку из сплава.

[0036] В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения слиток из сплава или другая заготовка из сплава может быть создана посредством операции формообразования распылением. Например, ВИП можно использовать для приготовления базовой композиции сплава из склада заготовок. Операцию ЭШП можно использовать, в некоторых случаях, после ВИП. Расплавленный сплав можно извлекать из ВИП или ЭШП ванны расплавленного металла и распылять с образованием расплавленных капель. Расплавленный сплав можно извлекать из ванны расплавленного металла, используя, например, индукционную печь с охлаждаемым кожухом (ОИП). Расплавленные капли сплава можно осаждать, используя операцию формообразования распылением, чтобы получить затвердевшую заготовку из сплава.

[0037] В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения, слиток из сплава или другая заготовка из сплава может быть создана с использованием горячего изостатического прессования (ГИП). ГИП обычно называют изостатическое приложение газа с высоким давлением и высокой температурой, такого как, например, аргон, для уплотнения и консолидации порошкового материала в монолитную преформу. Порошок может быть отделен от газа, находящегося под высоким давлением и высокой температурой, путем герметично закрытого контейнера, который функционирует как барьер давления между газом и порошком, который подлежит уплотнению и консолидации. Герметично закрытый контейнер может пластически изменять форму, чтобы уплотнить порошок, а повышенные температуры могут эффективно спекать отдельные частицы порошка вместе с образованием монолитной преформы. Одинаковое давление уплотнения можно приложить ко всему порошку, а гомогенного распределения плотности можно достигнуть в преформе. Например, почти эквиатомный порошок никель-титанового сплава можно загрузить в металлический контейнер, такой как, например, стальной, и дегазировать, чтобы удалить адсорбированную влагу и захваченный газ. Контейнер, содержащий почти эквиатомный порошок никель-титанового сплава, можно герметично закрыть под вакуумом, например, путем сварки. Затем герметичный контейнер может быть подвергнут операции ГИП при температуре и под давлением, достаточными для достижения полного уплотнения порошка никель-титанового сплава в контейнере, тем самым получая полностью уплотненную преформу почти эквиатомного никель-титанового сплава.

[0038] Согласно не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения, способ обработки слитка из сплава или другой заготовки из сплава может обычно включать нанесение неорганического материала, по меньшей мере, на часть заготовки из сплава и нагревание неорганического материала с образованием поверхностного покрытия на заготовке, что снижает отток тепла с заготовки. Неорганический материал может включать один или более из термоизоляционного материала, содержащего, например, материал, выбранный из волокна, частицы и ленты. Неорганический материал может включать, например, один или больше из оксида алюминия, оксида кальция, оксида магния, диоксида кремния, оксида циркония, оксида натрия, оксида лития, оксида калия, оксида бора и тому подобное. Неорганический материал может иметь точку плавления или точку размягчения, равную 500°F или выше, такую как, например, от 260°C до 1371°C (500°F-2500°F) и от 538°C до 1204°C (1000°F-2200°F). Способ может включать, например, нанесение неорганического материала, по меньшей мере, на часть поверхности заготовки из сплава и нагревание неорганического материала с образованием поверхностного покрытия на заготовке и снижение оттока тепла с заготовки. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения нагревание неорганического материала включает нагревание неорганического материала до температуры штамповки, например от 538°C до 1204°C (1000°F-2200°F). Состав и форма неорганического материала могут быть подобраны так, чтобы образовывать вязкое поверхностное покрытие при температуре штамповки. Поверхностное покрытие может прилипать к поверхности заготовки из сплава.

Поверхностное покрытие может быть охарактеризовано как адгезивное поверхностное покрытие. Кроме того, чтобы исключить или уменьшить образование трещин на поверхности, поверхностное покрытие согласно настоящему описанию также может смазывать поверхности слитка из сплава или другой заготовки из сплава во время операций горячей обработки.

[0039] Ссылаясь на ФИГ.1, не имеющий ограничительного характера вариант воплощения способа обработки заготовки из сплава по настоящему изобретению, который снижает термическое образование трещин согласно настоящему описанию, может, в основном, включать нанесение неорганического стекломатериала на часть слитка из сплава или другой заготовки из сплава и нагревание стекломатериала с образованием поверхностного покрытия на заготовке и снижения оттока тепла с заготовки. Стекломатериал может включать термоизолирующий материал, включающий один или больше из стеклополотна, стеклочастиц и стеклоленты. Стекломатериал, наносимый на заготовку, может образовать вязкое поверхностное покрытие на заготовке, когда стекломатериал нагревают до подходящей температуры. Состав и форма стекломатериала могут быть подобраны так, чтобы образовать вязкое поверхностное покрытие при температуре штамповки. Стекломатериал поверхностного покрытия может прилипать к поверхности заготовки и удерживаться на поверхности вплоть до и во время горячей обработки. Стекломатериал поверхностного покрытия может быть охарактеризован как адгезивное поверхностное покрытие. Стекломатериал поверхностного покрытия, наносимый нагреванием стекломатериала, может снижать отток тепла с заготовки из сплава и исключать или снижать частоту образования трещин на поверхности в результате штамповки, прессования или иной обработки заготовки из сплава по сравнению с другой идентичной заготовкой из сплава без такого поверхностного покрытия. В дополнение к исключению или снижению образования трещин на поверхности, стекломатериал поверхностного покрытия согласно настоящему описанию также может смазывать поверхности заготовки из сплава во время операций горячей обработки.

[0040] В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения неорганические волокна могут включать стекловолокно. Стекловолокно может включать непрерывные волокна и/или дискретное волокно. Дискретное волокно может быть изготовлено, например, путем резки или рубки непрерывных волокон. Стекловолокно может включать, например, один или больше из SiO₂, Al₂O₃ и MgO. Стекловолокно может включать, например, магний-алюмосиликатные волокна. Стекловолокно может включать, например, магний-алюмосиликатные волокна, выбранные из группы, состоящей из волокон из E-стекла, волокон из S-стекла, волокон из S2-стекла и волокон из R-стекла. Волокна из E-стекла могут включать один или более оксид из SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, CaO, MgO и других оксидов. Волокна из S-стекла и S2-стекла могут включать один или больше из SiO₂, Al₂O₃, MgO. Волокна из R-стекла могут включать один или больше из SiO₂, Al₂O₃, CaO и MgO. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения неорганические волокна могут включать огнеупорные керамические волокна. Огнеупорные керамические волокна могут быть аморфными и включать один или больше SiO₂, Al₂O₃ и ZrO₂.

[0041] Согласно определенным, не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения совокупность стекловолокон может включать одно или больше из следующего: пачку, полосу или жгут, полотно и фибролит. Обычно используемый в данном документе термин «полотно» относится к материалам, которые могут быть ткаными, плетеными, валяными, плавлеными или неткаными материалами или иным образом сделанными из волокон. Полотно может включать связующий элемент, чтобы удерживать совокупность волокон вместе. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения полотно может включать пряжу, полотно, мат, бумагу, войлок и тому подобное. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения стекловолокна могут включать стеклополотно. Стеклополотно может включать, например, волокна из E-стекла. Типичные стеклополотна, включающие волокна из E-стекла, которые можно использовать в вариантах воплощения изобретения согласно настоящему описанию, включают, но не ограничиваются ими, волокна, коммерчески доступные от Anchor Industrial Sales, Inc. (Кернерсвилл, Северная Каролина) под торговой маркой «Style 412» и «Style 412В», имеющие толщину 0,16 см (0,062 дюйма), волокна из E-стекла весом 0,814 кг/м² (24 унций/ярд²) и температурным номиналом 538°C (1000°F). Стекловолокна могут включать, например, полотно из стекловолокна, такое как, например, полотно из E-стекла. Полотно может иметь любую подходящую ширину и длину, чтобы покрыть, по меньшей мере, часть заготовки. Ширина и длина ткани могут варьироваться в соответствии с размером и/или формой заготовки. Толщина ткани может варьироваться в соответствии с теплопроводностью ткани. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения полотно может иметь толщину от 1-25 мм, такую как 5-20 мм или 8-16 мм.

[0042] Согласно определенным, не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения неорганические частицы могут включать стеклочастицы. Стеклочастицы могут называться «фритты» или «наполнители». Стеклочастицы могут содержать, например, один или больше, из оксида алюминия, оксида кальция, оксида магния, диоксида кремния, оксида циркония, натрия и оксида натрия, оксида лития, оксида калия, оксида бора и тому подобное. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения стеклочастицы, например, могут не содержать свинец или содержать только следовые количества свинца. В определенных вариантах воплощения изобретения стеклочастицы могут иметь диапазон горячей обработки металла 760°C-1260°C (1400-2300°F), такой как, например, 760°C-1010°C, 1010°C-1121°C, 1010°C-1149°C или 1038°C-1260°C (1400-1850°F, 1850-2050°F, 1850-2100°F или 1900-2300°F). Типичные стеклочастицы, которые можно использовать в вариантах воплощения изобретения согласно настоящему описанию, включают материалы, коммерчески доступные от Advance Technical Products (Циннцинати, Огайо) под торговыми марками «Oxylub-327», «Oxylub-811», «Oxylub-709» и «Oxylub-921».

[0043] Согласно определенным, не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения неорганическая лента может включать стеклоленту. В определенных вариантах воплощения изобретения стеклолента может включать стеклянную основу и адгезив. Стеклянная основа может содержать, например, один или больше составляющих из оксида алюминия, оксида кальция, оксида магния, диоксида кремния, оксида циркония, натрия и оксида натрия, оксида лития, оксида калия, оксида бора и тому подобное. Стеклянная основа может включать стекловолокна, такие как стекловолоконную пряжу, стеклополотно и полотно с покрытием стеклопорошком. Стеклянная основа может включать стеклянную нить. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения стеклолента может включать стекловолоконную нить, усиленную уплотняющей лентой. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения стеклолента может содержать адгезивную ленту, включающую стеклянную тканевую основу или ленту, импрегнированную стеклянной пряжей или нитью. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения стеклолента может содержать полипропиленовую основу, усиленную непрерывной стеклянной пряжей. В различных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения стеклолента может иметь характеристики, включающие; адгезию к стали приблизительно 60 H/100 мм ширины (55 унций/дюйм ширины) согласно тесту ASTM Method D-3330; предел прочности на разрыв приблизительно 5250 H/100 мм ширины (300 фунтов/дюйм ширины) согласно Тесту ASTM Method D-3759; относительное удлинение при разрыве приблизительно 4,5% согласно тесту ASTM Method D-3759; и/или общую толщину приблизительно 0,15 мм (6,0 mil) согласно тесту ASTM Method D-3652. Типовые стеклоленты, которые можно использовать в вариантах воплощения изобретения согласно настоящему описанию, доступны от 3М Company (Сент-Пол, Миннесота) под торговой маркой SCOTCH® Filament Таре 893.

[0044] Согласно определенным, не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения способ обработки слитка из сплава или другой заготовки из сплава для уменьшения термического образования трещин во время горячей обработки, может, в основном, включать размещение стеклополотна, по меньшей мере, на части поверхности заготовки. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения полотно может быть размещено на значительной части поверхности заготовки. Поверхность заготовки из сплава может включать, например, круговую поверхность и две боковые поверхности, расположенные на каждом из торцов круговой поверхности. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения полотно может быть размещено на значительной части круговой поверхности цилиндрической заготовки из сплава. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения полотно может быть размещено на круговой поверхности цилиндрической заготовки и, по меньшей мере, на одной боковой поверхности цилиндрической заготовки. В, по меньшей мере, одном, не имеющем ограничительного характера варианте воплощения изобретения стеклополотно может быть размещено, по меньшей мере, на части круговой поверхности цилиндрической заготовки из сплава и, по меньшей мере, одной боковой поверхности цилиндрической заготовки. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения более чем один отрезок стеклополотна, например два, три или более, могут быть размещены, по меньшей мере, на части поверхности цилиндрической заготовки и/или, по меньшей мере, одной боковой поверхности цилиндрической заготовки. Полотно может быть размещено, например, путем поперечного обертывания вокруг круговой поверхности заготовки. Специалист в данной области техники понимает, что в определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения стеклополотно может быть прикреплено к заготовке посредством адгезивов и/или механического крепежа, такого как, например, стеклолента и упаковочная проволока.

[0045] В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения способ обработки слитка из сплава или другой заготовки из сплава для уменьшения термического образования трещин во время горячей обработки может включать повторение этапа размещения стеклополотна, по меньшей мере, на части поверхности заготовки. Например, полотно может быть обернуто вокруг заготовки, по меньшей мере, один раз, два раза, три раза, четыре раза или больше чем четыре раза. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения полотно может быть обернуто вокруг заготовки до достижения заданной толщины. Как вариант, более чем один отрезок стеклополотна может быть размещен, по меньшей мере, на части круговой поверхности цилиндрической заготовки и, по меньшей мере, одной из каждых боковых поверхностей цилиндрической заготовки до достижения заданной толщины. Например, заданная толщина может быть от 1 мм до 50 мм, такая как от 10 мм до 40 мм. В, по меньшей мере, одном, не имеющем ограничительного характера варианте воплощения изобретения способ может включать размещение первого отрезка стеклополотна, по меньшей мере, на части поверхности заготовки и второго отрезка стеклополотна, по меньшей мере, на чем-то одном из первого отрезка стеклополотна и, по меньшей мере, части поверхности заготовки. Первый и второй отрезки стеклополотна могут содержать одни и те же или разные неорганические материалы. Например, первый отрезок стеклополотна может содержать полотно из E-стекла и второй отрезок стеклополотна может содержать второе полотно из E-стекла. В одном, не имеющем ограничительного характера варианте воплощения изобретения первый отрезок стеклополотна может содержать полотно из E-стекла, а второй отрезок стеклополотна может содержать керамическое полотно, такое как, например, полотно KAOWOOL, которое является материалом, изготовленным из алюмосиликатной огнеупорной глины.

[0046] Согласно определенным, не имеющим ограничительного характера вариантам воплощения изобретения способ обработки заготовки для уменьшения термического образования трещин, может, в основном, включать нанесение стеклочастиц, по меньшей мере, на часть поверхности заготовки. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения изобретения частицы могут быть нанесены на значительную часть поверхности заготовки. В определенных, не имеющих ограничительного характера вариантах воплощения