Способ изготовления инструмента для изотермической деформации

Способ изготовления инструмента для изотермической деформации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИНА

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Респубтткк iii 740861 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву-. (22) Заявлено 25. 11.77 (21) 254814 1/22-02 с присоединением заявки РЙ (23 ) П риоритет—

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень № 22 (51) М. Кл.

С 23 С 9/02

В 21 D 37/20

Гевударетееннмй комитет на делам нзобретеннй и еткрытнй (53) УДК 621.793..6 (088.8) Дата опубликования описания 18.06.80

Е. В. Сивакова, Л. М. Мулякаев, С. И. Юдковский, С. Б. Певзнер, С. К. Акифьев, И. А. Иваков, Ю. С. Попова, 3. П. Некрасова, В. С. Виноградова, М. Н. Штуль, И. П. Смирнов, А. С. Строев, B. Б. Емельянов и Т. И. Борисова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА

ДЛЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОИ ДЕФОРМАЦИИ

Изобретение относится к области о6работки металлов и других материалов (например, керамических) давлением и может быть использовано при изготовлении изделий различной формы (например, лопаток, дисков турбин)из труднодеформируемых материалов (например, жаропрочных никелевых сплавов) .

Известен способ изготовления штампов (матриц) из жаропрочных материалов для горячей штамповки титановых н жаропроч ных сталей и сплавов (1 . При етом заготовки для инструмента подвергают механической обработке. В качестве материала штампов для нзотермической штамповки используют жаропрочные сплавы на никеI левой основе.

Однако материал, иэ которого изготавливают штампы, не позволяет нагревать их до температуры выше 980 С,, поскольк при этих температурах происходят интенсивное разупрочнение материала штампов и деформация их в процессе эксплуатации.

В связи с этим изотермическая штам повка жаропрочных лопаточных сплавов, например, на никелевой или железной осно ве, которые обычно деформируют при

1100-1180 С, практически не может быть осуществлена из--эа равнопрочности двформируемого материала и материала штампов, т.е. из-за низкой стойкости инструмента.

Целью изобретения является повышение стойкости инструмента для изотермической деформации.

Поставленная цепль достигается тем, что инструмент изготавливают из гетерофазных молибденовых сплавов, после ме1 ханической обработки инструмент подвергают хромиттрийалитированию с выдеожо нами при 400-500 С и 1000-1200 С с последующим силицированием, при этом хромиттрийалитирование проводаг в порокковой смеси, содержащей хромиттрийалюминиевый сплав и галогенид прри следующем соотношении компстнентов, вес,Ъ: хром861 4 ванне в смеси порошков состава,% 50 . кремния (марки KP=O), 8,5 пеношамота и 1,5 хлористого аммония при температуре 1100 С, выдержка 10 ч.

Изготовленный таким образом штамп испытьвали на.д для изотермической деформации заготовок из жаропрочных никелевых сплавов:марки Ж 06-КП и ЭП109

:,4 3 при этом штамп и заготовки нагревали до 1180 С, процесс штамповки вели при 1030-1180@С. Испытание проводили при удельном усипии на штампе

:32-35 кгlмм, штамп выдержал более

200 штамповок без каких-либо нарушений гео м ет ри и.

Пример 2. Иэ заготовки-прутка однократного прессования размером

6 100х80 мм из молибденового сплава марки .4605-2, (состав,%: 4,8 Т

0,1 С, остальное молибден) путем механической обработки изготовляли плоский штамп диаметром 95 мм, высотой 60мм и помешали его в контейнер размером

150х150хЗОО мм с порошкообразной смесью, состоящей из 99,0% хромиттрийалюминиевого сплава (25%АГ1 4 51 Я;остальное Сг) и 1,0 о хлористого аммония.

Контейнер загружали в термическую печь при 450 С, выдерживали 1,5 ч, поднимали

О температуру до 1200 С и выдерживали при этой температуре 3 ч, после чего проводили силицирование по режиму, указанному в примере 1.

Изготовленный таким образом штамп

35 испытывали на прессе для изотермической деформации заготовок из жаропрочных никелевых сплавов марки Ж06-КП иЭП109, при этом штамп и заготовки нагревали

О до 1180 С. Процесс штамповки вели при о

40 1030-1180 С и удельном усилии на штампе 32-40 кг/мм . Штамп выдержал более 100 штамповок без каких-либо нарушений поверхностного слоя. Дальнейшие испытания штампа не проводились.

45 Пример 3. Брали заготовку-пруток однократного прессования размером

6 100х180 мм из сплава ВИ-ЗП (состав,%; 0,20 С; 0,65Zj; 0,20Т1;

1,3МЭ; остальное молибден), из нее пу50

3 740 иттрийалюминиевый сплав 95,0-99,8, галогенид 5,0-0,2.

Ингредиенты сплава Gl - Г -AC,, яв ляющегося одним из компонентов смеси, должны быть взяты в следующем соотношении, вес.%:

Хром 60,0-75)0

Иттрий 0,О1 -5,0

Алюминий 39,99-20,, О

Выдержка при 400-500 С при хромит. трийалитированни вызвана следующими об стоятельствами. При таких температурах происходит разложение галогенида (хлористого аммония) на хлористый водород и водород, и диффузионное насыщение молибдена осуществляется не только в твердой фазе, но и через газообразную фазу, что кинетически выгодно. С другой стороны, образующиеся газообразные реагенты (хлористый водород и водород) вытесняют иэ контейнера, в котором проводится процесс, воздух (кислород), и создается нейтральная атмосфера, что также благоприятно сказывается на свой. ствах поверхностного слоя заготовок инструмента. При более низких температурах предварительной выдержки реакция разложения хлористого аммония протекает очень медленно, что требует очень длительных выдержек, в результате велики ! . затраты времени на изготовление инструмента. При более высоких температурах предварительной выдержки реакция разло жения хлористого аммония протекает очен бурно с выделением большого количества газообразных реагентов, что приводит к разрушению контейнера.

Выдержка при 1000-1200 С при хром р иттрийалитировании обеспечивает требуемую структуру и глубину покрытия 1501 70 мкм.

Пример 1. Иэ заготовки-прутка однократного прессования размером

6 120х130 мм из молибденового сплава

BN6 (состав,%:0,511 ;0,2571;0,20 Q

0,02 30, остальное молибден) путем механической обработки изготовляли плоский штамп диаметром 100 мм, высотой

100 мм. Последний помещали в контейнер размером 150x150z300 мм с порошкообразной смесью состоящей из 98,5% хромнт трийалюминиевого сплава (32% алюминия

0,5% иттрия, остальное хром) и 1,5% хлористого аммония. Контейнер загружали в термическую печь при 500 С, выдержи вали 1,0 ч, поднимали температуру до

1100 С и выдерживали при этой темпеО ратуре 5 ч. Затем проводили силициротем механической обработки изготовляли штамп диаметром 90 мм, высотой 150мм, который помещали в контейнер размером

150х150х300 мм с порошкообраэной смесью, состоящей из 97,0 о хромиттрий» алюминиевого сплава (30%4f; 2,0%Я; остальное(".г) и 3,0% хлористого аммония. Контейнер загружали в печь, нагретую до 500 С, выдерживали 1 ч, подни0

61 6 ент использования материала (в 2-4 раза) по сравнению с существующим способом получения этих изделий путем меха- нической обработки.

5 7408 мали температуру до 1000 С и выдержи.вали при этой температуре 10 ч, посла чего провбдили силицирование по режиму, укаэанному в примере 1.

Изготовленный таким образом штамп испытывали на прессе для изотермической деформации фасонных деталей (проушины) из сплава ЭП109ВД. При этом штамп и о заготовки нагревали до 1180 С. Процесс штамповки вели при 1130-1180 С н tQ удельном давлении 20-30 кг/мм . Штамп

2 выдержал более 100 штамновок и находится в хорошем состоянии. Дальнейшие работы не проводились.

Таким образом, испытания показали, И что предлагаемый способ позволяет изготавливать штампы с повышенной стойкостью, обеспечивающие осуществление процесса изотермической штамповки труднодеформируемых материалов (например, 20 жаропрочных сплавов на никелевой основе) при температурах выше 1000 С, что невозможно осуществить на штампах, изго товленных известным способом.

Высокая стойкость штампов, изготовленных предлагаемым способом, при получении методом изотермической деформации деталей сложной формы, например лопаток иэ жаролрочных никелевых сплавов, позволяет существенно снизить трудоемкость (на 20-40 /о),, повысить коэффициФормула иэобрете ния

1. Способ изготовления инструмента для иэотермической деформации, включающий механическую обработку заготовок, о т л и ч ь ю ul и и с я тем, что, с целью цовышення стойкости, инструмент изготавливают иэ гетерофаэных молибденовых сплавов, а после механической обработки проводят хромиттрийалитиров ание с выдержками при 400-500 С и 1000о

1200 С с последующим силицированием. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с, я тем, что хромиттрийалитирование проводят в порошковой смеси, содержацей хромиттрийалюминневый сплав

M галогенид при следующем соотношении компонентов, вес.%: хромиттрийалюмини,евый сплав 95,0-99,8, галогенид 5,00,2.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент GIJA N 3605477, 72-342, 1971 (прототип), Составитель P. Клыкова

Редактор Е. Хорина Техред H. Ковалева Корректор Н. Григорук

Заказ 3160/32 Тираж 1074 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4