チタン合金ダイレス圧延の技術進歩と工業化分析

チタン合金ダイレス圧延の技術進歩と工業化分析


  ダイレス圧延技術は、エンジン用のデュアルパフォーマンスタービンディスクの成形に独自の利点があり、高温合金、チタン合金、軽合金、鋼などの大きくて複雑なディスクの処理と成形に広く使用されています。

ディスクレスローリングコンパクションの技術と機器は、1990年代にロシア科学アカデミーのUfa超塑性研究所によって最初に発明されました。この技術のハイライトは、大規模なプレスを交換し、金型のコストを節約することでした。その際、φ800mmのチタン合金タービンディスクを形成することができた。そして、ガスタービンで使用されています。米国のGEが資金提供および支援した後の関連研究により、デバイスは、複雑な形状、微細構造の分布、および優れた機械的特性を備えたチタン合金タービンディスクに成形できることが証明されました。しかし、その技術の機密性のために、それらのプロセスと機器に関する研究報告はこれまでに発見されておらず、超合金タービンディスクの形成に関する関連する研究結果は見られていません。

国立機械科学アカデミーは2003年にこの技術の追跡を開始し、関連する担当者が多くの基礎研究を行いました。Jin Quanlinチームは、2006年にようやく小規模な圧延試験装置のプロトタイプを開発しましたが、当時は室温でしか成形できませんでした。直径がφ280mm以下の鉛ディスク。2009年、チームは元の装置の数値制御変換を実行し、加熱システムを追加して合金ディスクの数値制御ロール成形を実現し、微細構造分布の制御方法に関するいくつかのプロセス設計結果を達成しました。

2010年、Jin Quanlinらは、温度制御された高周波誘導加熱装置を使用して、不十分な高温の問題を解決しました。ローリングヘッドとの干渉を避けるために、誘導コイルはディスクの両端でのみスリーブを付けることができ、コアの低温ゾーンとディスクの端を形成します。高温ゾーンの不均一な温度場。チタン合金の場合、二相ゾーン(ディスクの中心にα+β相の微結晶とディスクの端にβ相の粗い結晶)の形成が形成され、これは一致します。デュアルパフォーマンスタービンディスクの仕様で。プロセス等温超塑性成形の提案は、不均一な温度場+デュアルパフォーマンス成形のプロセス特性に向けられました。

   しかし、超合金材料を圧延しようとすると、装置は不十分な容量を示しました。また、許容鍛造温度を超えて繰り返し圧延成形する方法は研究価値がなく、超合金圧延成形のメカニズムや工程を詳細に研究することはできません。したがって、現在の国内のモールドレス圧延技術および装置は、まだ基礎研究段階にあります。

私の国では、400 MN、800 MNのダイ鍛造プレス、36​​0 MNの垂直押出プレス、200 MNの等温鍛造プレスなどの大型機器の継続的なサービスにより、チタン合金と高温合金の一体型鍛造によって引き起こされるトン数のボトルネックが発生しました。 2014年に直径2などが解決されました。重量6トンの高温合金タービンディスクは、チャイナセカンドヘビーマシナリーグループコーポレーションの800MNダイ鍛造プレスで開発に成功しました。

  Baosteelは、機器の負荷の軽減とモールドレス成形の観点から、2005年に40 MNの高速鍛造機でゾーン鍛造法を採用し、直径2mのGH2674ガスタービンディスクを鍛造しました。

   2008年、Guizhou Andaは、非長方形断面のテーパーローラーを使用して、5MNリング圧延機で直径2mのステンレス鋼ガスタービンディスクを形成し、対称および非対称の中空または中実ディスクを圧延しました。

   近年、西北工業大学はACDR圧延技術を適用して、大きなディスク部品の成形を調査および研究しています。上記の新しい装置とプロセスは、モールドレス圧延技術に大きな影響を与えました。圧延技術は、「ポイント」の連続成形に基づいています。ローリングヘッドの速度と送り速度を調整でき、温度制御システムを使用して、ワークピースのすべての領域の微細構造を柔軟に制御し、「デュアルパフォーマンス」の目標を達成できます。鍛造、ゾーン鍛造、圧延およびその他のプロセスは「表面および線」成形であり、小さな局所構造制御を達成することはできません。そのため、剛性と負荷が大きい中型機器の試作品を試作し、そして、技術の実現可能性と進歩を証明するために、デュアルパフォーマンス以上のパフォーマンスを備えたプロトタイプタービンディスク製品が形成され、それによって我が国を改善するために重要な工業化パスを実現しました。高性能タービンディスクの製造レベルと技術的なボトルネックの解決は非常に重要です。