Способ изготовления труб из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к обработке давлением труднодеформируемых алюминиевых сплавов, например системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для деталей оборудования в атомном, авиационном и космическом машиностроении. Способ включает получение слитков, их гомогенизацию, резку на мерные заготовки, прошивку заготовок, механическую обработку их наружной поверхности, горячее прессование, закалку, правку и искусственное старение. После горячего прессования проводят дополнительно закалку, смягчающий отжиг и холодную прокатку с деформациями по диаметру в пределах 8-15% и по стенке - в пределах 40-60%. При этом смягчающий отжиг проводят при температуре 350-450°С в течение 0,5-1,5 часа с охлаждением в печи до 150°С, а затем на воздухе. Правку осуществляют на косовалковой трубоправильной машине с валками, снабженными полиуретановыми бандажами. Способ позволяет снизить металлоемкость изготовления готовых деталей. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области обработки давлением металлов и сплавов, а именно к способу получения труб из высокопрочных труднодеформируемых алюминиевых сплавов, например системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для деталей оборудования высокой степени надежности в атомном, авиационном и космическом машиностроении.

Способ получения труб должен обеспечивать требуемые свойства при высоких технико-экономических показателях производства: уменьшение брака по геометрическим параметрам, снижение металлоемкости при изготовлении.

Известны способы получения труб из алюминиевых сплавов типа В96Ц: Стадников Э.А., Варга И.И., Игуменов А.А., Бочкарев Н.В. Совершенствование технологии получения заготовок и прессованных профилей из сплава В96Ц1 (Технология легких сплавов-М.: Научно-технический сборник, ВИЛС, 1990, №9, с.27-30; патент Российской Федерации RU 2239503 С1). Способ включает приготовление сплава, выплавку слитка, гомогенизацию слитка, резку на мерные заготовки, прошивку заготовок, механическую обработку наружной поверхности заготовок, прессование, закалку, правку, старение. В дальнейшем трубы подвергают механической обработке наружной и внутренней поверхности до получения необходимых размеров готовой детали. Недостатком способа является низкий уровень пластических характеристик, высокая металлоемкость и большие трудозатраты при механической обработке.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения труб из алюминиевого сплава (патент Российской Федерации RU 2239503 С1), включающий:

- получение слитков из сплава системы Al-Zn-Mg-Cu,

- гомогенизацию слитков при температуре 440÷460°С,

- резку слитков на мерные заготовки,

- прошивку мерных заготовок, предварительно нагретых до температуры 360÷450°С,

- механическую обработку наружной поверхности прошитых заготовок,

- обратное прессование труб при температуре 360÷410°С со скоростью истечения 1,2÷2,5 м/мин.,

- закалку при температуре 465÷475°С,

- правку с остаточной степенью деформации 1,5÷2,5%,

- старение при температуре 130÷150°С.

Недостатками известного способа-прототипа являются:

1. Невозможность получения на существующем прессовом оборудовании тонкостенных труб (с толщиной стенки 3,0 мм и менее). Поэтому при изготовлении особо тонкостенных деталей механическая обработка прессованных труб приводит к очень высокому расходу металла.

2. Низкая точность геометрии труб: допускаемые отклонения по диаметру прессованных труб составляют от -0,2 до +1,8 мм при овальности до 1,5 мм, отклонение по толщине стенки от номинала доходит до +1,3 мм, что, например, для трубы с толщиной стенки 4,5 мм, изготавливаемой в серийном производстве, составляет почти 30%. Данный недостаток также способствует повышенному расходу металла и к тому же усложняет технологию при обработке труб резанием.

3. Правка прессованных труб методом линейного растяжения на растяжных машинах со степенью остаточной деформации 1,5÷2,5% позволяет исправить незначительную продольную кривизну, так как увеличение деформации одноосного растяжения труб из таких высокопрочных, труднообрабатываемых сплавов, как сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu, может привести к появлению трещин. В то же время исходная кривизна труб после закалки может превышать величину, исправляемую с помощью нормированных деформаций. Кроме того, правка методом линейного растяжения не снижает величины овальности труб.

4. Сравнительно низкий уровень пластических свойств, обусловленный довольно высокой степенью разнозернистости, характерной для микроструктуры сплава после прессования и последующей термообработки.

Технической задачей данного изобретения является создание способа получения тонкостенных, повышенной точности труб из высокопрочных труднодеформируемых алюминиевых сплавов, обеспечивающего сочетание высоких прочностных свойств с повышенным уровнем пластических характеристик металла при относительно низкой металлоемкости в процессе изготовления готовой детали.

Для решения поставленной задачи предложен способ изготовления тонкостенных труб из высокопрочных алюминиевых сплавов, включающий получение слитков сплава, их гомогенизацию, резку на мерные заготовки, прошивку заготовок, механическую обработку их наружной поверхности, горячее прессование и финишную термообработку в виде закалки и старения, который отличается тем, что после горячего прессования проводят дополнительно:

- закалку прессованных труб;

- смягчающий отжиг;

- холодную прокатку отожженных труб с деформациями по диаметру в пределах 8÷15%, по стенке в пределах 40÷60%.

Предпочтительно смягчающий отжиг проводить при температуре 350-450°С в течение 0,5-1,5 часа с охлаждением в печи до 150°С, а затем на воздухе.

Правку свежезакаленных холоднокатаных труб предпочтительно проводить на косовалковой трубоправильной машине с валками, снабженными полиуретановыми бандажами.

Проведение после горячего прессования дополнительной заявляемой термообработки и холодной прокатки в сочетании с последующей финишной стандартной термообработкой обеспечивает получение тонкостенных труб (толщина стенки 3,0 мм и менее), с меньшими (более чем в два раза) допусками по толщине стенки и диаметру. При этом трубы имеют более однородную мелкозернистую, в сравнении с горячепрессованными трубами, структуру металла, что обусловливает повышение пластичности материала при сохранении высоких прочностных свойств.

Правка в косовалковой трубоправильной машине с валками, снабженными полиуретановыми бандажами, позволяет в пределах упругих деформаций практически полностью исправить продольную кривизну и овальность труб и таким образом способствует получению еще более высокой точности размеров труб при значительном снижении уровня остаточных тангенциальных напряжений.

Пример осуществления

С целью практического осуществления изобретения в промышленных условиях изготовлены трубы из алюминиевого сплава системы Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Fe. Размеры труб следующие: диаметр 134,5 мм, толщина стенки 3,0 мм, длина 9,0÷11,0 м.

Проводили следующие операции:

- получение слитков диаметром 280,0 мм и длиной 5,0÷7,0 м;

- гомогенизация слитков;

- резка слитков диаметром 280,0 мм на мерные заготовки длиной 400,0÷600,0 мм;

- прошивка нагретых до температуры 360÷450°С заготовок на размер 275,0/148,0 мм;

механическая обработка наружной поверхности прошитых заготовок до получения после обточки шероховатости не более Rz 30 мкм;

- получение прессованных труб диаметром 148,0 мм и толщиной стенки 5,0÷6,0 мм;

закалка прессованных труб с нагревом в вертикальных печах с окислительной атмосферой до температуры 465°С, с выдержкой при этой температуре в течение 50 минут и охлаждением в воде комнатной температуры;

- правка труб на растяжных машинах типа ПРМ 1500;

- естественное старение;

- смягчающий отжиг труб по режиму: нагрев до температуры 405°С, выдержка в течение одного часа, охлаждение с печью до температуры 150°С, охлаждение на воздухе;

- холодная прокатка труб на стане ХПТ-250 по маршруту: 148,0×6,0→134,5×3,0 мм, со следующими параметрами:

деформация по диаметру - 9,1%,

деформация по толщине стенки - 50%;

- обезжиривание прокатанных труб с использованием моющего средства;

- закалка холоднокатаных труб с нагревом в вертикальных печах с окислительной атмосферой до температуры 470°С, с выдержкой при этой температуре в течение 50 минут и охлаждением в воде;

правка труб на косовалковой трубоправильной машине 7×700 с полиуретановыми валками со следующими режимами:

овализация поперечного сечения - 3,0÷3,5 мм,

прогиб между обоймами валков - 5,0÷6,0 мм;

- искусственное старение при температуре 135±3°С в течение 16 часов.

Определяли геометрические размеры и механические свойства труб. Для получения сравнительных данных исследовали трубы, полученные способом-прототипом. Полученные результаты приведены в таблице.

Геометрические размеры и свойства труб
№п/п Кривизна труб, мм/м Овальность труб, мм Разностенность труб, мм Механические свойства труб Толщина стенки, мм
Предел прочности, кгс/мм2 Условный предел текучести, кгс/мм2 Удлинение, %
1 0,1÷0,5 0,2÷0,6 0,06÷0,30 65÷69 62÷64 8,0÷14,0 3,0
2 0,7÷1,0 1,0÷1,5 1,3 68 64 9,0 5,8

Как видно из таблицы, предлагаемый способ (1) по сравнению с прототипом (2) позволил более чем в два раза повысить точность изготавливаемых труб и заметно улучшить пластические (и прочностные) свойства металла, при этом при изготовлении готовой детали расход металла сократился в 1,8 раза.

1. Способ изготовления тонкостенных труб из высокопрочных алюминиевых сплавов, включающий получение слитков, их гомогенизацию, резку на мерные заготовки, прошивку заготовок, механическую обработку их наружной поверхности, горячее прессование, закалку, правку и искусственное старение труб, отличающийся тем, что после горячего прессования перед закалкой, правкой и искусственным старением труб проводят дополнительно закалку, правку, естественное старение, смягчающий отжиг, а затем холодную прокатку с деформациями по диаметру в пределах 8-15% и по стенке - в пределах 40-60%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смягчающий отжиг проводят при температуре 350-450°С в течение 0,5-1,5 ч с охлаждением в печи до 150°С, а затем на воздухе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что правку осуществляют на косовалковой трубоправильной машине с валками, снабженными полиуретановыми бандажами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу производства холоднокатаных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов из сварных прямошовных передельных трубных заготовок, и может быть использовано при производстве холоднокатаных труб большого и среднего диаметров повышенной точности по стенке на станах ХПТ 250 и ХПТ 450.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства холоднокатаных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов из сварных прямошовных передельных трубных заготовок, и может быть использовано при производстве холоднокатаных труб большого и среднего диаметров повышенной точности по стенке на станах ХПТ 250 и ХПТ 450.

Изобретение относится к способу производства передельной трубной заготовки для прокатки холоднокатаных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов.
Изобретение относится к области машиностроения, точнее к трубопрокатному производству и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости горячекатаных труб вообще и насосно-компрессорных труб в частности.

Изобретение относится к трубному производству и может применяться при изготовлении бесшовных труб из - и псевдо- -титановых сплавов. .
Изобретение относится к способу производства чехловых шестигранных труб-заготовок из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива и может быть использовано при производстве шестигранных труб-заготовок "под ключ" размером 257±2×6 +1,75/-1,0×4300+80-20 мм и восстановлении отбракованных шестигранных заготовок после расточки, обточки и ремонта наружной поверхности по наружным дефектам прокатного происхождения.
Изобретение относится к способу производства слитков-заготовок электрошлаковым переплавом из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% и прокатки из них на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами труб для последующего передела их в шестигранные трубы-заготовки для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу подготовки кованых и непрерывно-литых заготовок (НЛЗ), слитков электрошлакового переплава (ЭШП), полых гильз-заготовок электрошлакового переплава к прокатке котельных труб по ТУ 14-3-460-2003, ТУ 14-3Р-55-2001 из сталей марок 20, 15ГС, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 10Х9МФБ-Ш, 12Х11В2МФ, 08Х16Н9М2, 12Х18Н12Т и 10Х13Г12БС2Н2Д2, а также полых гильз-заготовок электрошлакового переплава и полых центробежно-литых заготовок (ЦЛЗ) из труднодеформируемых марок стали и сплавов 10Х23Н18, 08Х17Н15М, 08Х20Н15С2, 08Х22Н6Т, 20Х25Н25ТЮ-Ш, 09Х14Н19Б2СР, ХН32Т, ХН78Т, ХН60ВТ, 06ХН28МДТ, ХНЗОМДБ, 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х10Н20Т2, 08Х10Н16Т2 и др., предназначенных для прокатки товарных бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами в трубы по ГОСТ 9940 и передельных для последующего переката на станах холодной прокатки в трубы по ГОСТ 9941.
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу прошивки слитков большого и среднего диаметров на станах поперечно-винтовой прокатки, и может быть осуществлено при производстве труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.
Изобретение относится к технике и технологии ремонта насосных штанг

Изобретение относится к области трубопрокатного производства, а точнее, к способам получения бесшовных труб большого диаметра в агрегатах со станом-расширителем
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства труб диаметром 90-150 мм из высокопрочных алюминиевых сплавов на основе системы Al-Zn-Mg-Cu, используемых в авиакосмической, газонефтяной и атомной промышленности

Изобретение относится к трубному производству, а именно к холодной прокатке труб из α- и псевдо-α-сплавов на основе титана. Способ изготовления холоднодеформированных труб из α- и псевдо-α-сплавов на основе титана включает выплавку слитка, ковку слитка в β- и α+β-области с окончанием ковки в α+β-области в промежуточную заготовку с уковом от 2 до 3, прошивку осуществляют при температуре на 30-50°C выше Тпп, многоконусными валками и оправкой с заданной геометрией с подачей воды в зону деформации, раскатку заготовки производят при температуре на 10-90°C ниже Тпп, правку трубной заготовки - при температуре 350-400°C, холодную прокатку производят с коэффициентом вытяжки 1,5-4,5 за несколько этапов, чередуя с проведением промежуточных отжигов при температуре, равной 600-750°C, и последующую термообработку на готовом размере при температуре 580÷650°C. Обеспечиваются высокие механические свойства получаемых труб, а также высокое качество поверхности труб. 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области прокатки трубных заготовок в трехвалковых станах винтовой прокатки. Способ включает профилирование заднего конца заготовки в виде усеченного конуса. Минимизация глубины утяжины на заднем конце заготовки и уменьшение количества дефектов на внутренней и наружной поверхности готовых труб обеспечивается за счет того, что профилирование заднего конца заготовки осуществляют инструментом деформации одновременно с обжатием последней на трехвалковом стане винтовой прокатки. Регламентированные направление и скорость перемещения инструмента деформации позволяет спрофилировать задний конец заготовки в виде усеченного конуса требуемых размеров. 7 ил.

Изобретение относится к производству бесшовных холоднокатаных труб размером 377×8-18 мм для объектов атомной энергетики из стали марки 08Х18Н10Т-Ш. Бесшовные холоднокатаные трубы размером 377×8-18 мм получают из слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 620×115×1750±25 мм с последующей прошивкой слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки. Затем осуществляют нагрев гильз-заготовок, их прошивку и раскатку в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 440 мм с вытяжкой μ=1,35 и подъемом по диаметру δ=3,18% в гильзы размером 650×вн.455×2840-2930 мм. Осуществляют прокатку гильз на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами с последующей механической обработкой - расточкой и обточкой их в передельные трубы размером 474×18, 474×20, 474×24, 474×26 мм и их прокатку на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 377×8-18 мм. В результате обеспечивается снижение шероховатости наружной и внутренней поверхностей труб, а также их стоимости. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к производству бесшовных холоднокатаных труб размером 426×8-10 мм. Производство труб осуществляют из передельных труб-заготовок размером 474×13×4700-5000 мм, полученных механической обработкой – расточкой и обточкой передельных горячекатаных труб размером 490×32×9400-10000 мм, прокатанных на ТПУ 8-16'' с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок ЭШП размером 650×вн.300×2100±50 мм. В результате обеспечивается снижение расхода металла, снижение шероховатости наружной и внутренней поверхностей и увеличение длины труб. 1 табл.

Изобретение относится к производству бесшовных холоднодеформированных труб размером 168,3×10,6×5000-10000 мм из коррозионно-стойкого сплава ХН30МДБ. Осуществляют отливку центробежно-литых заготовок размером 500×125×2600±50 мм, расточку центробежно-литых заготовок в механически обработанные заготовки размером 500×115×2600±50 мм, нагрев заготовок до температуры пластичности, прокатку на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы размером 325×45×7600-8000 мм. Осуществляют порезку передельных горячекатаных труб на трубы равной длины, расточку и обточку передельных горячекатаных труб в трубные заготовки размером 310×30×3800-4000 мм. Осуществляют прокатку механически обработанных трубных заготовок размером 310×30×3800-4000 мм на станах ХПТ по маршрутам: 310×30×3800-4000 - 273×23×5300-5500 - 219×16×9100-9500 мм, резку холоднокатаных труб размером 219×16×9100-9500 мм на две трубы размером 219×16×4550-4750 мм и прокатку их на стане ХПТ в товарные трубы размером 168,3×10,6×5000-10000 мм. В результате снижаются расход металла и стоимость труб. 1 табл.

Изобретение относится к изготовлению муфтовых труб размером 108×18×7400-7600 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ. В качестве заготовки для производства муфтовых труб используют полые центробежно-литые заготовки размером 460×120×2700±50 мм из сплава марки ХН30МДБ для прокатки их на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы. При этом осуществляют прокатку на стане ХПТ в холоднодеформированные муфтовые трубы размером 108×18×7400-7600 мм с относительными обжатиями по стенке δ1m=8,0%, δ2m=8,7%, δ3m=7,1%, δ4m=7,7% и коэффициентами вытяжки μ1=1,38, μ2=1,46, μ3=1,40, μ4=1.37. В результате обеспечивается снижения расхода металла при производстве холоднодеформированных муфтовых труб. 1 табл.

Изобретение относится к производству бесшовных холоднокатаных труб размером 426×20-22 мм. Производство труб осуществляют из передельных труб-заготовок размером 474×25×3700-3900 мм, полученных механической обработкой – расточкой и обточкой передельных горячекатаных труб размером 490×42×7400-7800 мм, прокатанных на ТПУ 8-16'' с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок ЭШП размером 650×вн.300×2100±50 мм. В результате обеспечивается снижение расхода металла, снижение шероховатости наружной и внутренней поверхностей труб и увеличение длины труб. 1 табл.

Изобретение относится к обработке давлением труднодеформируемых алюминиевых сплавов, например системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для деталей оборудования в атомном, авиационном и космическом машиностроении

Наверх