Спосіб отримання виробів з гранульованих жароміцних нікелевих сплавів

 

Пропоноване винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до порошкової металургії жароміцних нікелевих сплавів, і може бути використане для виготовлення тяжелонагруженних деталей газотурбінних двигунів, що працюють при підвищених температурах.

Відомий спосіб отримання виробів з складнолегованих гранулируемих жароміцних нікелевих сплавів, що включає заповнення ними капсули (контейнера), гаряче изостатическое пресування (ГІП) капсули з гранулами з отриманням компакта (патент UA №2038193).

Недоліком цього способу є низький вихід придатного при отриманні виробів складної конфігурації за рахунок значних припусків, вимушено закладаються в геометричні розміри капсул. Необхідність їх зумовлена значними спотвореннями форми при ГІП, пов'язаними з неоднорідністю процесу ущільнення засипки в обсязі з капсулою складної конфігурації.

Відомий спосіб виготовлення виробів з гранулируемих жароміцних нікелевих сплавів, розкритий у патенті RU 2477670 від 20.03.2013 р. - прототип, що включає заповнення гранулами капсули, гаряче изостатическое пресування з отриманням заготовки в оболонці, механічну обробку напівфабрикату і последующполуфабриката по відношенню до готового виробу, пов'язані з неоднорідністю процесу ущільнення засипки в обсязі капсули складної конфігурації, наприклад типу «диск» з перемінним перетином (разнотолщинними елементами) його полотна, і, додатково, знижений якість металу компакта, пов'язане з природою формування неоднорідної структури і щільності засипки в капсулі при її заповненні.

Неоднорідність структури засипки по щільності при заповненні капсули гранулами формується у зв'язку з полидисперсностью гранул, що отримуються методом «PREP», та індивідуальними особливостями геометричної форми капсули.

Засипку, як випливає з опису прототипу, ведуть падаючим потоком гранул через отвір (або штуцер) в капсулі. При цьому в обсязі капсули відбувається закономірне поділ гранул по крупності. Найбільш дрібні частинки скупчуються по осі падаючого потоку гранул, а великі - по периметру (стаття: Вплив щільності засипки гранул жароміцних нікелевих сплавів на формозміну капсул при гарячому изостатическом пресуванні, журнал Технологія легких сплавів, т. 1, 2013, стор 27-33). Віброущільнення частково вирівнює склад і густина засипки за обсягом, але проблему не вирішує повністю. В результаті в капсулі, подготовленплотнении капсула піддається всебічному стиску, що, однак, не гарантує рівномірного ущільнення засипання і отримання компактного вироби, подібного капсулі за формою.

На спотворення форми капсули при ГІП вирішальний вплив роблять фактори неоднорідності, охарактеризовані вище.

На додаток до недоліків спотворення форми при ГІП, що тягнуть за собою в подальшому великий обсяг знімання металу при механічній обробці і, відповідно, великі припуски на розміри компактної заготовки, не досягається також і рівномірна структура і властивості металу заготовки, що призводить до необхідності знижувати рівень гарантованих механічних властивостей на кінцевому виробі.

З метою усунення зазначених вище недоліків пропонується спосіб отримання виробів з гранульованих жароміцних нікелевих сплавів, що включає заповнення, ущільнення і герметизацію гранул з їх дегазацією в капсулі, формування виробу шляхом гарячого ізостатичного пресування (ГІП) капсули в готовий виріб і термічну обробку виробу.

Запропонований спосіб відрізняється від відомого тим, що використовують капсулу сферичної форми, а перед ГІП капсулу нагрівають до придбання матеріалом капсули найбільшої пластичності і здійснюють її оса�одного на готовому виробі, підвищення рівня механічних властивостей матеріалу виробу.

Це досягається тим, що під заповнення, ущільнення і герметизацію використовують капсулу сферичної форми. При цьому забезпечують заповнення її обсягу без утворення порожнин, т. к. кулю, наприклад, не має застійних зон для затікання засипки гранул. Наступним формуванням капсули, шляхом її нагрівання до придбання матеріалом капсули найбільшої пластичності і пресуванням у пресі, надають їй форму готового виробу з припусками на деформацію при подальшому гарячому изостатическом ущільненні капсули.

В результаті цих операцій досягається, по-перше, рівномірна за обсягом капсули густина засипки за рахунок перерозподілу і додаткового ущільнення її під дією зусилля пресування, по-друге, в результаті зсувних деформацій між частинками при їх «протягом» під дією зусиль пресування відбувається перерозподіл фракцій за обсягом капсули і активація поверхні гранул. В результаті при ГІП забезпечується більш сприятливе протікання процесів дифузійного зрощування гранул між собою. Це, в кінцевому підсумку, сприяє формуванню більш досконалої структури металу компакта і підвищених мехжаропрочного сплаву ВВ750П для газотурбінних двигунів. У відповідності з запропонованим способом технологічний маршрут виготовлення заготовок дисків типу ДП517, ДП583, ДП584 включав наступні операції:

- отримання гранул з сплаву ВВ750П методом плазмової плавки і відцентрового розпилення заготовок ⌀ 80 мм, довжиною 700 мм, з частотою обертання при розпиленні 16000 хв-1;

- розсів отриманих гранул на фракції - 100 мкм;

- дегазацію, заповнення, ущільнення гранул в капсулах сферичної форми з діаметром внутрішньої порожнини сфери, відповідно, для виробу:

- ДП517, склала ⌀ 303 мм;

- ДП583 - ⌀ 327 мм;

- ДП584 - ⌀ 251 мм;

- герметизацію зазначених капсул у вакуумі при Рост~10-4шляхом заварки електронним променем горловин капсул, через які вони заповнювалися гранулами;

- нагрівання капсул до температури 950°С і осідання їх на пресі шайби з розмірами під заготовки:

- ДП517 діаметром ⌀ 592 мм; товщиною 43 мм;

- ДП583 - ⌀ 501 мм; - 75 мм;

- ДП584 - ⌀ 399 мм; - 54 мм;

- гаряче изостатическое пресування шайб з отриманням компактів з розмірами:

- ДП517 діаметром ⌀ 550 мм; товщиною 40 мм;

- ДП583 - ⌀ 465 мм; - 70 мм;

- ДП584 - ⌀ 370 мм; - 50 мм;

- механічна обробка компактів до готового виробу з габаритами розмірів:

- ДП517 диамеючающая загартування і старіння за стандартним регламентів для сплаву ВВ750П.

В таблиці 1 наведено порівняльні дані по виходах придатного на виробах, отриманих як за пропонованою технологією, так і за відомим способом, в якому використовувалися стандартні конфігурації капсули під дані типорозміри дисків.

Як видно з даних, наведених в таблиці 1, вихід придатного за пропонованим способом на 5-20% виявляється вище, чим по відомому в залежності від конфігурації (типорозміру) готового виробу.

У таблиці 2 наведено порівняльні дані по механічним властивостям, отриманим на заготовках за пропонованим способом і відомому способу-прототипу з гранул сплаву ВВ-750П.

Дані таблиці 2 вказують на істотне підвищення найбільш важливих механічних властивостей матеріалу заготовок, отриманих запропонованим способом.

Спосіб отримання виробів з гранульованих жароміцних нікелевих сплавів, що включає заповнення, ущільнення і герметизацію гранул з їх дегазацією в капсулі, формування виробу шляхом гарячого ізостатичного пресування (ГІП) капсули в готовий виріб і термічну обробку виробу, який відрізняється тим, що використовують капсулу сферичної форми, а перед �рессованием на розміри з припусками на ГІП.



 

Схожі патенти:

Пристрій пресування для обробки субстанцій

Винаходи належать до обробки гарячим ізостатичним пресуванням летких або пилеобразующих субстанцій. Субстанцію поміщають в контейнер, який розміщують в топковій камері пристрою пресування. Топкова камера встановлена всередині резервуара високого тиску, що має верхню і нижню кришки. Робоче середовище пресування завантажують в резервуар високого тиску і підвищують тиск у ньому до встановленої величини. Робочу середу, яка випливає з топкової камери, перед контактом з резервуаром високого тиску пропускають по направляючому каналу через щонайменше один модуль уловлювання субстанції. Направляючий канал являє собою частину петлі зовнішнього охолодження. В результаті забезпечується безпечна обробка субстанцій. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 4 іл.

Спосіб з'єднання верхньої поперечки гідравлічного преса з робочим циліндром

Винахід відноситься до області прессостроения і може бути використано при проектуванні нових і модернізації існуючих гідравлічних пресів. При з'єднанні верхньої поперечки гідравлічного преса з його робочим циліндром посадочні пояски циліндра з'єднують з розточка, виконаними на верхній поперечині. Опорний фланець робочого циліндра пов'язують з нижньою поверхнею верхньої поперечки шляхом натягу шпильок через притискне кільце. Найближчий до опорного фланця посадочний поясочок робочого циліндра з'єднують з розточенням верхньої поперечки по посадці з натягом. Інші посадочні пояски з'єднують з розточка поперечки з зазором. Величина зазору дорівнює або перевищує величину пружної деформації робочого циліндра при його навантаженні. В результаті забезпечується зменшення зносу спряжених поверхонь опорного фланця робочого циліндра і верхньої поперечки. 1 іл.

Обжимний модуль для просочених провідникових стрижнів великогабаритних електричних машин і обжимний механізм, обладнаний таким обтискним модулем

Винахід відноситься до технологічної оснастки для пресування і затвердіння просочених провідникових стрижнів, що використовуються у великогабаритних електричних машинах, наприклад гидрогенераторах. Обжимний модуль обтискного механізму для пресування стрижнів містить перше і друге обтискні пристрою. Перше обжимное пристрій складається з каркасу з горизонтальним ділянкою підстави, двома зовнішніми ребрами і щонайменше з одним закриває вузлом для прикладання зусилля обтиску. Друге обжимное пристрій складається з поперечки щонайменше з одним закриває вузлом для прикладання зусилля обтиску. Напрямки впливів зусиль обтиску, прикладених першим і другим обтискними пристроями, перпендикулярні один одному. Щонайменше один закриває вузол має корпус і рухливий обжимний поршень. Останній виконаний з різьбовим отвором, в якому встановлений болт, що забезпечує осьове переміщення обтискного поршня і його висування з корпусу. В результаті забезпечується зниження трудовитрат при здійсненні пресування стрижнів і підвищується якість готових виробів. 2 н. і 21 з. п. ф-ли, 5 іл.

Гідравлічний багатоповерховий прес з механізмом підйому

Винаходи належать до обробному обладнанню, використовуваному в деревообробній промисловості для виготовлення і обробки деревних плит, фанери, шаруватих пластиків. Прес містить станину, нерухому платформу, робочі циліндри, рухливі верхню і нижню плити з розподільниками навантаження. Нижня плита розташована на плунжерах робочих циліндрів. Між рухомими плитами розміщені нагрівальні плити. У пресі передбачені пристрій стабілізації у вигляді розташованих на розподільнику навантаження верхньої плити опорних важелів з повзунами і два механізми підйому розподільника навантаження верхньої плити. Кожен механізм підйому виконаний у вигляді гідроциліндра підйому, встановленого штоком вгору на нижній перекладині, двох блоків з жолобами, рознесених уздовж двох поперечок нерухомої платформи над розподільником навантаження верхньої плити, і розташованого на блоках троса. Один кінець троса з'єднаний з сережкою розподільника навантаження верхньої плити. Другий кінець з'єднаний з наконечником штока гідроциліндра підйому. В результаті забезпечується підвищення надійності роботи преса і спрощення його конструкції. 2 н. з.п. ф-ли, 4 іл.

Вальцьовий прес з двома рухомими валками

Винахід відноситься до обладнання для ущільнення або пресування гранульованих матеріалів

Пристрій для установки преса

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використане для віброізоляції технологічного обладнання, верстатів, приладів

Система контролю ущільнення допомогою изостатических форм

Винахід відноситься до пресування порошків і може бути використане при виготовленні керамічної плитки

Машина для обробки відходів

Винахід відноситься до обробки відходів з допомогою механічно впливає на відходи робочого органу

Спосіб захисту поверхні виливків турбінних лопаток при термічній обробці

Винахід відноситься до термічної обробки турбінних лопаток, переважно виконаних з жаростійких сплавів на основі нікелю. Спосіб включає нанесення захисного покриття на поверхню виливків лопаток і їх подальше гаряче изостатическое пресування (ГІП). Перед нанесенням захисного покриття на поверхню виливків лопаток наносять щонайменше один шар кераміки на основі тугоплавких оксидів товщиною 0,1-2,0 мм з температурою плавлення щонайменше на 50°С вище температури ліквідусу сплаву виливків лопаток. В якості захисного покриття використовують жаростійке металеве покриття з товщиною шару 15-200 мкм. Захисне покриття може бути виконано з матеріалу, вибраного з групи, що включає жаростійкий нікелевий сплав, титан, хром. ГІП може бути виконано до видалення керамічного стрижня, формує внутрішню порожнину виливків лопаток. Внутрішня порожнина виливків лопаток перед проведенням ГІП може бути заповнена керамічним порошком з температурою плавлення щонайменше на 50°С вище температури ліквідусу сплаву виливків лопаток. Забезпечується виключення утворення зміненого шару біля зовнішньої поверхні лопаток, що містить виділення топологичес

Спосіб отримання порошкового матеріалу на основі титану

Винахід відноситься до галузі порошкової металургії. Готують суміш, що містить не більш як 65 мас.% порошку, отриманого методом плазмового розпилення титанового сплаву ВТ-22, не менше 30 мас.% суміші технічних порошків титану ПТМ і нікелю ПНК, взятих у співвідношенні 1:1, 3-5 мас.% отриманого електролізом порошку міді ПМС-1 фракції менше 50 мкм. Отриману суміш пресують при тиску 800-1000 МПа, а потім проводять спікання у вакуумі при температурі не менше 900°C більше 1 години. Забезпечується отримання матеріалу на основі титану, що володіє високою міцністю. 1 табл., 1 пр.

Вдосконалений зовнішній охолоджуючий контур

Винахід відноситься до обробки виробів гарячим пресуванням, зокрема гарячим ізостатичним пресуванням. Пристрій для гарячого пресування включає в себе посудину високого тиску і розташовану усередині нього пічну камеру для розміщення оброблюваних виробів. Щонайменше один направляючий канал, сполучені з пічної камерою, утворює зовнішній охолоджуючий контур, при цьому робоче середовище на ділянці зовнішнього охолоджуючого контуру спрямовується таким чином, що вона проходить поблизу стінок посудини високого тиску і верхнього торцевого закриває пристрої перед тим, як повторно потрапити в пічну камеру. Забезпечується швидке рівномірне охолодження оброблюваного виробу і робочого середовища під час гарячого ізостатичного пресування. 5 з.п. ф-ли, 7 іл.

Пристрій пресування для обробки субстанцій

Винаходи належать до обробки гарячим ізостатичним пресуванням летких або пилеобразующих субстанцій. Субстанцію поміщають в контейнер, який розміщують в топковій камері пристрою пресування. Топкова камера встановлена всередині резервуара високого тиску, що має верхню і нижню кришки. Робоче середовище пресування завантажують в резервуар високого тиску і підвищують тиск у ньому до встановленої величини. Робочу середу, яка випливає з топкової камери, перед контактом з резервуаром високого тиску пропускають по направляючому каналу через щонайменше один модуль уловлювання субстанції. Направляючий канал являє собою частину петлі зовнішнього охолодження. В результаті забезпечується безпечна обробка субстанцій. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 4 іл.

Камера високого тиску і спосіб охолодження камери високого тиску

Даний винахід відноситься до обробки виробів гарячим пресуванням, переважно гарячим ізостатичним пресуванням. Пресове пристрій містить топкову камеру, розташовану всередині камери високого тиску пристрою і оточену теплоізоляційним кожухом. Під топкової камерою розміщений нижній ізолюючий ділянку. Для циркуляції робочої середовища під тиском в топковій камері призначений вентилятор з регульованим числом обертів. У пристрої передбачений щонайменше один живильний канал з випуском. Вказаний канал забезпечує з'єднання між зоною під нижнім ізолюючим ділянкою і впуском вентилятора для змішування потоку із зазначеної зони з потоком в каналі над нижнім ізолюючим ділянкою і нижче топкової камери. При цьому забезпечена можливість регулювання зазначеного змішаного потоку шляхом коригування кількості обертів вентилятора. В результаті забезпечується можливість точного регулювання температури робочого середовища під тиском і швидкості її зміни. 2 н. і 10 з.п. ф-ли, 8 іл.

Нерівномірний циліндр

Винахід відноситься до обробки виробів гарячим пресуванням, зокрема гарячим ізостатичним пресуванням. Вузол пресування містить посудини високого тиску, який виконаний з нерівномірною товщиною стінки. Стінка посудини містить ділянки судини з більшою товщиною на верхньому і нижньому кінцевих ділянках і ділянки з меншою товщиною на центральному ділянці. Згідно з одним варіантом виконання співвідношення зовнішнього і внутрішнього діаметрів на центральному ділянці судини становить менше 1,2, зазвичай 1,1 або менше, переважно менш 1,07. Згідно з другим варіантом виконання співвідношення зовнішнього і внутрішнього діаметрів на центральному ділянці менше, ніж співвідношення товщин стінки на кінцевих ділянках та центральному ділянці. В результаті забезпечується можливість керованого, швидкого і рівномірного охолодження посудини високого тиску. 3 н. і 7 з.п. ф-ли, 7 іл.

Пристрій пресування

Винахід відноситься до області обробки виробів гарячим пресуванням. Пристрій для обробки містить посудини високого тиску, має пічну камеру і розташований під нею теплообмінник. Пічна камера містить теплоізольований кожух і піч. Між корпусних частиною і теплоізоляційним ділянкою теплоізольованого кожуха утворений направляючий прохід, призначений для спрямування робочого середовища під тиском. У кожусі передбачені щонайменше один перший впуск і щонайменше один другої впуск для пропускання робочого середовища під тиском в направляючий прохід. При цьому щонайменше один другої впуск розташований під теплообмінником у вертикальному напрямку і в напрямку потоку робочого середовища під тиском в спрямовуючий проході під час фази охолодження, а щонайменше один перший впуск розташований над теплообмінником. В результаті забезпечується швидке охолодження при низьких теплових навантаженнях на посудину високого тиску. 9 з.п. ф-ли, 8 іл.

Контейнер для гарячого ізостатичного пресування виробів з металевих порошків гранульованих

Винахід відноситься до порошкової металургії і може бути використане при виробництві заготовок дисків газотурбінних двигунів з гранульованих порошків жароміцних нікелевих сплавів. Контейнер для гарячого ізостатичного пресування виробів кільцевої форми з співвідношенням діаметра виробу до його товщині понад 10 містить корпус висотою, що не перевищує 0,7 його діаметра, і закладні елементи, розміщені в корпусі без жорсткого кріплення до його внутрішньої поверхні і з освітою, перпендикулярних осі контейнера формотворчих порожнин, які виконані із зовнішнім діаметром 1,12-1,15 від діаметра виробу і мають поверхню, відповідну конфігурації поверхні виробу. Забезпечується підвищення коефіцієнта використання металу. 1 пр., 3 іл.

Матеріал з високою стійкістю до зносу

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до отримання ледебуритних інструментальних сталей способом порошкової металургії. Спосіб отримання матеріалу з изотропними механічними властивостями, покращеною зносостійкістю та високим потенціалом загартування характеризується тим, що з ледебуритной інструментальної сталі методом порошкової металургії шляхом розпилення рідкої сталі азотом отримують порошок і гарячим ізостатичним пресуванням порошку отримують HIP-заготовку. Заготовку піддають високому відпалу при температурі вище 1100°C і щонайменше на 10°C нижче температури плавлення самої низкоплавкой фази структури стали протягом більше 12 годин з забезпеченням збільшення середнього розміру включень карбідної фази щонайменше на 65%, скруглення їх поверхні і гомогенізації матриці, а потім проводять поліпшення шляхом загартування з наступним відпуском. Матеріал має ізотропні механічні властивості і має у термічно покращеному стані частку карбідних фаз M6C - і MC-карбідів щонайменше 7,0 об.% при середньому розмірі включень карбідних фаз більше 2,8 мкм в матриці. Концентрація вуглецю в матриці становить від 0,45 до 0,75 мас.%. Матеріали характеризуються високою знос

Контейнер для пресування порошку для отримання заготівлі (варіанти) і спосіб поліпшення використання матеріалу під час гарячого ізостатичного пресування

Винахід відноситься до способу і контейнера формування заготовок з використанням гарячого ізостатичного пресування. Спосіб і контейнер забезпечують регулювання об'єму контейнера з отриманням заготовки заданої форми і розміру виходячи з обраної завантаження металевого порошку для контейнера. Вказаний контейнер виконаний з можливістю регулювання його кутів для усунення крайових ефектів і забезпечення додаткового контролю форми отримуваної заготовки. Використання винаходу виключає деформацію контейнера і втрати металевого порошку. 3 н. і 12 з.п. ф-ли, 4 іл.
Up!