RU2076029C1

RU2076029C1 - Method of titanium alloys blanks preparation for welding

Info

Publication number: RU2076029C1
Application number: SU5037298/08A
Authority: RU
Inventors: В.И. Муравьев; С.П. Мазур; А.М. Петров; Б.Н. Марьин; В.Н. Войтов; Ф.Э. Граф; А.А. Дашковский; А.Ф. Мельничук; С.З. Лончаков
Original assignee: Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1997-03-27

Abstract

FIELD: titanium alloys welding. SUBSTANCE: blanks for welding are subjected to heating in air medium under temperature 150 - 300 C and 1 - 3 hour holding correspondingly. As a version heating is exercised immediately after blanks shearing after scraping, clarification or after hydraulic sand-blasting or shot-blasting clearing. EFFECT: improved process. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии сварки конструкций из титановых сплавов, в частности к подготовке поверхности заготовок перед сваркой, и может использовано в машиностроительной и авиакосмической промышленности. The invention relates to a technology for welding structures from titanium alloys, in particular to preparing the surface of workpieces before welding, and can be used in the engineering and aerospace industries.

Известен способ подготовки поверхности заготовок перед сваркой (Справочник, том. 2/ Под ред. А.И. Акулова. Сварка в машиностроении. Машиностроение, 1978, с. 303-304), заключающийся в вакуумной дегазации, механической обработке (фрезеровании, зачистке металлическими щетками, шабрении) и обезжиривании промывка ацетоном, бензином и этиловым спиртом -ректификатом. A known method of preparing the surface of the workpieces before welding (Handbook, vol. 2 / Ed. By A.I. Akulov. Welding in mechanical engineering. Mechanical engineering, 1978, pp. 303-304), which consists in vacuum degassing, machining (milling, cleaning metal brushes, scraping) and degreasing rinsing with acetone, gasoline and ethyl alcohol-rectified.

Способ имеет следующие недостатки: процесс длительный, большое число технологических операций, работы по зачистке свариваемых кромок металлическими щетками и т.п. должны выполняться в помещении изолированном от сварочных постов. Нарушение любой из операций приводит к ухудшению качества, а именно увеличению газонасыщения сварного шва, пористости и как следствие, снижение прочностных характеристик. Фрезерование тупым инструментом приводит недостаточной чистоте кромки, что ведет к порообразованию. Загрязнение металлических щеток приводит к загрязнению кромок и повышает порообразование. Замена спирта ацетоном также ведет к повышению порообразования. The method has the following disadvantages: the process is long, a large number of technological operations, work on cleaning the welded edges with metal brushes, etc. must be carried out in a room isolated from welding stations. Violation of any of the operations leads to a deterioration in quality, namely, an increase in gas saturation of the weld, porosity and, as a result, a decrease in strength characteristics. Milling with a blunt tool results in insufficient edge cleanliness, which leads to pore formation. Contamination of metal brushes leads to contamination of the edges and increases pore formation. Replacing alcohol with acetone also leads to increased pore formation.

Известен способ подготовки под сварку титановых конструкций авт.св. 1587794, А1, В 23 К 20/16 от 03.01.89, В.И. Григорьевский, В.Н. Родионов, В. К. Акинин и Н.Н. Чучунал. Способ диффузионной сварки, заключающийся в том, что свариваемые поверхности соединяемых деталей из титановых сплавов предварительно окисляют в вакууме 2,6 26•10^-2 Па при 500 - 650^oС в течение 30 60 мин. Затем свариваемые поверхности пластически деформируют, нагревают до температуры сварки, сдавливают и осуществляют изотермическую выдержку. Так как толщина предварительно окисленного слоя в процессе нагрева в интервале значений вакуума 2,6 26•10^-2 Па изменяется незначительно, то это создает возможность снизить величину вакуума в сварочной камере на 2-3 порядке, что снижает энергетические затраты. Пластическое деформирование окисленного слоя приводит к нарушению его сплошности и увеличению в десятки раз скорости растворений окисленного слоя. Указанный способ является прототипом.A known method of preparation for welding titanium structures ed. 1587794, А1, В 23 К 20/16 dated 01/03/89, V.I. Grigoryevsky, V.N. Rodionov, V.K. Akinin and N.N. Chuchunal. The diffusion welding method, which consists in the fact that the welded surfaces of the parts to be joined from titanium alloys are pre-oxidized in a vacuum of 2.6 26 • 10 ^-2 Pa at 500 - 650 ^o C for 30 to 60 minutes Then, the surfaces to be welded are plastically deformed, heated to a welding temperature, squeezed, and isothermal exposure is carried out. Since the thickness of the pre-oxidized layer during heating in the range of vacuum values of 2.6 26 • 10 ^-2 Pa varies slightly, this creates the opportunity to reduce the vacuum in the welding chamber by 2-3 orders of magnitude, which reduces energy costs. Plastic deformation of the oxidized layer leads to a disruption of its continuity and an increase of tens of times the rate of dissolution of the oxidized layer. The specified method is a prototype.

Недостатком данного способа является то, что окисление необходимо вести в вакууме, требуется обязательно пластическое деформирование окисленного слоя и сварка возможна только диффузионная. The disadvantage of this method is that the oxidation must be carried out in vacuum, plastic deformation of the oxidized layer is required, and only diffusion welding is possible.

Цель изобретения упрощение технологического процесса, сокращение времени подготовки поверхности перед сваркой, уменьшение газопоглощения, уменьшение пористости, увеличение прочностных характеристик сварных конструкций. The purpose of the invention is the simplification of the process, reducing the time of surface preparation before welding, reducing gas absorption, reducing porosity, increasing the strength characteristics of welded structures.

Цель достигается тем, что окончательно готовые под сварку заготовки подвергают прогреву в воздушной среде при 150 300^oС и времени выдержки 3 1 ч соответственно.The goal is achieved in that the finished workpieces for welding are subjected to heating in air at 150 300 ^o C and holding time 3 1 h, respectively.

В процессе нагрева происходит дегазация поверхности, особенно от адсорбированной влаги с образованием окисной пленки. Последнее приводит к дезактивации поверхности, особенно к адсорбции влаги на окисленной поверхности заготовок. During heating, surface degassing occurs, especially from adsorbed moisture to form an oxide film. The latter leads to surface decontamination, especially to adsorption of moisture on the oxidized surface of the workpieces.

Тонкая низкотемпературная окисная пленка очень плотная и является защитой от газопоглощения. В процессе сварки идет интенсивный процесс восстановления тонкой окисной пленки за счет нарушения ее сплошности в процессе разогрева. The thin low-temperature oxide film is very dense and protects against gas absorption. In the process of welding, an intensive process of restoration of a thin oxide film occurs due to the violation of its continuity during heating.

Сварку можно проводить любую: дуговую, электронно-лучевую и т.д. Any welding can be performed: arc, electron beam, etc.

Эти признаки являются новыми и неизвестными в литературе, что позволяет признать соответствие технического решения критерию изобретения "Новизна". These signs are new and unknown in the literature, which allows you to recognize the conformity of the technical solution to the criteria of the invention of "Novelty."

Сравнение заявленного способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными признаками в заявленном изобретении, и признать заявленное критерию соответствующим решению "Существенные отличия". Comparison of the claimed method, not only with the prototype, but also with other technical solutions in this area allows us to conclude that they lack features similar to the essential features in the claimed invention, and to recognize the criterion corresponding to the solution "Significant differences".

Способ осуществляется следующим образом. Заготовки после соответствующих технологических операций подвергаются очистке поверхности следующими технологическими приемами: после химфрезерования травление и осветление заготовок; после штамповки опескоструивание и осветление или травление и осветление; после термообработки гидропескоструйная очистка и осветление или травление и осветление. После этого кромки заготовок подвергают подгонке и фрезеровке, механической зачистке металлическими щетками, шабрению, обезжириванию ацетоном и протирке этиловым спиртом. The method is as follows. The blanks after appropriate technological operations are subjected to surface cleaning by the following technological methods: after chemical milling, pickling is etched and clarified; after stamping, sandblasting and lightening or etching and lightening; after heat treatment, hydroblast cleaning and bleaching or etching and bleaching. After that, the edges of the workpieces are subjected to adjustment and milling, mechanical cleaning with metal brushes, scraping, degreasing with acetone and rubbing with ethyl alcohol.

Подготовленные таким образом под сварку заготовки подвергают прогреву в воздушной среде при температуре 150 300^oС и времени выдержки 3 1 ч соответственно.Thus prepared for welding the workpiece is subjected to heating in air at a temperature of 150 300 ^o C and holding time 3 1 h, respectively.

С целью сокращения операции подготовки (фрезерование, механическая зачистка металлическими щетками, шабрение, обезжиривание) оставляют либо операцию осветления (травления), либо операции гидропескоструйной или пескоструйной обработки перед прогревом. In order to reduce the preparation operation (milling, mechanical cleaning with metal brushes, scraping, degreasing), either the clarification (etching) operation is left, or the sandblasting or sandblasting operation before heating.

В процессе изготовления конструкций требуется целый ряд промежуточных операций подготовки поверхности заготовок под сварку после операций, связанных с нагревом, как под штамповку, так и под термообработку. In the manufacturing process of structures, a number of intermediate operations are required to prepare the surface of the workpieces for welding after operations related to heating, both for stamping and for heat treatment.

С целью исключения промежуточных операций по полному циклу (гидропескоструйная обработка, травление и т.д.) подготовка поверхности под сварку заготовок с нерегламентированной плотной окисной пленкой, полученной при нагреве под штамповку или термообработку, заготовки сразу подвергают шабрению и сварке. In order to eliminate intermediate full-cycle operations (sandblasting, etching, etc.), preparing the surface for welding workpieces with an unregulated dense oxide film obtained by heating for stamping or heat treatment, the workpieces are immediately subjected to scrapping and welding.

Вместе с опытными партиями деталей, подвергавшимися химфрезерованию, штамповке и соответствующей технологии очистки, изготавливались образцы из листа толщиной 1,5 мм сплава ВТ-20 и подвергались различным способам подготовки кромок под сварку, как показано в таблице. После сварки образцы подвергались рентгенографии, испытанию механических свойств, анализу газов. По результатам испытаний можно сделать следующие выводы. Together with the experimental batches of parts subjected to chemical milling, stamping and the corresponding cleaning technology, samples were made from a sheet with a thickness of 1.5 mm of VT-20 alloy and subjected to various methods of preparing the edges for welding, as shown in the table. After welding, the samples were subjected to radiography, mechanical properties testing, gas analysis. Based on the test results, the following conclusions can be made.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет вести дуговую, электроннолучевую сварки титановых конструкций, упрощается процесс подготовки кромок под сварку, сокращается время подготовки перед сваркой, уменьшается газопоглощение, а вместе с тем пористость, увеличиваются прочностные характеристики сварного шва, как показано в таблице, для сплава ВТ-20. The proposed method compared to the prototype allows you to conduct arc, electron beam welding of titanium structures, simplifies the process of preparing the edges for welding, reduces the preparation time before welding, reduces gas absorption, and at the same time porosity, increase the strength characteristics of the weld, as shown in the table, for the alloy VT-20.

Claims

1. A method of preparing blanks from titanium alloys for welding, including cutting blanks, fitting blanks and machining, cold or hot stamping, sandblasting or sandblasting, chemical milling, bleaching, etching, surface cleaning with metal brushes, degreasing, rubbing with ethyl alcohol, characterized in that that the workpiece is subjected to heating in air at a temperature of 150 - 300 ^o C and a holding time of 1 to 3 hours, respectively.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heating is carried out after etching.

3. The method of paragraphs. 1 and 2, characterized in that the heating is carried out after sandblasting.