RU121766U1

RU121766U1 - DIFFUSION WELDING FOR LAYERED THICK-WALL TITANIUM DESIGN FROM SHEET MATERIAL

Info

Publication number: RU121766U1
Application number: RU2011148522/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Романович Петренко; Владимир Владимирович Пешков; Дмитрий Николаевич Балбеков; Алексей Борисович Булков; Станислав Михайлович Небольсин
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-11-10

Abstract

1. Заготовка для диффузионной сварки слоистой тонкостенной титановой конструкции из листового материала, включающая установленные одна на другую детали, на контактирующих поверхностях которых выполнены микровыступы, отличающаяся тем, что микровыступы выполнены с углом при вершине не менее 150°. !2. Заготовка по п.1, отличающаяся тем, что микровыступы выполнены посредством дробеструйной обработки. 1. A workpiece for diffusion welding of a laminated thin-walled titanium structure made of sheet material, including parts mounted one on top of the other, on the contacting surfaces of which micro-protrusions are made, characterized in that the micro-protrusions are made with an apex angle of at least 150 °. ! 2. A workpiece according to claim 1, characterized in that the micro-protrusions are made by means of shot-blasting.

Description

Полезная модель относится к диффузионной сварке и может быть использована при изготовлении крупногабаритных слоистых тонкостенных титановых конструкций из листового материала.The utility model relates to diffusion welding and can be used in the manufacture of large-sized layered thin-walled titanium structures from sheet material.

Известна го для диффузионной сварки, содержащая установленные друг на друга детали из разнородных металлов, на контактирующих поверхностях которых выполнены чередующиеся выступы и впадины. Детали установлены так, что выступы и впадины одной детали входят в соответствующие впадины и выступы другой детали (С.Н.Киселев и др. Соединение труб из разнородных металлов. М.: Машиностроение, 1981 г., с.108).Known for diffusion welding, containing parts of dissimilar metals mounted on top of each other, on the contact surfaces of which alternating protrusions and depressions are made. The parts are installed so that the protrusions and depressions of one part enter the corresponding depressions and protrusions of another part (S.N. Kiselev et al. Connection of pipes of dissimilar metals. M: Mashinostroenie, 1981, p. 108).

Недостатком известной заготовки является ее значительная объемная деформация при диффузионной сварке, что приводит к невозможности создания сварной конструкции с требуемой точностью осевых размеров.A disadvantage of the known workpiece is its significant volumetric deformation during diffusion welding, which makes it impossible to create a welded structure with the required accuracy of axial dimensions.

Известна заготовка для диффузионной сварки, содержащая установленные одна на другую детали из разнородных металлов, на контактирующих поверхностях которых выполнены чередующиеся выступы (впадины) высотой (глубиной) 0,5-0,6 мм, при этом установлены детали с угловым смещением 20°-90° вершин выступов относительно друг друга (описание к патенту RU 2243872 МПК 7 В23К 20/14, опубликовано 10.01.2005).A known workpiece for diffusion welding, containing mounted one on another parts of dissimilar metals, on the contact surfaces of which are made alternating protrusions (depressions) with a height (depth) of 0.5-0.6 mm, while parts with an angular offset of 20 ° -90 ° of the peaks of the protrusions relative to each other (description of patent RU 2243872 IPC 7 В23К 20/14, published January 10, 2005).

Известная заготовка позволяет получить мелкогабаритные толстостенные изделия (кольца или диски) из разнородных металлов с прогнозируемыми осевыми размерами в условиях диффузионной сварки с высокоинтенсивным силовым воздействием на детали заготовки.Known billet allows you to get small-sized thick-walled products (rings or disks) from dissimilar metals with predicted axial dimensions in diffusion welding with high-intensity force on the workpiece parts.

Задача полезной модели - создание заготовки из титановых тонколистовых листовых деталей для слоистой крупногабаритной сварной конструкции, позволяющей упростить оснастку и технологический процесс изготовления.The objective of the utility model is to create a blank of titanium sheet metal parts for a layered large-sized welded structure, which allows simplifying the equipment and the manufacturing process.

Техническим результатом настоящей полезной модели повышение интенсивности образования физического контакта в условиях сварки с низкоинтенсивным силовым воздействием.The technical result of this utility model is to increase the intensity of the formation of physical contact in conditions of welding with low-intensity force.

Технический результат достигается тем, что в заготовке для диффузионной сварки слоистой тонкостенной титановой конструкции из листового материала, включающей установленные одна другую детали, на контактирующих поверхностях которых выполнены микровыступы, последние выполнены с углом при вершине не менее 150°.The technical result is achieved by the fact that in the workpiece for diffusion welding of a layered thin-walled titanium structure of sheet material, including one set of other parts, on the contact surfaces of which microprotrusions are made, the latter are made with an angle at the apex of at least 150 °.

Микровыступы могут быть выполнены с использованием ударной обработки дробью.Microprotrusions can be performed using shot blasting.

Экспериментально установлено, микровыступы с углом β при вершине не менее 150° (или углом в основании не более 15° соответственно) обеспечивают при одинаковых температурных и силовых условиях более интенсивный рост относительной площади физического контакта .It was experimentally established that microprotrusions with an angle β at apex of at least 150 ° (or an angle at the base of not more than 15 °, respectively) provide, under the same temperature and power conditions, a more intensive increase in the relative area of physical contact .

Дробеструйная обработка позволяет не только формировать микровыступы требуемой конфигурации на протяженных поверхностях с минимальными трудозатратами, но обеспечивает повышение скорости образования физического контакта в условиях сварки с низкоинтенсивным силовым воздействием. Последнее обусловлено изменением схемы напряженного состояния в зоне контакта. Микроструктура поверхности после ударной обработки дробью характеризуется развитым рельефом субструктурного характера, который при диффузионной сварке в результате интенсивной перестройки субзеренной структуры оказывает положительное влияние на развитие физического контакта, особенно при зарастании пор и несплошностей на заключительных этапах сварки.Shot blasting allows not only the formation of microprotrusions of the required configuration on extended surfaces with minimal labor, but also provides an increase in the rate of formation of physical contact in welding conditions with low-intensity force. The latter is due to a change in the stress state circuit in the contact zone. The surface microstructure after impact treatment by shot is characterized by a developed relief of a substructural nature, which during diffusion welding as a result of intensive rearrangement of the subgrain structure has a positive effect on the development of physical contact, especially when pores and discontinuities are overgrown at the final stages of welding.

Возможность реализации сварки в условиях с низкоинтенсивным силовым воздействием, позволяет исключить из технологического процесса прессовое оборудование для конструкций с большой протяженностью.The possibility of welding in conditions with low-intensity force affects the elimination of press equipment for structures with large lengths from the process.

Заготовка представляет пакет, состоящий, по меньшей мере, из двух листовых деталей, выполненных из титановых сплавов. В зоне контакта, по меньшей мере, поверхность одной детали снабжена микровыступами с углом при вершине не менее 150°. Микровыступы могут быть выполнены точением или совокупностью следов в виде лунок, полученных ударной обработкой дробью.The preform is a package consisting of at least two sheet parts made of titanium alloys. In the contact zone, at least the surface of one part is provided with microprotrusions with an angle at the apex of at least 150 °. Microprotrusions can be performed by turning or by a combination of traces in the form of holes obtained by impact processing by a shot.

Примеры реализации полезной модели.Utility Model Implementation Examples.

1. Для сварки партии двухслойных цилиндрических образцов из сплава ВТ14, имеющего в исходном состоянии мелкозернистую структуру. Изготавливались заготовки пяти видов с микровыступами на соединяемых поверхностях с углом β в вершине, равным 150, 120, 90, 30 и 15 градусов соответственно. Микровыступы выполнялись точением.1. For welding a batch of two-layer cylindrical samples of VT14 alloy, which in the initial state has a fine-grained structure. Five types of blanks were made with microprotrusions on the surfaces to be joined with an angle β at the apex of 150, 120, 90, 30, and 15 degrees, respectively. Microprotrusions were performed by turning.

Относительную площадь физического контакта , после сварки образцов в течение 20 минут при температуре 800-1000°C и давлении 2 МПа в вакууме 2·10^-2мм рт.ст оценивали на микроскопе при увеличении в 100 раз.The relative area of physical contact , after welding the samples for 20 minutes at a temperature of 800-1000 ° C and a pressure of 2 MPa in a vacuum of 2 · 10 ^-2 mm Hg, was evaluated using a microscope with a magnification of 100 times.

2. Для сварки трехслойного элемента, в котором титановая фольга заключена между опорными решетками, решетки получали просечкой окон на тонколистовых образцах из сплава ОТ4 с мелкозернистой равноосной структурой. Поверхности решеток, контактирующие с фольгой, подвергали ударной обработке дробью.2. For welding a three-layer element, in which a titanium foil is enclosed between the support lattices, the lattices were obtained by window cuts on thin-sheet samples of OT4 alloy with a fine-grained equiaxial structure. The surface of the gratings in contact with the foil was subjected to impact treatment by shot.

Режим обработки дробью выбирался из условия формирования на обрабатываемой поверхности микровыступов с углами при вершине не менее 150°.The processing regime by the shot was selected from the condition of the formation of microprotrusions on the treated surface with angles at the apex of at least 150 °.

Сварку деталей в заготовке производили при температуре 950°C и давлении 0,2 кгс/мм² в течение 20 минут.Parts were welded in the workpiece at a temperature of 950 ° C and a pressure of 0.2 kgf / mm ² for 20 minutes.

В таблице представлены результаты экспериментальных исследований влияния угла β при вершине микровыступов на образование физического контакта при диффузионной сварке по примерам 1, 2.The table shows the results of experimental studies of the influence of angle β at the apex of microprotrusions on the formation of physical contact during diffusion welding according to examples 1, 2.

ТаблицаTable β, градβ, hail 150150 120120 9090 30thirty 15fifteen ударная обработка дробьюshot blasting температура сварки, °Cwelding temperature, ° C 0,02860.0286 0,1430.143 0,08580,0858 0,07150,0715 0,07150,0715 800800 0,51480.5148 0,37180.3718 0,2860.286 0,020020,02002 0,17160.1716 850850 0,80080,8008 0,60060,6006 0,45760.4576 0,31460.3146 0,2860.286 900900 0,97240.9724 0,68640.6864 0,54340.5434 0,40040,4004 0,34320.3432 0,98050.9805 950950 0,88660.8866 0,77220.7722 0,68640.6864 0,60060,6006 0,5720.572 10001000

Claims

1. A workpiece for diffusion welding of a layered thin-walled titanium structure of sheet material, including parts mounted on one another, on the contact surfaces of which microprotrusions are made, characterized in that the microprotrusions are made with an angle at the apex of at least 150 °.

2. The workpiece according to claim 1, characterized in that the microprotrusions are made by shot peening.