Способ получения изделий из гранул жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению изделий из жаропрочных никелевых сплавов, использующихся для авиационного и энерготехнического назначения. Гранулы получают центробежным плазменным распылением вращающейся заготовки со скоростью вращения, определяемой по формуле n=2,15·10⁶(х₁+х₂), где n - число оборотов заготовки, об/мин; x₁ - минимальный размер гранул годной фракции, мкм; х₂ - максимальный размер гранул годной фракции, мкм. Затем проводят рассев, на который подают массу гранул, определяемую по формуле G_p=G_г/Q_max, где G_p - предельно минимальная масса исходных гранул с оптимальным фракционным составом, предназначенная для рассева, кг; G_г - требуемая масса гранул с заданным фракционным составом, получаемая после рассева, кг; Q_max - рассчитанный максимальный выход годного при рассеве. Полученную массу гранул очищают от включений, засыпают в капсулу и подвергают изостатическому прессованию с получением изделия. Способ позволяет получить требуемую массу гранул заданного фракционного состава из предельно минимальной массы исходных гранул, что приводит к экономии металла при получении изделия.

 

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении изделий из гранул для авиационного и энергетического назначения.

Известен способ получения изделий из гранул жаропрочного никелевого сплава, включающий центробежное плазменное распыление вращающейся заготовки, разделение гранул по крупности на вибросите, очистку массы гранул от включений, засыпку ее в капсулу и горячее изостатическое прессование гранул в капсуле ("Исследование процесса получения и физико-механической обработки порошков (гранул) жаропрочных никелевых сплавов". Авторы Кошелев В.Я., Кошелев В.И., Технология легких сплавов, №6, 1996 г.).

Недостатком этого способа является низкий выход годных гранул и, как следствие, низкий выход годных изделий.

Известен также способ получения изделий из гранул жаропрочных никелевых сплавов, включающий центробежное плазменное распыление вращающейся заготовки, отсев крупной фракции гранул на вибросите, очистку от неметаллических включений, засыпку гранул в капсулу и последующее прессование ("Некоторые вопросы теории получения гранул жаропрочных никелевых сплавов и производства их для изготовления деталей ГТД", авторы Кошелев В.Я., Мусиенко В.Т. Сборник "Обработка легких и специальных сплавов", ВИЛС, Москва, 1996 г., стр.409), прототип.

Недостатком этого способа является низкий выход годных гранул и, как следствие, низкий выход годных изделий и высокая их стоимость.

Предлагаемый способ получения изделий из гранул жаропрочных никелевых сплавов включает центробежное плазменное распыление вращающейся заготовки со скоростью, определяемой по формуле

где n - число оборотов вращающейся заготовки, об/мин;

x₁ - минимальный размер гранул годной фракции, мкм;

x₂ - максимальный размер гранул годной фракции, мкм,

рассев массы гранул, определяемой по формуле

где G_p - предельно минимальная масса исходных гранул с оптимальным фракционным составом, предназначенная для рассева, кг;

G_г - требуемая масса гранул с заданным фракционным составом, получаемая после рассева, кг;

Q_max - максимальный выход годного при рассеве, определяемый по формуле

где S - среднее квадратическое отклонение размера исходных гранул, определяемое из паспортных данных на установку получения гранул или устанавливаемое по результатам предварительных исследований, мкм;

h - среднее квадратическое отклонение размера ячеек, определяемое из паспортных данных на ситовые полотна, мкм;

x₁ - минимальный размер гранул годной фракции, мкм;

x₂ - максимальный размер гранул годной фракции, мкм, очистку массы гранул годной фракции от включений, засыпку ее в капсулу и последующее горячее изостатическое прессование.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что центробежное плазменное распыление вращающейся заготовки ведут со скоростью вращения, определяемой по формуле

где n - число оборотов вращающейся заготовки, об/мин;

x₁ - минимальный размер гранул годной фракции, мкм;

x₂ - максимальный размер гранул годной фракции, мкм,

а на рассев подают массу гранул, определяемую по формуле

где G_p - предельно минимальная масса исходных гранул с оптимальным фракционным составом, предназначенная для рассева, кг;

G_г - требуемая масса гранул с заданным фракционным составом, получаемая после рассева, кг;

Q_max - максимальный выход годного при рассеве, определяемый по формуле

где S - среднее квадратическое отклонение размера исходных гранул, определяемое из паспортных данных на установку получения гранул или устанавливаемое по результатам предварительных исследований, мкм;

h - среднее квадратическое отклонение размера ячеек, определяемое из паспортных данных на ситовые полотна, мкм;

x₁ - минимальный размер гранул годной фракции, мкм;

x₂ - максимальный размер гранул годной фракции, мкм.

Технический результат - получение требуемой массы гранул заданного фракционного состава из предельно минимальной массы исходных гранул оптимального фракционного состава, и как следствие, экономия металла, снижение стоимости изделия.

Предлагаемый способ позволяет получить требуемую массу гранул заданного фракционного состава за счет рассева предельно минимальной исходной массы гранул оптимального фракционного состава, и как следствие, снизить расход дорогостоящего металла и стоимости изделия из него.

Пример

Изготавливали 8 дисков из гранул жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП. Для изготовления каждого диска требуется засыпать в капсулу 100 кг гранул с заданным фракционным составом от 50 до 140 мкм.

Брали 50 заготовок по 24 кг каждая. Распыляли заготовки на установке центробежного распыления - УЦР-4 при скорости вращения заготовки 11316 об/мин, вычисленной по предлагаемой формуле. Получали массу гранул с оптимальным фракционным составом.

Для изготовления 8 дисков требуется масса гранул заданной годной фракции весом - 800 кг, которую получали при рассеве отобранной из гранул после УЦР-4 предельно минимальной исходной массы в 959 кг, определенной по предлагаемой формуле. Затем проводили очистку массы гранул от включений, засыпку ее в 8 капсул и осуществляли горячее изостатическое прессование. Получили 8 дисков при расходе массы гранул 959 кг.

Изготавливали 8 дисков по способу-прототипу, при котором расход исходной массы гранул был равен 978 кг. Экономия металла составила 19 кг.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления изделий из гранул позволяет снизить расход металла на ˜2% и уменьшить соответственно стоимость полученного диска.

Способ получения изделий из гранул жаропрочных никелевых сплавов, включающий получение гранул методом центробежного плазменного распыления вращающейся заготовки, рассев гранул, очистку массы гранул от включений, засыпку гранул в капсулу и последующее изостатическое прессование, отличающийся тем, что распыление заготовки ведут со скоростью вращения, определяемой по формуле

где n - число оборотов вращающейся заготовки, об/мин;

х₁ - минимальный размер гранул годной фракции, мкм;

х₂ - максимальный размер гранул годной фракции, мкм,

а на рассев подают массу гранул, определяемую по формуле

где G_p - предельно минимальная масса исходных гранул с оптимальным фракционным составом, предназначенная для рассева, кг;

G_г - требуемая масса гранул с заданным фракционным составом, получаемая после рассева, кг;

Q_max - максимальный выход годного при рассеве, определяемый по формуле

где S - среднее квадратическое отклонение размера исходных гранул, определяемое из паспортных данных на установку получения гранул или устанавливаемое по результатам предварительных исследований, мкм;

h - среднее квадратическое отклонение размера ячеек, определяемое из паспортных данных на ситовые полотна, мкм;

х₁ - минимальный размер гранул годной фракции, мкм;

х₂ - максимальный размер гранул годной фракции, мкм.