CS272036B1

CS272036B1 - Method of isothermal forming of alloys

Info

Publication number: CS272036B1
Application number: CS89849A
Authority: CS
Inventors: Evzen Ing Csc Smrkovsky
Original assignee: Smrkovsky Evzen
Priority date: 1989-02-09
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1990-12-13
Also published as: CS84989A1

Abstract

Tvářeni slitin, zejména v superplaetlckóm etavu, umožňujíc! zpracováni i méně tvařitelných materiálů při současném zvýšení kvality výkovků a úspoře energie i materiálu, vhodné zvláště pro výrobu složitějších tvarů, tenkostěnných výztuži, chladicích žeber apod. Tvářený polotovar,1 předehřátý na tvářecí teplotu a zbavený okuji, ee vloži mezi lisovací nástroje umístěné v nádobě e roztaveným médiem,' ohřátým na tvářecí teplotu zpracovávané slitiny a provede se tvářecí operace. Polotovar se předehřeje bu3 před vloženim do ohřívacího média nebo přimo v něm.Forming of alloys, especially in the superplate stage, allowing processing of less formable materials while simultaneously increasing the quality of forgings and saving energy and material, especially suitable for the production of more complex shapes, thin-walled reinforcements, cooling fins, etc. The formed semi-finished product, preheated to the forming temperature and free from scale, is placed between pressing tools placed in a container with a molten medium heated to the forming temperature of the alloy being processed and the forming operation is performed. The semi-finished product is preheated either before being placed in the heating medium or directly in it.

Description

Vynález se týká izotermického způsobu tváření slitin, zejména tvářeni slitin v superplastickém stavu.The invention relates to an isothermal method for forming alloys, in particular for forming alloys in the superplastic state.

Optimální mikroetrukturu v celém objemu výkovku je možno vytvořit izotermickým tvářením. Přitom je výhodné, probíhá-li tváření podle zásad superplastické deformace. fThe optimal microetructure in the entire volume of the forging can be created by isothermal forming. In this case, it is advantageous if the forming takes place according to the principles of superplastic deformation. F

Obě technologie umožňuji ekonomickou výrobu eložitějších tvarů, při výskytu tenkostěnných výztuži,· chladicích žeber iapod. Zaručení optimálních tvářecích vlastností vyžaduje dokonalé řízeni celého procesu tváření, zejména dodržení optimální teploty, resp. teplotního intervalu tvářeni a rychlosti tvářeni. Dosavadní výroba i výzkum v této oblasti byly soustředěny vedle ohřevu nástroje na vysokou teplotu a její udržení, i na zajištění mazáni a omezeni teplotních změn během deformace. Významným požadavkem je v některých případech i ochrana povrchu tvářeného polotovaru proti oxidaci. Dodrženi tvářecích teplot v poměrně úzkém rozmezí je rovněž u některých slitin velmi důležité, neboť přetvářný odpor jednotlivých fázi je různý a může dojit k nehomogenní plastické deformaci,' k nestejnorodé mikro a makrostruktuře slitiny, která se obtížně odstraňuje i následujícím tepelným zpracováním. Naznačené problémy se v současné době řeší buč tvářením v ochranné atmosféře celého výrobního pracoviště, tj. stroje i nástroje, nebo tvářením polotovarů e ochrannými a mazacími povlaky, anebo kováním ve vakuové komoře. Tváření v ochranné atmosféře i kování ve vakuové komoře jsou způsoby málo operativní, provoz je náročný na pomocná zařízeni, a zařízeni je proto nákladné. Tvářeni polotovarů s ochrannými a mazacími povleky vyžaduje zařízeni pro povlakování a nezaručuje dokonalou ochranu proti oxidaci. Společnou nevýhodou uvedených řešeni pak je nemožné, popř. velmi obtížné zaručení teploty tvářeného materiálu i tvářecího nástroje v dostatečně úzkém rozmezí teplot,' které podmiňuje optimální podmínky tvářeni, jakost výrobku a životnost nástroje.Both technologies enable economical production of more complex shapes, in the presence of thin-walled reinforcements, · cooling fins and the like. Ensuring optimal forming properties requires perfect control of the entire forming process, especially maintaining the optimal temperature, resp. forming temperature range and forming speed. Previous production and research in this area have focused not only on heating the tool to a high temperature and maintaining it, but also on ensuring lubrication and limiting temperature changes during deformation. An important requirement is in some cases the protection of the surface of the formed semi-finished product against oxidation. Keeping the forming temperatures in a relatively narrow range is also very important for some alloys, as the deformation resistance of the individual phases is different and inhomogeneous plastic deformation, inhomogeneous micro and macrostructure of the alloy, which is difficult to remove even by subsequent heat treatment. The indicated problems are currently solved by forming in the protective atmosphere of the entire production workplace, ie machines and tools, or by forming semi-finished products with protective and lubricating coatings, or by forging in a vacuum chamber. Forming in a protective atmosphere and fittings in a vacuum chamber are inconvenient ways, the operation is demanding on auxiliary equipment, and the equipment is therefore expensive. Forming semi-finished products with protective and lubricating coatings requires coating equipment and does not guarantee perfect protection against oxidation. The common disadvantage of these solutions is then impossible, or. it is very difficult to guarantee the temperature of the formed material and the forming tool in a sufficiently narrow temperature range, which determines the optimal forming conditions, the quality of the product and the service life of the tool.

Uvedené nedostatky odstraňuje řešeni podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, žs se tvářený polotovar předehřeje na tvářecí teplotu a zbaví se okují, potom se vloží mezi lisovací formy umístěné v nádobě s roztaveným médiem ohřátým na tvářecí teplotu zpracovávané slitiny a provede se tvářecí operace. Předehřev tvářeného polotovaru se provede buč před jeho vložením do kapalného média,' nebo přímo v lázni s roztaveným ohřívacím médiem.The solution according to the invention eliminates these drawbacks by preheating the formed blank to the forming temperature and descaling it, then inserting it between molds placed in a vessel with molten medium heated to the forming temperature of the alloy being processed and performing the forming operation. The formed blank is preheated either before it is placed in the liquid medium or directly in a bath with molten heating medium.

Výhodou tohoto způsobu, tj. tváření v kapalném ochranném médiu, je prakticky stejná teplota nástroje i tvářeného materiálu. Kapalné ochranné médium zajišťuje dokonalý a rychlý přívod i odvod tepla detailů, jež jeou epolu ve styku,' zlepšuje tribologické poměry při relativním pohybu tvářeného polotovaru oproti nástroji, chrání nástroj i tvářený polotovar před oxidaci,' čímž zvyšuje životnost nástroje. V porovnání s technologiemi tvářeni v ochranné atmosféře celého výrobního pracoviště a tvářeni polotovarů s ochrannými a razícími povlaky jde o technologii, která umožňuje přistup do výrobního procesu. Řešení umožňuje proto i koncipování procesu tváření v lince, kdy i předehřev polotovaru probíhá kontinuálně již v kapalném ochranném médiu. V současné době existuje celá řada prostředků,¹ jež lze aplikovat při realizaci vynálezu v závislosti na jejích ceně a typu materiálu tvářeného polotovaru. 3ako kapalného média k ohřevu i k zabránění přístupu vzduchu lze užít podle teplot různé typy ekel, roztavených eolí,' kovů apod. Způsob tváření podle předmětného vynálezu umožňuje výrobu tenkostěnných výkovků v přesném provedení. Je podstatně snadněji realizovatelný než dosud používané způsoby, umožňuje zpracovávat i méně tvařitelné materiály. Další výhodou je úspora meziohřevů,· vyšší homogenita deformací, a tím 1 kvalita výkovků. Navíc nejsou ztráty v důsledku okují nebo opálu.The advantage of this method, i.e. forming in a liquid protective medium, is practically the same temperature of the tool and the formed material. The liquid protective medium ensures a perfect and fast supply and dissipation of heat of the details which are in contact, improves the tribological conditions in the relative movement of the molded blank relative to the tool, protects the tool and the molded blank from oxidation, thus increasing tool life. Compared to the technologies of forming in the protective atmosphere of the entire production workplace and forming of semi-finished products with protective and embossing coatings, this is a technology that allows access to the production process. The solution therefore also enables the design of the forming process in the line, where even the preheating of the semi-finished product takes place continuously already in the liquid protective medium. At present, there are a number of means ¹ which can be applied in the implementation of the invention depending on its price and the type of material of the formed blank. Depending on the temperature, various types of steel, molten oils, metals, etc. can be used as a liquid medium for heating as well as preventing the access of air. The forming method according to the present invention allows the production of thin-walled forgings in a precise design. It is considerably easier to implement than previously used methods, it allows to process even less formable materials. Another advantage is the saving of intermediate heaters, · higher homogeneity of deformations, and thus the quality of forgings. In addition, there are no losses due to scale or opal.

Způsob izotermického tváření slitin podle vynálezu je podrobněji objasněn v následujících příkladech:The process for isothermally forming the alloys according to the invention is illustrated in more detail in the following examples:

Příklad 1 .Example 1.

Součást z hliníkové slitiny o složeni 2,3 % hmot, mědi,' 1,7 % hmot, hořčíku.Aluminum alloy component with a composition of 2.3% by weight, copper, 1.7% by weight, magnesium.

CS 272036 Bl _f 1,1 % železa,' 1,2 % hmot, niklu, 0,Ό5 % hmot, titanu,¹ zbytek hliník byla ohřívána na teplotu 475 °C, při které byly experimentálně zjištěny optimální podmínky tvářeni. Tvářené nástroje i tvářený polotovar byly ohřátý v popuštěci soli typu AS 140, tj. směs * 45 % hmot, dusitanu sodného NaNOg, 10 % hmot, dusičřfanu sodného NaNC>₃ a 45 % hmot, dusíčfíanu draselného KNO₃, Ohřev nástrojů, polotovaru i vlastní tváření probíhalo v této roztavené soli,' ohřáté na tutéž teplotu, tj. 475 °C. Použitá rychlost deformace byla lO^s¹.CS 272036 B1 _f 1.1% iron, 1.2% by weight, nickel, 0.5% by weight, titanium, ¹ residue aluminum was heated to a temperature of 475 ° C, at which the optimal forming conditions were experimentally determined. Both the formed tools and the formed semi-finished product were heated in a tempering of AS 140 type salt, ie a mixture * 45% by weight, sodium nitrite NaNOg, 10% by weight, sodium nitrate NaNC> ₃ and 45% by weight, potassium nitrate KNO ₃ . the actual shaping took place in this molten salt, heated to the same temperature, i.e. 475 ° C. The strain rate used was 10 s ^-1 .

Příklad 2Example 2

Polotovar o hmotnosti 0,5 kg vyrobený ze slitiny na bázi titanu,' s obsahem 6 % hmot, hliníku a 4 % hmot, vanadu byl ohřát a tvářen při teplotě 880 °C. Ohřev i tvářeni se realizovaly v prostředí roztaveného tetraboritanu sodného,' rychlost deformace byla 1,4.10^-¼^-1.A 0.5 kg blank made of a titanium-based alloy containing 6% by weight of aluminum and 4% by weight of vanadium was heated and formed at 880 ° C. Heating and forming were performed in the environment of molten sodium tetraborate, the rate of deformation was 1.4.10 ^- ^-1 .

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A process for the isothermal forming of alloys, in particular the forming of alloys in the superplastic state, characterized in that the formed semi-finished product preheated to the forming temperature and descaled is inserted between molds placed in a vessel with molten liquid medium heated to the forming temperature of the alloy to be processed. the forming operation is performed,

2. The method according to item 1, ^1, characterized in that the formed blank is preheated before being introduced into the liquid medium.

3, The method according to item 1, characterized in that the preheating of the formed semi-finished product takes place in a bath with molten heating medium.