Исследование, разработка и внедрение в производство технологических процессов квазиизотермической штамповки заготовок ответственных деталей из титановых сплавов

• Автор: Гутман, Семен Ефимович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
t. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Сущность и преимущества объемной штамповки в изотермических условиях
1.2. Особенности квазишотермической штамповки заготовок из титановых сплавов
1.2.1. Температура нагрева исходной заготовки больше температуры нагрева штампа.
1.2.2. Температура нагрева исходной заготовки меньше температуры нагрева штампа.
1.3. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА КВАЗИШОТЕРМИЧЕСКОЙ ШТАМПОВКИ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ЗАГОТОВКИ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ СЛУЧАЯ, КОГДА ТЕМПЕРАТУ РА НАГРЕВА ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ МЕНЬШЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА ШТ АМПОВ
2.1 .Изменение температуры полуфабриката в технологическом цикле изготовления
ШТЛМІТШАІ1ПОЙ ЗАІ (ШМЖИ
2.1.1. Остывание исходной заготовки при переносе ее от нагревательного устройства
к прессу
2.1.2. Нагревание исходной заготовки в триод от момента укладки ее в штамп до начала деформирования
2.1.3. Нагревание заготовки в процессе деформирования
2.2.Оптимизация скоростных и силовых параметров безоблойной штамповки
ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ЗАГОТОВКИ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА
2.2.1. Обратное выдавливание заготовки {начальный этап)
2.2.2. Заполнение угловых кольцевых полостей, образованных внутренним торцом пуансона и боковыми цилиндрическими поверхностями пуансона и.матрицы
2.2.3. Выдавливание металла в технологический зазор между пуансоном и матрицей (заключительный этап)
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ
3.1 .Влияние температурно-скоростных параметров на силовые характеристики- деформации СПЛАВА ВТ
3.2. Влияние температуры и времени нагрева на структуру сшава ВТ
3.3 .Определение степени заполнения металлом различных полостей штампа при
ФОРМООБРАЗОВАНИИ заготовки корпуса клапана
3.4. Оценка влияния условий деформирования на характер течения металла при
ФОРМООБРАЗОВАНИИ ЗАГОТОВКИ КОРПУСА КЛАПАНА
4. ОСВОЕНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КВАЗИИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ШТАМПОВКИ
4.1 .Модернизация нагревательного клока УИС-140 и гидравлического пресса де 2432,
РАЗРАБОТКА НАГРЕВАТЕЛЬНОГО БЛОКА УИС-
4.2.Технология квазишотермической штамповки заготовок корпусов искусственного
КЛАПАНА СЕРДЦА ИЗ СПЛАВА ВТ
4.3.Технология квазиизотермической штамповки заготовок рабочего колеса турбины ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ИЗ СПЛАВА 011 !
4.4.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ШТАМПОВКИ ЗАГОТОВОК КОРПУСОВ наручных часов из сплавов ОТ4-1 И ВТ
4.5.ЭФФККТИ»! КХЛЪ ІІРОЦІІЄСОВ ІОЇАЗИ ИЗОТЕРМ И ЧЕСКОЙ ШТАМПОВКИ ЗАІ «ТОНОК ИЗ ТИТА1 lOJîbfX СПЛАВОВ
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
6. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Расчет изменения температуры заготовки при переносе ее из
печи в установку
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Расчег изменения температуры заготовки от момента укладки
ее в штамп до начала деформации
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Расчет параметров деформирования
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Расчет параметров деформирования с учетом нарастания усилия
на нуанеоне
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Технический акт внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ б. Технический акт внедрения

Введение
Развитие современного машиностроения требует создания технологических процессов, обеспечивающих высокое качество продукции при минимальной ее себестоимости. Сказанное в значительной степени относится к заготовительному производству, на стадии которого решаются вопросы рационального использования конструкционных материалов и, н известной степени, закладываются свойства детали.
В настоящее время в технике все шире применяются сплавы на основе титана. Благодаря комплексу уникальных эксплуатационных характеристик (небольшая масса в сочетании с высокой удельной прочностью, жаропрочность, стойкость к агрессивным средам и др.) эти материалы находят распространение в авиации, космической технике, судостроении, нефтяной и химической промышленности. Титановые сплавы начинают широко использоваться в медицине, в частности, для изготовления протезов, вживляемых в человеческий организм.
Однако сплавы на основе титана являются весьма дорогими конструкционными материалами (продажная цена 1кг титанового сплава на мировом рынке сегодня превышает 15-20 И8Г)), что делает вопросы повышения эффективности технологий изготовления титановых изделий еще более актуальными.
Одним из видов заготовительного производства является горячая объемная штамповка. Оптимальная технология штамповки должна обеспечивать получение точных заготовок с малыми припусками на обработку резанием или без них, сокращение расхода металла на стадии превращения исходного полуфабриката в штампованную заготовку, а также требуемый уровень механических свойств металла. В то же время низкие технологические свойства титановых сплавов приводят к тому, что традиционная горячая штамповка, осуществляемая на молотах и прессах при значительной разнице в температурах нагрева исходной заготовки и штампа, не является рациональной для изготовления точных штампованных заготовок, поскольку сопряжена с высокими удельными усилиями деформирования, существенной неравномерностью структуры и свойств в объеме штампованного изделия, значительным расходом металла, низкой стойкостью штамповой оснастки. Штампованный полуфабрикат имеет, как правило, значительные допуски на размеры, напуски и припуски на обработку резанием, что приводит к большому объему механической обработки, а нередко и ручных

Анализ приведенных на рис.4 графиков показывает, что потери теплоты полуфабриката возрастают с увеличением температуры нагрева заготовки в печи и уменьшением ее объема; последнее связано с увеличением отношения площади поверхности заготовки к ее объему. Так например, температура заготовки 030 х 5 мм, нагретой до температуры 550 °С, за время переноса уменьшается на 64°С, а нагретой до 900 °С - на 143,8 °С. При этом температура заготовки 0 30 х 20 мм, нагретой до 900 °С, уменьшается на 5б,9°С. Температура более массивной заготовки 0 60 х 20 мм, нагретой до 900 °С, уменьшается всего на 33,6 °С.
Опыты по определению скорости охлаждения титановых заготовок, выполненные в работе [27], показали расхождение между расчетными и экспериментальными значениями менее 10%, что показывает корректность применяемой формулы.
2.1.2. Нагревание исходной заготовки в период от момента укладки ее в штамп до начала деформирования
Заготовка, уложенная в штамп, имеет конечную температуру 1-го этапа Т, =Т, .
На поверхности заготовки имеется расплавленный слой эмали толщиной приблизительно 0,1 мм. На контактной поверхности инструмента после выталкивания деформированной заготовки остается слой эмали не более 0,02 мм[33,5]. Считем, что в момент укладки заготовки между ней и инструментом присутствует слой эмали толщиной 0,12 мм.
Практика показывает, что заготовка, покрытая стекло-смазкой и уложенная в штамп (рис. 5,а), располагается на выталкивателе, при этом площадь контакта заготовки с выталкивателем составляет не более 15% от общей площади торца заготовки. Это значение было установлено после выталкивания заготовки, уложенной в штамп, но не деформированной. При этом на торце заготовки, обращенном к выталкивателю, оплавленное стекло темного цвета составляло приблизительно 85% площади, а на остальной контактной поверхности стекло, «оторванное» от торца выталкивателя, имело характерный более светлый оттенок.