Деформационно-термические методы обработки сплавов.
|
Анализ состояния разработок и производства деталей теплонапряженных узлов ЖРД в ракетно-космической отрасли показал, что значительное повышение прочностных и усталостных характеристик сплавов с рабочими температурами в диапазоне от -253°C до 750°C при сохранении пластичности возможно при внедрении высокоэффективных деформационно-
термических методов формирования структурных состояний в полуфабрикатах из жаропрочных сплавов.
Достижение этих целей должно происходить за счет разработки и внедрения ресурсосберегающей технологии получения заготовок из жаропрочных сплавов.
Специалисты ООО «Комметпром», изучив опыт работы ОАО «ВИАМ», ОАО «Композит», ИПСМ РАН в этом направлении, приступили к формировании программы исследований и ее реализации.
Март 2010 г.
В связи со значительным интересом к работам ИПСМ РАН организовано совещание на ведущем предприятии-изготовителе ЖРД ОАО «НПО Энергомаш».
Члены делегации ИПСМ РАН г. Уфа во главе с генеральным директором Мулюковым Р.Р., заместитель генерального директора ООО «Комметпром» Кравцов С.Г. обсудили вопросы совершенствования технологии, применения методов изотермической деформации при производстве ЖРД с руководством и техническими специалистами ОАО «НПО Энергомаш».
|
|
|
Май 2010 г.
|
|
|
26.05.2010 г. на заседании рабочей группы по нанотехнологиям ФГУП «Центр им. Келдыша» заместителем генерального директора Кравцовым С.Г. представлен и защищен проект, в котором изложены основные направления работ в ООО «Комметпром», направленные на повышение прочностных характеристик, разработки и внедрения ресурсосберегающих технологий получения заготовок из жаропрочных сплавов.
В прениях проект одобрен представителями предприятий-изготовителей ЖРД Роскосмоса и рекомендован ФГУП «Центр им. Келдыша» на включение в «Федеральную космическую программу до 2020 г.».
|
|
|
Январь 2008 г. - ноябрь 2011 г.
Разработка деформационно-термических методов обработки сплава ЭК-61 на никелевой основе с целью повышения его механических свойств
Цель работы: изготовления заготовок из жаропрочного сплава ЭК-61 с регламентированной структурой методом изотермической деформации и последующей термической обработкой, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик деталей узлов ТНА РД171, и других изделий ракетной техники.
|
 |
|
 |
|
Задачи, поставленные перед ООО «Комметпром» заказчиком ОАО «Композит», выполнены:
- разработана новая технология изготовления заготовок для деталей турбонасосного агрегата двигательной установки РД171;
- проведена осадка поковки в изотермическом прессе, структура сплава – мелкозернистая;
- проведены режимы термической обработки заготовок;
- получено превышение механических свойств на 20-25 %.
|
|
 |
|
|
|
|
Технология характеризуется тем, что она включает в себя изотермическую деформацию за два перехода на прессе усилием 1600 т.с. в изотермическом блоке. Первый переход осуществляется в интервале температур 930-980°С со степенью деформации 30-35% и охлаждением с температуры деформации до 500-600°С в течение 1 ч., второй переход осуществляется в интервале температур 930-980°С со степенью деформации 50-60% и охлаждением с температуры деформации до 500-600°С в течение 3 ч.
|
|
|
Изотермическая деформация на прессе усилием 1600 т.с. в изотермическом блоке.
|
|
|
|
|
|
Поковка из сплав ЭК-61 после изотермической деформации.
|
|
|
|
|
ОАО «НПО Энергомаш» изготовлена из поковки с мелкозернистой структурой готовая деталь «Кольцо».
Результаты испытаний приведены в таблице ниже.
|
|
|
Разработка внедрена в производство, получен патент на изобретение.
Специалисты ООО «Комметпром» Вилкин С.Б., Кравцов С.Г, Лобанов Д.В. являются соавторами изобретения, оформленного в патенте RU 2464142 C1 ОАО «Композит».
|
 |
 |
|
Январь 2012 - август 2013 г.
Проведение исследований по определению реологических свойств жаропрочных сплавов на никелевой основе в условиях изотермической деформации.
При проведении изотермической деформации, нацеленной на получение регламентированной структуры на гидравлическом прессе, оснащенном изотермическим штамповым блоком и обеспечивающим требуемый уровень механических свойств, необходимо задать конкретные температурно-скоростные условия деформации.
В связи с новизной проводимой работы необходимы данные о взаимосвязи структуры сплавов ЭП700 (10Х15Н27Т3МР), ЭП202-ВД (ХН67МВТЮ), ЭК61-ИД (ХН58МБЮД), ЭП915-ИД (ХН43БМТЮ) с температурно-скоростными условиями деформации.
Цель настоящей работы: выбор оптимальных условий изотермической деформации на гидравлическом прессе за счет анализа базы данных о влиянии температуры, степени и скорости деформации на формирование структуры.
В качестве объекта исследования использовались кованые прутки из жаропрочных сплавов ЭП700 (10Х15Н27Т3МР), ЭП202-ВД (ХН67МВТЮ), ЭК61-ИД (ХН58МБЮД), ЭП915-ИД (ХН43БМТЮ).
Испытания проводились на комплексе Gleeble-3800.
|
|
|
| Общий вид комплекса Gleeble-3800. |
|
Испытываемые на модуле Hydrawedge испытательного комплекса Gleeble – 3800 образцы
а) до деформации б) после деформации
|
|
|
|
Схема проведения деформаций образцов жаропрочных сплавов. Изготовлено образцов – 235 шт. Проведены испытания – 225 шт.
|
|
Определены режимы, при которых процессы рекристаллизации проходят во всём объёме, структура сплава измельчается и состоит из мелких рекристаллизованных зерен.
|
|
|
|
|
Микроструктура исследуемого сплава ЭП700 в состоянии поставки без деформации (увеличение 50 крат)
|
Микроструктура исследуемого сплава ЭП700 после деформации по оптимальному режиму с полностью рекристализированной структурой (увеличение 50 крат)
|
|
Выводы:
1. Во всех исследованных образцах жаропрочных сплавов приложении внешней нагрузки при повышенных температурах запускает механизмы разупрочнения, связанные с процессами динамической рекристаллизации, степень проявления
которых зависит от температурно-деформационных условий.
2. Повышение температуры и степени, а также снижение скорости деформации обуславливает увеличение степени рекристаллизации. При этом наиболее значимыми факторами яваляется температура и степень деформации. По этой
причине при деформации образцов ряда сплавов при температуре 1150°С со степенью 60-70% формируется однородная мелкозернистая структура, состоящая из мелких, двойниковых зерен, размер которых составляет 10-15 мкм.
3. Создана база данных для программного комплекса DEFORM.
Результаты настоящего исследования:
- использованы при проведении изотермической деформации сплавов ЭП700 (10Х15Н27Т3МР), ЭП202-ВД (ХН67МВТЮ), ЭК61-ИД (ХН58МБЮД), ЭП915-ИД (ХН43БМТЮ).
- могут быть использованы при моделировании процессов в программном комплексе DEFORM.
|
|
|
|
