Спосіб обробки заготовок із малопластичних матеріалів, що важко деформуються, наприклад алюмініду титану

Реферат: Спосіб обробки довгомірних заготовок із малопластичних матеріалів, що важко деформуються, наприклад з алюмініду титану, включає нагрівання заготовки та її обробку застосуванням знакозмінної об'ємної деформації. Нагрівання заготовки здійснюють до температури пластичної деформації матеріалу. Знакозмінну об'ємну деформацію виконують прокаткою на валках з робочими поверхнями, на яких є виступи й западини та наступною прокаткою на гладких валках, після чого заготовку розвертають на 180° і піддають повторній прокатці. UA 113701 U (12) UA 113701 U UA 113701 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі обробки металів тиском. Спосіб розроблявся для обробки довгомірних заготовок круглого й прямокутного перерізів, отриманих з алюмініду титану. Однак він може бути використаний для обробки заготовок із інших матеріалів з подібними властивостями. Алюмініди титану внаслідок їх малопластичності є матеріалами, що важко деформуються, із грубозернистою структурою, для усунення якої застосовують високотемпературну пластичну деформацію. Після традиційних способів обробки заготовки з алюмініду титану мають структуру зі значними хімічними й структурними неоднорідностями, які є причиною низької пластичності та не забезпечують достатнього рівня деформації, що не дозволяє використовувати вищевказані сплави в областях з високими тепловими й механічними навантаженнями, наприклад для виготовлення з них лопаток турбіни й компресорів високого тиску авіаційних двигунів. Відомо спосіб для обробки заготовок [1], в якому обробку проводять в пристрої, що містить робочу частину з порожниною, що має верхню й нижню частину прямокутного перерізу. Порожнина має розширення уздовж однієї з горизонтальних осей, а також верхній і нижній пуансони. Кожний цикл деформування заготовки включає розміщення заготовки в порожнині пристрою, її деформування, виймання заготовки й переустановлення для наступного циклу. У зв'язку з тим, що процес обробки не є безперервним, швидкість обробки невисока, що спричиняє низьку продуктивність процесу. Крім цього спосіб не може бути застосований для обробки довгомірних заготовок. Відомий спосіб [2] обробки металевих матеріалів і заготовок із алюмініду титану, при якому одержують заготовку з металу, що важко деформується, нагрівають заготовку до температури пластичної деформації й здійснюють деформацію скручуванням і додатковим стисненням. Для здійснення такої обробки кінці заготовок жорстко фіксують, що обмежує застосування способу для обробки довгомірних заготовок, крім того, вищевказаний спосіб малопродуктивний. Значно підвищена продуктивність у способі одержання довгомірних заготовок із дрібнозернистою структурою [3], у якому інтенсивну об'ємну деформацію забезпечують шляхом здійснення поздовжньої прокатки, скручування й наступного формоутворення заготовки у формотворних валках. Для досягнення більш високого рівня деформації додатково роблять попереднє нагрівання заготовки до температури, що не перевищує 0,3 температури плавлення металу. З метою зняття внутрішніх напружень заготовку після формоутворення піддають низькотемпературному відпалу. При такому способі обробки досягається більш висока швидкість обробки у зв'язку зі зменшенням сил тертя, тому що площа контакту заготовки з інструментом незначна. Недоліком прототипу є операція скручування заготовки по гвинтовому каналу, при якій у заготовках з малопластичних матеріалів, що важко деформуються, таких як алюмінід титану, утворюються тріщини внаслідок властивостей вищевказаного матеріалу. Цей спосіб узятий за прототип, оскільки є найбільш близьким до запропонованої корисної моделі за сукупністю істотних ознак. Задачею корисної моделі є обробка довгомірних заготовок із малопластичних матеріалів, що важко деформуються, зокрема з алюмініду титану, що дозволяє підвищити пластичність матеріалу, за рахунок виконання об'ємної деформації заготовки, яка не призводить до появи тріщин. Поставлена задача вирішується тим, що в способі обробки довгомірних заготовок із малопластичних матеріалів, що важко деформуються, який включає нагрівання заготовки й обробку впливом знакозмінної об'ємної деформації, відповідно до корисної моделі, нагрівання заготовки здійснюють до температури пластичної деформації матеріалу, а знакозмінну об'ємну деформацію виконують прокаткою на валках з робочими поверхнями, на яких є виступи й западини, причому виступи верхнього валка розташовані протилежно западинам нижнього валка, та наступною прокаткою на гладких валках, після чого заготовку розвертають на 180° і піддають повторній прокатці. У заявленому способі на відміну від прототипу, де заготовку скручують, знакозмінну об'ємну деформацію заготовки роблять шляхом вигину за допомогою поздовжньої прокатки на робочих валках, які містять виступи й западини, крім того здійснюється деформація стиску в результаті прикладання до заготовки постійного зусилля. Істотною ознакою способу є те, що прокатка заготовки провадиться із двома проходами в інструменті. Другий прохід у робочих валках здійснюється після вирівнювання заготовки на гладких валках. За рахунок повороту заготовки на 180° при повторній прокатці ділянки заготовки деформуються в протилежному напрямку. Для досягнення більш високого рівня деформації роблять попереднє нагрівання заготовки. При цьому переважніше управляти нагріванням заготовки з можливістю нагрівання всієї 1 UA 113701 U 5 10 15 20 25 30 35 заготовки до температури пластичної деформації. Температура нагрівання повинна бути нижче температури рекристалізації алюмініду титану, тобто близька або дорівнює 1000 °C. У випадку, якщо обробці піддається заготовка із прямокутним перерізом, при повторній прокатці її провертають на 90° навколо її осі. Хороший результат досягається при використанні валків, у яких виступи або западини виконані по гвинтовій лінії. У кожному разі виступи й западини верхнього й нижнього валка повинні мати однакову ширину й, відповідно, висоту й глибину. Для алюмініду титану прокатку у валках з виступами й западинами роблять з навантаженням одиничного обтиснення ξ=Δh/НO, де Δh - висота виступу або глибина западини, НO - товщина заготовки перед прокаткою. При знакозмінній деформації вигину таке навантаження забезпечує ефективне здрібнювання структури заготовки по всьому перерізу. Зсув виступів і западин, що утворюється по ширині заготовки при прокатці, створює макрозрушення по перерізу, що приводить до подрібнення структури матеріалу й забезпечує ультрадрібнозернисту структуру з розміром зерен близько 0,8 мкм. ПРИКЛАД РЕАЛІЗАЦІЇ СПОСОБУ Можливість реалізації способу підтверджується описом прикладу обробки прутка з алюмініду титану із прямокутним поперечним перерізом і ілюструється фігурами: фіг. 1 - прокатка заготовки із прямокутним перерізом; фіг. 2 - повторна прокатка заготовки із прямокутним перерізом. Вихідну заготовку з алюмініду титану у вигляді прутка із прямокутним поперечним перерізом попередньо нагрівають до 1000 °C. Потім заготовку подають у зазор між верхнім й нижнім робочими валками переднім торцем Б (фіг. 1). Пруток деформується. У наступних гладких валках пруток відновлює свій вихідний стан у поперечному та поздовжньому напрямках (переріз А-А і поверхні Г і Д - фіг. 1). У результаті знакозмінного вигину відбувається подрібнення зерна на поверхнях прутка Г і Д (фіг. 1). Для забезпечення рівномірного подрібнення зерен у поперечному перерізі пруток повертають навколо осі O-O на 90° і подають у зазор між робочими валками торцем В (фіг. 2). При цьому піддають деформуванню поверхні прутка Е і Ж. У результаті на поверхнях Е і Ж (фіг. 2) відбувається подрібнення зерна. Дослідження заготовок після обробки підтвердив відсутність тріщин на їхній поверхні. Для збільшення ступеня подрібнення зерна на поверхнях Г, Д, Е і Ж цикл поздовжньої гарячої прокатки прутка може бути виконаний повторно. Джерела інформації: 1. Патент РФ №2315117, МПК C21D 7/10, C22F 1/00, B21J1 13/02, B21J1 13/02, опубл. 27.02.2007 2. Патент РФ № 2222635, МПК C22F 1/00, C22F 1/18, C22F 1/00, C21D 8/00, опубл. 27.01.2004 3. Патент РФ № 2361687, МПК В21В 3/00, С22С 1/00, опубл. 20.07.2009. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб обробки довгомірних заготовок із малопластичних матеріалів, що важко деформуються, наприклад з алюмініду титану, що включає нагрівання заготовки та її обробку застосуванням знакозмінної об'ємної деформації, який відрізняється тим, що нагрівання заготовки здійснюють до температури пластичної деформації матеріалу, а знакозмінну об'ємну деформацію виконують прокаткою на валках з робочими поверхнями, на яких є виступи й западини, причому виступи верхнього валка розташовані протилежно западинам нижнього валка, та наступною прокаткою на гладких валках, після чого заготовку розвертають на 180° і піддають повторній прокатці. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що температура нагрівання заготовки 1000 °C. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при обробці заготовки із прямокутним перерізом, при повторній прокатці її провертають навколо осі на 90°. 4. Спосіб за п. 1,який відрізняється тим, що виступи або западини валків виконані по гвинтовій лінії. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що прокатка у валках з виступами й западинами здійснюється з навантаженням одиничного обтиснення ξ=Δh/НO, де Δh - висота виступу або глибина западини, НO - товщина заготовки перед прокаткою. 2 UA 113701 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3