Способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из горячекатаных профилей стареющих никелевых сплавов

 

Использование: способ изготовления кольцевых заготовок из горячекатаных профилей стареющих никелевых сплавов относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления кольцевых заготовок. Сущность изобретения: в качестве исходных заготовок в способе используют остатки после резки профилей на штанги мерной длины, которые набирают комплектами в несколько штук так, чтобы общая длина обрезков в пределах каждого комплекта была больше штанги мерной длины не менее, чем на суммарную величину припусков на сварку нужного количества сварных соединений, сваривают последовательно нескольким швами встык, удаляют грат и подрезают по размеру до штанги мерной длины.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления кольцевых заготовок для деталей газотурбинных двигателей, и может найти применение в отраслях промышленности, где изготавливаются различные кольцеобразные изделия из стареющих никелевых сплавов, в особенности с сечениями малой толщины.

Известен способ изготовления кольцевых заготовок из горячекатаных профилей стареющих никелевых сплавов, включающий в себя резку профилей на штанги мерной длины, гибку в кольцо, стыковую контактную сварку сведенных торцов штанг, зачистку грата, калибровку по диаметру в разжимном секторном штампе и окончательную термообработку (1).

Одним из существенных недостатков этого способа является то, что при раскрое исходных профилей на штанги мерной длины идут в отходы большие отрезки профилей (иногда близкие по длине штангам мерной длины).

Известен способ изготовления кольцевых заготовок из горячекатаных профилей стареющих никелевых сплавов, включающий в себя резку профилей на штанги мерной длины, гибку штанг в кольцо, стыковую контактную сварку сведенных торцов штанг, зачистку грата, калибровку по диаметру в разжимном секторном штампе, раскатку на кольцепрокатном стане и окончательную термообработку [2] (прототип). И у этого способа тот же недостаток, что и у предыдущего большое количество отходов при раскрое исходных профилей на штанги мерной длины.

Технический результат изобретения уменьшение отходов при раскрое исходных профилей на штанги мерной длины.

Этот результат достигается тем, что остатки профилей после резки набирают комплектами в несколько штук так, чтобы общая длина каждого комплекта обрезков была не менее штанги мерной длины (с учетом припусков на сварку), сваривают обрезки последовательно нескольким швами встык, удаляют грат со сварных швов, подрезают по размеру до штанг мерной длины, а затем производят гибку сварных штанг в кольцо и т.д. в соответствии с известным способом [2] Использование обрезков профилей для получения штанг мерной длины посредством сварки и подрезки до заданного размера кажется очевидным и возможным и для способа изготовления кольцевых заготовок из горячекатаных профилей без последующей раскатки [1] Однако такой подход в этом способе был невозможен и невозможен сейчас в связи с тем, что каждый сварной шов в сварной кольцевой заготовке без последующей раскатки это явно выраженная зона слабины в ее контуре, т.к. после полной термообработки зона шва характеризуется разнозернистостью с выразительными участками грубой структуры. Такая структура в зонах сварных соединений обуславливает существенное понижение механических свойств в этих зонах (гарантированный уровень показателей механических свойств по ТУ принимается обычно равным для показателей , KCV 50% от норм на основной металл, а показателей s_0,2 и _в 85.90%). В связи с этим, как правило, в сварных кольцевых заготовках из горячекатаных профилей, не подвергающихся раскатке, не допускается иметь более одного сварного шва.

Ситуация существенно меняется в случае использования термообработки после раскатки сварных кольцевых заготовок из профилей. Механические свойства сварных соединений раскатанных заготовок в таком случае отвечают требованиям ТУ на основной металл, т.к. структура в них идентична структуре основного металла. В связи с этим количество сварных швов в кольцевых заготовках не является лимитируемой величиной равнозначность всего контура в раскатанных сварных кольцевых заготовок после полной термической обработки гарантируется независимо от количества сварных швов в них.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в нем в качестве исходных заготовок мерной длины для гибки в кольцо используют штанги, полученные посредством сварки обрезков профилей и подрезанные до нужного размера. Учитывая то, что при раскрое исходных профилей на штанги мерной длины остается большое количество обрезков длиной до одного метра и более, а также то, что в результате теплой раскатки и последующей термообработки по способу прототипу механические свойства и структура кольцевых заготовок в зонах сварных соединений отвечают требованиям ТУ на основной металл, в новом способе предлагается не лимитировать количество сварных швов в каждой кольцевой заготовке, как это имеет место в способе прототипа, а допускать любое количество их, исходя из технологической необходимости (в зависимости от длины обрезков, от диаметра конечного изделия и от степени деформации его при раскатке).

Известны технические решения, в которых кольцевые заготовки из стареющих никелевых сплавов подвергаются теплой раскатке и последующей термообработке по специальным режимам, в результате чего их механические свойства в зонах сварных соединений обретают уровень свойств основного металла [2] Однако указанный способ характеризуется большим количеством отходов в виде обрезков, образующихся при раскрое исходных профилей на штанги мерной длины.

Предлагаемый способ позволяет устранить указанный недостаток. Предлагаемый способ опробован при изготовлении кольцевых заготовок из сплава ЭП708 ВД. Из обрезков длиной 300.400 мм горячекатаных профилей прямоугольного сечения размером 65х30 по предлагаемому способу последовательно изготавливались и подвергались термической обработке. Полученные заготовки подвергались визуальному осмотру, механическим испытаниям и металлографическим исследованиям. В заготовках каких-либо дефектов не обнаружено. Механические свойства и структура во всех сварных соединениях имели уровень значений и характеристики, аналогичные указанным в способе-прототипе.

Все образцы из сварных соединений имели уровень значений механических свойств, с запасом отвечающих нормам их на основной металл.

Главным преимуществом использования предлагаемого способа изготовления кольцевых заготовок из стареющих никелевых сплавов по сравнению с существующими способами является прежде всего экономия дефицитных дорогостоящих материалов за счет резкого уменьшения отходов их при раскрое профилей на штанги мерной длины.

Формула изобретения

Способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из горячекатаных профилей стареющих никелевых сплавов, включающий изготовление из профилей сварных колец, теплую раскатку колец в условиях, близких к изотермическим, до различных простых или фигурных сечений со степенью деформации не менее 10% после нагрева в интервале температур гетерогенного состояния и последующую термическую обработку, отличающийся тем, что в качестве исходных заготовок используют остатки после резки профилей на штанги мерной длины, которые набирают комплектами в несколько штук так, чтобы общая длина обрезков в пределах каждого комплекта была больше штанги мерной длины не менее чем на суммарную величину припусков на сварку нужного количества сварных соединений, сваривают последовательно несколькими швами встык, удаляют грат и подрезают по размеру до штанги мерной длины.