RU2382686C2 - Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys - Google Patents
Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382686C2 RU2382686C2 RU2008105266/02A RU2008105266A RU2382686C2 RU 2382686 C2 RU2382686 C2 RU 2382686C2 RU 2008105266/02 A RU2008105266/02 A RU 2008105266/02A RU 2008105266 A RU2008105266 A RU 2008105266A RU 2382686 C2 RU2382686 C2 RU 2382686C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- stamping
- nanostructured
- punching
- titanium alloys
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004080 punching Methods 0.000 title abstract 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 102220253765 rs141230910 Human genes 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K3/00—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
- B21K3/04—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам штамповки заготовок, преимущественно типа лопаток, из наноструктурных титановых сплавов и может быть использовано в авиационной промышленности.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods of stamping blanks, mainly of the type of blades, from nanostructured titanium alloys and can be used in the aviation industry.
Известен способ получения лопаток турбомашин из двухфазных титановых сплавов, включающий нагрев заготовки токами высокой частоты и ее деформирование методом высокоскоростной штамповки, а также термообработку, состоящую из проведения высокотемпературного и низкотемпературного отжигов (а.с. СССР 1555955, B21J 5/00, C22F 1/18, В21К 3/04, опубл. 1995.08.27).A known method of producing turbomachine blades from two-phase titanium alloys, including heating the billet with high-frequency currents and its deformation by high-speed stamping, as well as heat treatment, consisting of high-temperature and low-temperature annealing (A.S. USSR 1555955, B21J 5/00, C22F 1 / 18, B21K 3/04, publ. 1995.08.27).
Известен способ изготовления лопаток из титановых сплавов, включающий отливку заготовок, состоящих из замковой части и части под перо, нагрев литых заготовок до температуры на 10-30°С ниже температуры полиморфного превращения сплава, деформацию в изотермических условиях за один переход (патент РФ 2019359, В21К 3/04, опубл. 1994.09.15).A known method of manufacturing vanes of titanium alloys, including casting billets consisting of a lock part and a part under the feather, heating the cast billets to a temperature of 10-30 ° C below the temperature of the polymorphic transformation of the alloy, deformation under isothermal conditions in one transition (RF patent 2019359, B21K 3/04, publ. 1994.09.15).
В данных способах необходимым условием технологической пластичности титановых сплавов в процессе формообразования заготовки является их нагрев под штамповку до температуры полного полиморфного превращения сплава или на 10-30°С ниже. Это обусловлено тем, что в качестве исходной заготовки под штамповку используются либо литая фасонированная заготовка [патент РФ 2019359], либо обычный горячекатаный пруток [а.с. СССР 1555955], которые имеют технологическую пластичность при температурах выше 900°С. В результате последующей штамповки при той же температуре в изотермических условиях в изделии формируется глобулярная структура, обеспечивающая хорошее сочетание прочности и пластичности, однако данный способ не позволяет получить прочность штамповок из титановых сплавов выше 1300 МПа.In these methods, a necessary condition for the technological plasticity of titanium alloys in the process of forming the billet is to heat them under stamping to a temperature of complete polymorphic transformation of the alloy or 10-30 ° C lower. This is due to the fact that either the molded shaped billet [RF patent 2019359] or an ordinary hot-rolled bar [a.s. USSR 1555955], which have technological plasticity at temperatures above 900 ° C. As a result of subsequent stamping at the same temperature under isothermal conditions, a globular structure is formed in the product, which provides a good combination of strength and ductility, however, this method does not allow obtaining the strength of stampings from titanium alloys above 1300 MPa.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения изделия с мелкозернистой структурой, включающий интенсивное пластическое деформирование заготовки в заданных термомеханических условиях, причем перед введением заготовки в зону интенсивной пластической деформации в ней создают объемно-напряженное состояние всестороннего сжатия путем воздействия пуансоном и подпора через объем порошкового материала, которым заполняют полость профилирующего инструмента, а при создании интенсивной пластической деформации осуществляют вращение инструмента или его части (патент РФ 2277992, B21j 5/00, опубл. 20.06.06).The closest in technical essence and the achieved results is a method of producing a product with a fine-grained structure, including intensive plastic deformation of the workpiece in the given thermomechanical conditions, and before introducing the workpiece into the zone of intense plastic deformation, a stress-strain state of comprehensive compression is created in it through the action of the punch and backwater through the volume of powder material with which the cavity of the profiling tool is filled, and when creating an intense layer eskoy deformation carried rotation instrument or its parts (RF Patent 2277992, B21j 5/00, publ. 20.06.06).
Данный способ также не позволяет достичь высокого уровня механических свойств в штамповке. Кроме того, он является трудоемким.This method also does not allow to achieve a high level of mechanical properties in stamping. In addition, it is labor intensive.
Известно, что титановые сплавы с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой, полученные методами интенсивной пластической деформации (ИПД), наряду с повышенными прочностными и усталостными свойствами при комнатной температуре проявляют сверхпластические свойства при температурах ниже на 200…300°С температуры полиморфного превращения [О.А.Кайбышев, Сверхпластичность промышленных сплавов, - М.: Металлургия, 1984, 263 с.; R.Z.Valiev, R.K.Islamgaliev, I.P.Semenova, Superplasticity in nanostructured materials: New challenges, Mater. Sci.Eng. A, Vol. 463 (2007), pp.2-7]. Данное свойство УМЗ материалов дает возможность осуществлять формообразующие операции при более низких температурах, чем для обычных сплавов.It is known that titanium alloys with ultrafine-grained (UFG) structure, obtained by the methods of intensive plastic deformation (IPD), along with increased strength and fatigue properties at room temperature exhibit superplastic properties at temperatures lower than 200 ... 300 ° C of the polymorphic transformation temperature [O.A .Kaibyshev, Superplasticity of industrial alloys, - M .: Metallurgy, 1984, 263 p .; R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.P. Semenova, Superplasticity in nanostructured materials: New challenges, Mater. Sci.Eng. A, Vol. 463 (2007), pp. 2-7]. This property of UFG materials makes it possible to carry out shaping operations at lower temperatures than for conventional alloys.
Задача данного изобретения - повышение прочностных и усталостных свойств изделия, а также снижение энергоемкости и стоимости процесса.The objective of the invention is to increase the strength and fatigue properties of the product, as well as reducing the energy intensity and cost of the process.
Указанный технический результат достигается способом штамповки наноструктурных заготовок из титановых сплавов, полученных методом интенсивной пластической деформации, который, в отличие от протипа, включает предварительную штамповку заготовки и ее окончательную штамповку, которые осуществляют с нагревом под каждую штамповку предварительно покрытой стеклосмазкой заготовки до температуры ниже температуры начала полиморфного превращения наноструктурного титанового сплава и охлаждением заготовки после предварительной штамповки до температуры 15-30°С.The specified technical result is achieved by the method of stamping nanostructured preforms of titanium alloys obtained by the method of intensive plastic deformation, which, unlike the prototype, includes pre-stamping of the preform and its final stamping, which is carried out with heating for each stamping of a pre-coated glass-lubricated preform to a temperature below the start temperature polymorphic transformation of nanostructured titanium alloy and cooling of the workpiece after preliminary stamping d temperature 15-30 ° C.
Предложенный способ позволяет получить более высокий уровень механических и усталостных свойств лопаток из титановых двухфазных сплавов, а снижение температуры штамповки позволяет также использовать менее жаропрочные материалы для оснастки и уменьшить затраты на электроэнергию.The proposed method allows to obtain a higher level of mechanical and fatigue properties of blades made of titanium two-phase alloys, and lowering the stamping temperature also allows the use of less heat-resistant materials for tooling and reduce energy costs.
Наноструктурную цилиндрическую заготовку предварительно получают методом интенсивной пластической деформации.A nanostructured cylindrical billet is preliminarily obtained by the method of intense plastic deformation.
Нагрев заготовки под каждую штамповку до температуры из интервала 650-850°С обусловлен необходимостью сохранения наноструктуры сплава. Охлаждение заготовки после предварительной штамповки обусловлено необходимостью повторного покрытия стеклосмазкой для достижения удовлетворительной стойкости штампов.Heating the workpiece for each stamping to a temperature in the range of 650-850 ° C is due to the need to preserve the alloy nanostructure. The cooling of the workpiece after preliminary stamping is due to the need for re-coating with glass grease to achieve satisfactory resistance of the dies.
Пример конкретной реализации способаAn example of a specific implementation of the method
Реализация способа рассмотрена на примере спрямляющей лопатки четвертой ступени компрессора газотурбинного двигателя из наноструктурного сплава ВТ6. Наноструктурную заготовку диаметром 23 мм и длиной 135 мм покрывают суспензией стеклосмазки, нагревают до температуры 650°С. Затем осуществляют предварительную штамповку. После предварительной штамповки заготовку охлаждают до температуры 20°С, очищают от остатков стеклоэмали, повторно покрывают суспензией стеклосмазки. Окончательную штамповку осуществляют с нагрева до 650°С.The implementation of the method is considered as an example of a straightening blade of the fourth stage of a compressor of a gas turbine engine made of VT6 nanostructured alloy. The nanostructured billet with a diameter of 23 mm and a length of 135 mm is covered with a suspension of glass lubricant, heated to a temperature of 650 ° C. Then carry out preliminary stamping. After preliminary stamping, the workpiece is cooled to a temperature of 20 ° C, cleaned from the remains of glass enamel, and again coated with a suspension of glass lubricant. Final stamping is carried out with heating up to 650 ° C.
Термоциклирование с нагревом до температуры ниже температуры полиморфного превращения и многократное покрытие стеклосмазкой наноструктурной заготовки позволяет получить при удовлетворительной стойкости штампов оптимальную макро- и микроструктуру в штамповке с высоким комплексом физико-механических свойств.Thermocycling with heating to a temperature below the temperature of the polymorphic transformation and multiple coating with a glass lubricant of a nanostructured billet makes it possible to obtain optimum macro- and microstructure in stamping with a high complex of physicomechanical properties with satisfactory die life.
Как видно из таблицы, увеличивается временное сопротивление разрыву σв, условный предел текучести σ0,2 и относительное сужение ψ. Относительное удлинение δ уменьшается за счет упрочнения.As can be seen from the table, the tensile strength σ in increases, the conditional yield stress σ 0.2 and the relative narrowing ψ. The elongation δ decreases due to hardening.
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105266/02A RU2382686C2 (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys |
| PCT/RU2008/000688 WO2009102233A1 (en) | 2008-02-12 | 2008-11-06 | Method for pressing blanks made of nanostructural titanium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105266/02A RU2382686C2 (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008105266A RU2008105266A (en) | 2009-08-20 |
| RU2382686C2 true RU2382686C2 (en) | 2010-02-27 |
Family
ID=40957150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008105266/02A RU2382686C2 (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2382686C2 (en) |
| WO (1) | WO2009102233A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2562186C1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Procedure for production of deformable blank out of titanium alloy |
| RU2583551C2 (en) * | 2014-05-16 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Мединструмент" (АО "СКТБ "Мединструмент") | Method of production of ultrafine-grained titanium work pieces |
| RU2707006C1 (en) * | 2019-07-22 | 2019-11-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of forging workpieces with ultra-fine-grained structure of two-phase titanium alloys |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11111552B2 (en) | 2013-11-12 | 2021-09-07 | Ati Properties Llc | Methods for processing metal alloys |
| US10094003B2 (en) | 2015-01-12 | 2018-10-09 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
| US12344918B2 (en) | 2023-07-12 | 2025-07-01 | Ati Properties Llc | Titanium alloys |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3635068A (en) * | 1969-05-07 | 1972-01-18 | Iit Res Inst | Hot forming of titanium and titanium alloys |
| RU2189883C1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-09-27 | Камский политехнический институт | Method for structure formation of metals at intensive plastic deformation and apparatus for performing the same |
| US20040089380A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-13 | Woodfield Andrew Philip | Method for fabricating an article of an alpha-beta titanium alloy by forging |
| RU2246556C1 (en) * | 2004-01-22 | 2005-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method for production of strained feed from titanium-based alloy and product made from the same |
| RU2277992C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-06-20 | Риф Гайзуллович Баймурзин | Fine-grain structure blank producing method |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU956610A1 (en) * | 1980-11-04 | 1982-09-07 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | Method for heat treating two-phase titanium alloys |
| US4600449A (en) * | 1984-01-19 | 1986-07-15 | Sundstrand Data Control, Inc. | Titanium alloy (15V-3Cr-3Sn-3Al) for aircraft data recorder |
| US4680063A (en) * | 1986-08-13 | 1987-07-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method for refining microstructures of titanium ingot metallurgy articles |
| RU2229952C1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | Method for forming blanks of titanium alloys |
| RU2237109C1 (en) * | 2003-05-05 | 2004-09-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Method for producing of ultra fine-grained titanium blanks |
-
2008
- 2008-02-12 RU RU2008105266/02A patent/RU2382686C2/en active
- 2008-11-06 WO PCT/RU2008/000688 patent/WO2009102233A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3635068A (en) * | 1969-05-07 | 1972-01-18 | Iit Res Inst | Hot forming of titanium and titanium alloys |
| RU2189883C1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-09-27 | Камский политехнический институт | Method for structure formation of metals at intensive plastic deformation and apparatus for performing the same |
| US20040089380A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-13 | Woodfield Andrew Philip | Method for fabricating an article of an alpha-beta titanium alloy by forging |
| RU2246556C1 (en) * | 2004-01-22 | 2005-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method for production of strained feed from titanium-based alloy and product made from the same |
| RU2277992C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-06-20 | Риф Гайзуллович Баймурзин | Fine-grain structure blank producing method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2562186C1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Procedure for production of deformable blank out of titanium alloy |
| RU2583551C2 (en) * | 2014-05-16 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Мединструмент" (АО "СКТБ "Мединструмент") | Method of production of ultrafine-grained titanium work pieces |
| RU2707006C1 (en) * | 2019-07-22 | 2019-11-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of forging workpieces with ultra-fine-grained structure of two-phase titanium alloys |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009102233A1 (en) | 2009-08-20 |
| RU2008105266A (en) | 2009-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2364660C1 (en) | Method of manufacturing ufg sections from titanium alloys | |
| JP6386599B2 (en) | Alpha / beta titanium alloy processing | |
| CN103189530B (en) | Processing routes for titanium and titanium alloys | |
| CN102896267B (en) | Isothermal forging method of TC17 titanium alloy disc-shaped forge piece | |
| RU2382686C2 (en) | Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys | |
| US20170081751A1 (en) | Method for producing a preform from an alpha+gamma titanium aluminide alloy for producing a component with high load-bearing capacity for piston engines and gas turbines, in particular aircraft engines | |
| RU2441097C1 (en) | Method of producing deformed parts from pseudo-beta-titanium alloys | |
| CN109482796B (en) | Beta forging and heat treatment method of TC4 titanium alloy disc forging | |
| CN101758159A (en) | Near isothermal forging method for whole titanium alloy disc shaft forgeable piece | |
| CN101480689A (en) | Near-isothermal forging method of two-phase titanium alloy disc forging | |
| JP6079294B2 (en) | Free forging method of Ni-base heat-resistant alloy member | |
| CN113102546A (en) | GH4202 nickel-based high-temperature alloy pipe and preparation method thereof | |
| CN105734473A (en) | Isothermal forging structure control method of TC17 titanium alloy | |
| JP2014161861A5 (en) | ||
| CN105970129B (en) | One kind eliminates the anisotropic low stress manufacturing process of 2A12 aluminum alloy forge pieces | |
| RU2525961C1 (en) | Fording of blades from two-phase titanium alloy | |
| RU2468114C1 (en) | Method to produce superplastic sheet from aluminium alloy of aluminium-lithium-magnesium system | |
| CN106391958A (en) | Method for manufacturing TC4 large-sized titanium alloy inclined tube-type die forged piece | |
| GB2457998A (en) | A method of working titanium alloys | |
| RU2707006C1 (en) | Method of forging workpieces with ultra-fine-grained structure of two-phase titanium alloys | |
| CN105603347A (en) | Method for obtaining tri-state texture in titanium alloy near-isothermal local loading forming process | |
| RU2229952C1 (en) | Method for forming blanks of titanium alloys | |
| RU2761398C1 (en) | Method for processing rods made of ortho-titanium alloys for producing blades of a gas turbine engine compressor | |
| RU2790704C9 (en) | Method for manufacturing gas turbine engine blades from alloy based on orthorhombic titanium aluminide | |
| RU2790704C1 (en) | Method for manufacturing gas turbine engine blades from deformed blanks of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |