Поковки из титана

Поковка из титана — полуфабрикат, полученный горячей обработкой давлением из слитка или предварительно деформированной заготовки. Ковка и штамповка дробят крупнозернистую литую структуру, закрывают усадочные поры, выравнивают химическую неоднородность и формируют ориентированное волокно вдоль контура детали. В результате поковка превосходит литую заготовку по пластичности, ударной вязкости и усталостной прочности при сопоставимом пределе прочности. Поковки служат заготовками для последующей механической обработки: точения, фрезерования, сверления.

Методы изготовления титановых поковок

Все титановые сплавы деформируют исключительно в горячем состоянии: при комнатной температуре пластичность большинства сплавов недостаточна для объёмного формоизменения без трещинообразования. Применяют три основных метода.

Свободная ковка

Заготовку нагревают и деформируют между плоскими или фигурными бойками молота либо пресса без ограничения течения металла боковыми стенками инструмента. Основные операции: осадка, протяжка, обкатка на оправке, прошивка. Метод применяется при единичном и мелкосерийном производстве, а также при изготовлении крупногабаритных заготовок, для которых штамповочного оборудования достаточной мощности нет. Свободной ковкой получают прутки круглого, квадратного и шестигранного сечения, полосы, кольцевые заготовки. Допуски на размеры — значительно больше, чем при штамповке; требуется значительный припуск на механическую обработку.

Горячая объёмная штамповка

Нагретую заготовку деформируют в закрытом или открытом штампе: течение металла ограничено полостью ручья, что обеспечивает точное воспроизведение формы. Метод применяется в серийном и массовом производстве. Штамповкой получают детали сложной конфигурации — фланцы, муфты, отводы, диски, лопатки компрессоров — с минимальными напусками и меньшими припусками по сравнению со свободной ковкой. Точность размеров и чистота поверхности штампованных поковок существенно выше, что снижает трудоёмкость механической обработки.

Температурный интервал горячей штамповки титановых сплавов близок к интервалу свободной ковки. Для труднодеформируемых сплавов применяют штамповку в закрытых штампах или изотермическую штамповку с нагревом инструмента, что обеспечивает равномерное деформирование при умеренных скоростях.

Кольцевая раскатка

Кольцевые поковки — обечайки, кольца, втулки — получают раскаткой предварительно прошитой горячей заготовки между приводным и нажимным роликами. Метод позволяет получить кольца с точными геометрическими размерами и кольцевым волокном, ориентированным вдоль окружности, что повышает прочность на разрыв в тангенциальном направлении.

Марки титановых сплавов для поковок

Выбор марки определяется требуемым уровнем прочности, рабочей температурой, необходимостью сварки и коррозионной стойкостью. Ниже приведены сплавы, из которых изготавливают поковки и штамповки в соответствии с ГОСТ 19807-91 и ОСТ 1 92077-91.

Нормативная база

Марки деформируемых титановых сплавов и их химический состав регламентирует ГОСТ 19807-91 «Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки». Дополнительные марки (3М, 5В, 19, ВТ23 и др.) охватывает ОСТ 1 92077-91. Общие требования к штамповкам и поковкам из титановых сплавов для авиационной техники устанавливает ОСТ 1 90000-70; в нём определены группы контроля, требования к механическим свойствам, макро- и микроструктуре. Для трубопроводной арматуры дополнительно применяется СТ ЦКБА 010-2004. Конкретные размеры, допуски и технические условия оговариваются между изготовителем и потребителем.

Применение в промышленности

Поковки и штамповки из титана применяют там, где сочетание высокой удельной прочности, коррозионной стойкости и рабочей температуры до 500 °С недостижимо для стальных или алюминиевых заготовок:

• Авиация и ракетная техника — диски и лопатки компрессоров, силовые шпангоуты, детали шасси, кронштейны (ВТ6, ВТ9, ВТ3-1, ВТ20, ВТ22).
• Судостроение и морская техника — детали арматуры, корпусные элементы, гребные валы, кавитационностойкие детали (ВТ1-0, ВТ5-1, ВТ23).
• Химическая и нефтегазовая промышленность — фланцы, муфты, корпуса клапанов для работы в агрессивных средах (ВТ1-0, ОТ4, ВТ5-1).
• Атомная энергетика — детали трубопроводной арматуры, крепёж (ВТ16).
• Медицина — имплантаты, протезные конструкции из сплава ВТ6 и безванадиевых аналогов.

Формы поставки и исполнение

Поковки поставляются как типовых форм — круги, шестигранники, квадраты, полосы, кольца, втулки, фланцы, муфты, отводы, — так и по чертежам заказчика. После ковки или штамповки полуфабрикат при необходимости проходит термическую обработку (отжиг, закалку и старение) в соответствии с применяемым нормативным документом. Ультразвуковой контроль и контроль механических свойств выполняются согласно группе контроля, оговариваемой в заказе.

Со страницы титановые сплавы можно уточнить марочный состав и доступные виды полуфабрикатов. Если для механической обработки требуется точная круглая заготовка, рассмотрите также титановый круг — кованый или катаный пруток стандартных диаметров.