Ковка титана и татановых сплавов ОСТВ5Р 9325, ОСТ1 90107-73, ОСТ1 90000-70
Метод КОВКИ ЗАГОТОВКИ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА (ПТ3-В, 3М, ОТ4, ОТ4-1, ОТ4-0, ВТ1-0, ВТ6, ВТ5, ВТ8, ВТ9) И ЗАГОТОВКИ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ КОВКИ.
Этот метод призводства относится к области металлургии, а именно к способам ковки титановых сплавов и заготовкам, пригодным для ковки. Рассмотрим способ ковки заготовки из титанового сплава ПТ3В и заготовка из титанового сплава для ковки. Способ включает подготовку титана заготовки и ее ковку, при этом ковку заготовки ведут с обеспечением коэффициента механического упрочнения, равного 1,2 или менее, и разницы твердостей между центральной по толщине и близкой к поверхности зоны 60 или менее по шкале Викерса, при этом коэффициент механического упрочнения определяется как Hv(def)/Hv(ini), где Hv(ini) - твердость заготовки из титанового сплава перед ковкой, Hv(def) - твердость заготовки из титанового сплава при уковке 20%. Ковку титанового сплава можно проводить при скорости деформации от 2× 10-4 с-1 до 1 с-1, при одновременном сохранении соотношения (Т-400)° С Тm 900° С и 400° С Td 700° С, где Т (° С) - температура -фазового перехода титанового сплава, Тm (° С) - температура обрабатываемой заготовки, Td (° С) - температура штампа. Титановая Заготовка имеет коэффициент механического упрочнения 1, 2 или менее. Технический результат - это разработка способов ковки заготовок из титановых сплавов с целью получения наименьшего различия свойств материала. Это потребует меньшей окончательной обработки поверхности титановой заготовки после ковки, что обеспечит низкую чувствительность материала заготовки из титана к образованию трещин. Так же мы получим отличную обрабатываемость и благоприятные пластичность и усталостные свойства.
Данный метод относится к способу ковки заготовки из титанового сплава, а также к заготовке из титанового сплава для ковки. Благодаря отличным свойствам титан и титановые сплавы широко используются в химической промышленности, теплообменниках, самолетостроении и кораблестроении. Титановый сплав ВТ и ПТ имеет легкий вес и очень прочный, благодаря этому титановый сплав этого типа широко используется в различных областях техники. Но в целом все титановые сплавы имеют высокую чувствительность к образованию трещин. Сопротивление горячей деформации титановых сплавов также относительно высоко в диапазоне низких температур, именно поэтому необходимо работать с титановыми сплавами в диапазоне высоких температур. В рабочем процессе при ковке титана имеется несколько технических проблем: окисление поверхности и увеличение зерен в диапазоне более высоких температур, образование трещин, обусловленное хрупкостью -оболочки при понижении температуры. Интервал обработки титанового сплава является очень маленьким. В случае применения обычного процесса ковки титана в результе микроструктура отличается в зоне вблизи поверхности, где падение температуры вызывается контактом со штампом, и в средней по толщине части, где температура уменьшается медленно или температура повышается за счет адиабатического нагревания. Помимо этого, вблизи верхнего слоя работа в диапазоне низких температур часто приводит к образованию удлиненной микроструктуры, и работа внутри диапазона низких температур приводит к увеличению твердости, что приводит к ухудшению механических свойств и трудностей при механической обработе титана. С точки зрения технологического процесса изготовления многократное нагревание и повторная ковка являются неизбежными из-за узкого интервала обработки титана. К тому же ухудшение пластичности и усталостные свойства, также является проблемой, усложняющей процесс ковки титана. В случае сложной формы кованого изделия из титановых сплавов число повторных циклов нагревания и ковки должно быть ограничено. На основании выше сказанного можно сделать вывод, что узкий интервал обработки и необходимость шлифования после ковки приводит к повышению стоимости конечной продукции. В соответствии с этим изготовление титановых изделий связано с большой стоимостью выполняемых работ дополнительно к высокой стоимости материала.
Возможность использования в промышленных целях исключительных механических, физических и химических свойств титана, о которых говорилось, связана с его способностью подвергаться ковке, прокатке, прессованию, волочению, давильным операциям и т. д.
Ковка и прокатка, в процессе которых слиткам придают формутитановых болванок, титановых листов, титановых плит, титановых прутков и проволоки, считаются первичными операциями формоизменения. С другой стороны, гибка, прессование, глубокая вытяжка и выдавка, при которых эти стандартные полуфабрикаты подвергаются дальнейшей обработке, называются вторичными операциями формоизменения.
Первичные операции формоизменения титана могут выполняться на обычном оборудовании, применяемом для обработки стали, но с некоторым изменением технологии обработки. То же самое можно сказать и о вторичных операциях.
Открытые штампы. При получении черновой заготовки ковку обычно ведут в открытых штампах - плоских, V-образной формы и полукруглых. Плоские штампы используются при ковке преимущественно с целью получения плит или для придания круглым заготовкам многогранной формы. Последнее можно осуществить также при ковке заготовок круглого или квадратного сечения в V-образных штампах. Полукруглые или криволинейные штампы применяются для уменьшения диаметра круглых заготовок или для получения круглых заготовок из прутков других сечений.
Все методы ковки литого металла в открытых штампах приводят к запрессовке газовых раковин и пустот и разрушению литой структуры.
Титан успешно куется в открытых штампах с применением оборудования, принятого при ковке стали, но при более низких температурах и более высоком давлении. Более низкие температуры ковки гитана приводят к уменьшению загрязнения поверхности и предотвращают чрезмерный рост зерна, обеспечивая тем самым высокую пластичность кованой детали. Более низкие температуры требуют применения более высоких давлений для деформации металла.
Температура ковки титана лежит обычно в пределах 790- 1000° С, причем нагрев до 900° С практикуется для нелегированного титана, а более высокие температуры -для сплавов. Ковка при еще более низких температурах возможна в том случае, если оборудование может выдержать необходимые для деформации металла усилия.
Рекомендуется перед ковкой выдерживать титан при температуру около 650-700° С и нагревать его до температуры ковки лишь непосредственно перед деформацией.
Для очистки поверхности детали, получаемой ковкой в штампах, содержащих низкоплавкие материалы (свинец, кирксайт и др.), деталь необходимо подвергать травлению. В целях уменьшения остаточных напряжений штамповку рекомендуется нагреть до 650- 700° С и выдержать при этой температуре около получаса на каждые 25 мм ее толщины с последующим охлаждением на воздухе.
Обсадка. Обсадкой называется обработка в целях уменьшения сечения или придания конусности концу прутка или трубы. Эту операцию не следует смешивать с ковкой-вытяжкой в фигурных штампах. При обсадке два-четыре штампа требуемой формы устанавливаются на вращающейся головке, которая поворачивается синхронно с ударом молота. Обсадку титана следует производить при температурах 260-370° С.
Высадка. Для увеличения диаметра конца прутка или трубы применяется высадка. В этом процессе конец круглого прутка, установленного между двумя штампами определенной формы, подвергается ударному воздействию в направлении оси, в результате чего металл течет по направлению к штампам. Это вызывает боковое уширение и продольное сжатие заготовки. Требуемая форма высаживаемой части детали должна определяться формой штампов. Для титана операция высадки производится при температурах 425-540° С.
Холодная высадка головок деталей. Вполне оправдала себя холодная высадка головок заклепок, болтов и аналогичных видов крепежных деталей. Во избежание трещин в высаживаемой части при получении больших головок желателен предварительный нагрев заготовки до 260° С.
