Штамповка дисков
Потребности отечественного и зарубежного машиностроения в изделиях подобного типа для турбин и воздуходувок все время растут в связи с развитием энергетики. Горячая штамповка позволяет получить высококачественные поковки дисков с минимальными припусками; крупные диски штампуют на мощных прессах усилием в десятки тысяч тонн.
С целью снижения усилия штамповки широко применяют разработанный ЦНИИТ-машем метод секционной штамповки, которым штампуют поковки с отношением диаметра к толщине 6—18. Разновидностью метода является секционная двусторонняя штамповка. Заготовку деформируют центральными пуансонами а затем наружными. Первая стадия процесса подобна открытой двусторонней прошивке, а вторая и последующие — процессу осадки кольца. Секционная двусторонняя штамповка расширяет технологические возможности деформирования заготовок с отношением диаметра" к высоте 6—12. Для получения поковок с отношением этих размеров в пределах 15—18 данный метод предпочтительнее других. В СССР предложен способ секционной штамповки с обкатыванием. В некоторых случаях за рубежом применяют секционную штамповку с радиальными и секторными элементами и поворотным устройством на нижнем штампе пресса. Прокатка дисков. Для массового производства неответственных и некрупногабаритных деталей диски получают путем высокопроизводительного процесса прокатки. От стальной ленты, толщина которой больше, а ширина меньше, чем толщина и диаметр дисков, на гильотинных ножницах отрезают заготовки длиной, равной диаметру диска, и подвергают их горячей прокатке в поперечном направлении. При достижении толщины заготовки, равной толщине диска, ее ширина становится равной его диаметру. Затем из заготовки вырубают диск, при необходимости предусматривая и другие формообразующие операции. Ковка дисков. Процессы ковки продолжают занимать видное место в технологии получения крупногабаритных дисков из трудно-деформируёмых сталей и сплавов. Задача кузнечного передела состоит в подготовке структуры металла для последующей штамповки и обеспечения черновых заготовочных размеров поковки. Уплотнение металла в осевой зоне слитка, компактное расположение зоны осевой ликвации и измельчение дендритной структуры — вот основные цели, достигаемые в процессе ковки. На «Уралмаше» успешно применяют ковку дисков с удалением дефектной осевой зоны слитка. Вырубленную из нагретого слитка заготовку осаживают на сферических слитках, прошивают пустотелым прошиванием, удаляя в выдру металл осевой зоны. После подогрева полую заготовку протягивают на составной оправке для получения выпуклого внутреннего профиля. Затем заготовку осаживают кольцами: отверстие равномерно закрывается, а дефектный слой металла не превышает припуска под механическую обработку.
Развитию аналогичных способов ковки с удалением металла из осевой зоны слитка в нашей стране уделяют большое внимание. Один из этих способов осуществляют за пять переходов. Из слитка массой 52 т изготовили два диска. Слиток сбиллетировали, отрубили донную и прибыльную части; после подогрева его осадили и протянули для преобразования литой структуры в деформированную; на третьем переходе вторично осадили и прошили пустотелым прошивнем для удаления дефектной осевой зоны, разрубили вдоль оси отверстия и проковали обе полученные заготовки на квадратное сечение; четвертая операция предназначена для предварительного формообразования поковок; на пятой операции поковки осадили до требуемых размеров. Дальнейшее совершенствование такой технологии позволило получить диск массой 43 т.
Получение пластин. Главное направление совершенствования технологии производства пластин — устранение операции осадки и разработка мероприятий, позволяющих достичь эквивалентного повышения качества: применение поперечной разгонки для набора ширины пластины, предварительной прокатки на толстолистовом стане, создание специального инструмента для ковки под углом к оси слитка. Традиционной стали технология с максимальными обжатиями (до 25 %) и подачей, равной единице. Поперечная разгонка слитка в таком режиме позволяет получить пластину толщиной более 1000 мм и шириной, превышающей более чем в 2 раза диаметр исходного слитка, и создать общую уковку более 5,5.
С целью снижения анизотропии макроструктуры и механических свойств металла поковки пользуются подачей заготовки под острым углом к передней кромке бойка при протяжке. Протяжку осуществляют за несколько проходов, кантуя заготовку на 180° и осуществляя правку. Обжатия ведут четным числом проходов, соблюдая равенство величин обжатия в смежных проходах.
В настоящее время масса поковок пластин ограничена массой отливаемых слитков, технологические процессы и режимы деформирования обеспечивают выполнение самых высоких требований по качеству структуры и свойствам металла поковок.
