RU2397054C1 - Method for manufacturing of honeycomb from titanium alloys by means of diffusion welding - Google Patents

Method for manufacturing of honeycomb from titanium alloys by means of diffusion welding Download PDF

Info

Publication number
RU2397054C1
RU2397054C1 RU2008150980/02A RU2008150980A RU2397054C1 RU 2397054 C1 RU2397054 C1 RU 2397054C1 RU 2008150980/02 A RU2008150980/02 A RU 2008150980/02A RU 2008150980 A RU2008150980 A RU 2008150980A RU 2397054 C1 RU2397054 C1 RU 2397054C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sheet
gaskets
honeycomb
blanks
titanium
Prior art date
Application number
RU2008150980/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008150980A (en
Inventor
Алексей Владимирович Пешков (RU)
Алексей Владимирович Пешков
Дмитрий Николаевич Балбеков (RU)
Дмитрий Николаевич Балбеков
Владимир Владимирович Пешков (RU)
Владимир Владимирович Пешков
Владимир Федорович Селиванов (RU)
Владимир Федорович Селиванов
Original Assignee
Воронежский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воронежский государственный технический университет filed Critical Воронежский государственный технический университет
Priority to RU2008150980/02A priority Critical patent/RU2397054C1/en
Publication of RU2008150980A publication Critical patent/RU2008150980A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2397054C1 publication Critical patent/RU2397054C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention may be used to manufacture thin-walled titanium multilayer items with developed surface of contact, in particular for aviation industry. Material that prevents welding is applied onto sections of sheet billets that are not subject to connection. Heat resistant technological sheet gaskets are installed at sides opposite to connected section with the possibility to join sheet billets on connected section in process of their squeezing. Inside packet there are heat resistant gaskets with thickness that is twice more than thickness of gaskets arranged on external surface of extreme sheet billets of packet. Produced packet is heated and squeezed to connect sheet billets. Produced semi-finished product is deformed by means of stretching with formation of cells and arrangement of honeycomb block. Heat resistant gaskets may be made of nitrated sheet steel of Nitralloy group or sheet borated titanium.
EFFECT: invention solves problem of simplifying technology of manufacturing thin-walled honeycomb from titanium alloys with improved operational properties, expanded assortment and reduced prime cost.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам изготовления слоистых изделий, состоящих из слоев сотовой структуры, а именно тонкостенных титановых сотовых заполнителей для многослойных изделий различной протяженностью с развитой поверхностью контактирования, например сотовых панелей, применяемых в авиационной и ракетно-космической промышленностях.The invention relates to methods for manufacturing layered products consisting of layers of a honeycomb structure, namely, thin-walled titanium honeycomb aggregates for multilayer products of various lengths with a developed contact surface, for example, honeycomb panels used in the aerospace and aerospace industries.

Известен способ получения ячеистого наполнителя для многослойных панелей из титановых сплавов, который включает соединение листов наполнителя по определенному рисунку сваркой, сборку с листами обшивок панелей в пакет, герметизацию его по контуру с установкой газопроводящих трубопроводов, нагрев до температуры сверхпластичности материала листовых заготовок и формовку подачей рабочей среды под давлением между листами наполнителя, до образования ребер жесткости ячеек. (Описание изобретения к патенту РФ 2080225, МПК 6 В23К 20/00, В23К 101:02, 1997.05.27).A known method of producing a cellular filler for multilayer panels made of titanium alloys, which includes joining sheets of filler according to a specific pattern by welding, assembly with sheets of panel skin into a bag, sealing it along the circuit with the installation of gas pipelines, heating to a superplastic temperature of the material of the sheet blanks and molding by feeding the working media under pressure between the sheets of filler, until the formation of ribs of cells. (Description of the invention to the patent of the Russian Federation 2080225, IPC 6 В23К 20/00, В23К 101: 02, 1997.05.27).

Известен способ изготовления многослойных изделий из, по меньшей мере, двух листовых заготовок из титанового сплава путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки, при котором на поверхности, по крайней мере, одной заготовки обозначают участки, не подвергаемые соединению и подвергаемые, размещая на последних технологические прокладки из титанового сплава толщиной в 3-4 раза меньшей толщины заготовки, собирают заготовки с технологическими прокладками в пакет, осуществляют нагрев до заданной температуры и прикладывают давление пресса заданной величины для соединения заготовок посредством диффузионной сварки до получения полуфабриката. Затем осуществляют нагрев и подачу рабочей среды под давлением во внутреннюю полость полуфабриката для сверхпластической формовки и получения изделия заданной формы (описание изобретения к патенту РФ 2291019, МПК B21D 53/78 (2006.01), B21D 26/02 (2006.01) 2007.01.10, прототип).A known method of manufacturing multilayer products from at least two sheet billets of titanium alloy by superplastic molding and diffusion welding, in which on the surface of at least one billet designate areas that are not subjected to connection and exposed, placing on the last technological gaskets from titanium alloy 3-4 times thicker than the thickness of the workpiece, collect workpieces with process gaskets in a bag, heat to a predetermined temperature and apply pressure Ress predetermined value for the compound workpieces by diffusion bonding to obtain a semifinished product. Then, heating and feeding the working medium under pressure into the inner cavity of the semi-finished product for superplastic molding and obtaining the product of the given shape is carried out (description of the invention to the patent of the Russian Federation 2291019, IPC B21D 53/78 (2006.01), B21D 26/02 (2006.01) 2007.01.10, prototype )

Использование технологических прокладок из титановых сплавов, через которые осуществляют диффузионную сварку соединяемых участков, позволяет повысить качество сварного соединения, но при этом повышаются расход материала и вес изделия.The use of technological gaskets made of titanium alloys, through which diffusion welding of the connected sections is carried out, allows to improve the quality of the welded joint, but at the same time the consumption of material and the weight of the product increase.

Общим недостатком известных технических решений сложность процесса формообразования ячеек заполнителя, при котором после сварки пакета осуществляют его раздачу в условиях дополнительного нагрева. Он требует дорогостоящего технологического оборудования и значительных энергозатрат, а также не позволяет изготавливать крупногабаритные сотовые блоки.A common drawback of the known technical solutions is the complexity of the process of forming the cells of the aggregate, in which after welding the package carry out its distribution under conditions of additional heating. It requires expensive technological equipment and significant energy costs, and also does not allow the manufacture of large-sized cellular units.

Задача изобретения - разработка технологии изготовления тонкостенных титановых сотовых заполнителей для многослойных изделий различной протяженностью с развитой поверхностью контактирования.The objective of the invention is the development of manufacturing technology for thin-walled titanium honeycomb aggregates for multilayer products of various lengths with a developed contact surface.

Технический результат - упрощение технологии изготовления сотового заполнителя из титановых сплавов с улучшенными эксплутационными свойствами, расширение ассортимента и снижение себестоимости изготавливаемого сотового заполнителя.The technical result is a simplification of the manufacturing technology of a honeycomb core made of titanium alloys with improved operational properties, expanding the range and reducing the cost of manufactured honeycomb core.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления сотового заполнителя из титановых сплавов диффузионной сваркой, при котором на участки листовых заготовок, не подлежащие соединению, наносят материал, препятствующий сварке, на участках, подлежащих соединению, размещают технологические листовые прокладки, листовые заготовки с технологическими прокладками собирают в пакет, нагревают, сдавливают до соединения листовых заготовок и получения полуфабриката, а затем деформированием последнего формуют ячейки и получают блок сотового заполнителя, используют термостойкие прокладки и размещают их со стороны, противоположной соединяемым участкам, причем внутри пакета укладывают термостойкие прокладки толщиной в два раза большей толщины прокладок, размещаемых на внешней поверхности крайних листовых заготовок пакета, а получают сотовый блок растяжением полуфабриката. Термостойкие прокладки могут быть выполнены из азотированной листовой стали группы нитраллоев или листового борированного титана.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a honeycomb core from titanium alloys by diffusion welding, in which the material that prevents welding is applied to sections of sheet blanks that are not to be joined, technological sheet gaskets, sheet blanks with technological gaskets are placed in areas to be joined collected in a bag, heated, squeezed until the sheet blanks are joined and a semi-finished product is obtained, and then, by deformation of the latter, the cells are formed and cells are obtained honeycomb, used heat-resistant lining and place them on the side opposite the connected portions, and are placed inside the package, heat-resistant gasket thickness twice the thickness of the spacers to be placed on the outer surface of the outer sheet pack blanks, and receive cell block semifinished stretching. Heat-resistant gaskets can be made of nitrided sheet steel of the nitralloy group or sheet of boron titanium.

На фиг.1 изображена схема получения полуфабриката сотового блока, слева от оси до приложения давления, справа от оси после приложения давления; на фиг.2 - схема получения сотового блока из полуфабриката; на фиг.3 - фрагмент готового сотового блока.Figure 1 shows a diagram of the preparation of a semi-finished honeycomb block, to the left of the axis before applying pressure, to the right of the axis after applying pressure; figure 2 - scheme for obtaining a cellular block from a semi-finished product; figure 3 is a fragment of the finished cell block.

Осуществление способа включает проведение следующих операций.The implementation of the method includes the following operations.

Подготовку листовых заготовок 1 со стоп-покрытием на участках, не подлежащих соединению, и термостойких прокладок 2, 3, сборку заготовок с термостойкими прокладками в пакет 4, диффузионную сварку листовых заготовок 1 в пакете 4 с получением полуфабриката 5 и формообразование сотового блока 6 растяжением полуфабриката 5 после извлечения из него прокладок.Preparation of blanks 1 with stop coating on areas that are not to be joined, and heat-resistant gaskets 2, 3, assembly of blanks with heat-resistant gaskets in bag 4, diffusion welding of sheet blanks 1 in bag 4 to obtain a semifinished product 5, and shaping the honeycomb block 6 by stretching the semifinished product 5 after removing the gaskets from it.

Подготовку листовых заготовок осуществляют нанесением на тонкостенный листовой материал титанового сплава толщиной 0,2-0,3 мм материала (стоп-покрытия), препятствующего сварке, в виде полос шириной и с шагом, определяемыми рисунком изготавливаемой сотовой структуры. Шаг выбирают равным ширине соединенных участков. Ширину выбирают менее величины полупериметра поперечного сечения ячейки сотовой структуры на заданную величину растяжения не соединяемых участков заготовки при получении полуфабриката. Покрытие наносят на обе стороны листа, располагая полосы на одной со смещением относительно другой на шаг. Покрытие может быть получено термохимической обработкой, например, в активной газовой среде азота. Это дополнительно повышает прочность на сжатие изготавливаемой конструкции.The preparation of sheet blanks is carried out by applying onto a thin-walled sheet material of a titanium alloy with a thickness of 0.2-0.3 mm of a material (stop coating) that impedes welding, in the form of strips with a width and in increments determined by the pattern of the fabricated honeycomb structure. The pitch is chosen equal to the width of the connected sections. The width is chosen less than the size of the half-perimeter of the cross section of the cell of the honeycomb structure by a predetermined amount of stretching of the non-connected sections of the workpiece upon receipt of the semi-finished product. The coating is applied on both sides of the sheet, placing the stripes on one with a step offset from the other. The coating can be obtained by thermochemical treatment, for example, in an active nitrogen gas environment. This further increases the compressive strength of the fabricated structure.

Далее лист режут на полосовые заготовки в направлении, перпендикулярном полосам стоп-покрытия шириной, равной высоте изготавливаемого сотового блока.Next, the sheet is cut into strip blanks in a direction perpendicular to the stop coating strips with a width equal to the height of the manufactured honeycomb.

Термостойкие прокладки 2, 3 получают из полосового листового материала толщиной, превышающей толщину листовых заготовок по меньшей мере в 5-10 раз. Ширину а выбирают равной ширине соединенных участков в изготавливаемой сотовой конструкции. Внутри пакета 4 на заготовках 1 размещают прокладки 2 толщиной b в два раза больше толщины прокладок 3, размещаемых на внешней поверхности крайних листовых заготовок пакета 4.Heat-resistant gaskets 2, 3 are obtained from strip sheet material with a thickness exceeding the thickness of sheet blanks by at least 5-10 times. The width a is chosen equal to the width of the connected sections in the manufactured honeycomb structure. Inside the package 4, on the blanks 1, gaskets 2 with a thickness b are placed twice as thick as the gaskets 3 placed on the outer surface of the outermost sheet blanks of the package 4.

Толщину прокладок 3, размещаемых на внешней поверхности крайних листовых заготовок пакета, выбирают исходя из удлинения участков заготовок, не подлежащих сварке, в процессе сдавливания сотопакета на 1-15%.The thickness of the gaskets 3 placed on the outer surface of the outermost sheet blanks of the bag is selected based on the elongation of the sections of the blanks not to be welded in the process of squeezing the honeycomb packet by 1-15%.

Материал для изготовления термостойких прокладок выбирают из условия их многократного использования. Так, прокладки 2, 3, выполненные из азотированных листовых сталей группы нитраллоев или листового борированного титана, могут быть использованы в условиях диффузионной сварки, по меньшей мере, в 20-25 циклах.The material for the manufacture of heat-resistant gaskets is selected from the condition of their repeated use. So, gaskets 2, 3 made of nitrided sheet steels of a group of nitralloids or sheet of boron titanium can be used in diffusion welding conditions, at least in 20-25 cycles.

Собирают полосовые заготовки с термостойкими прокладками в пакет путем укладки смежных заготовок с размещением сторон заготовок с идентичным расположением полос стоп-покрытия, обращенными друг к другу, и термостойких прокладок с перекрытием на ширину а центральной части полос стоп-покрытий, располагаясь при этом на заготовках с противоположной стороны участков без покрытия, т.е. соединяемых участков.Collect strip blanks with heat-resistant gaskets in a package by laying adjacent blanks with the sides of the blanks with the same arrangement of stop-coating strips facing each other, and heat-resistant gaskets overlapping the width of the central part of the stop-coating strips, while being located on the blanks with the opposite side of the areas without coverage, i.e. connected sections.

Для осуществления диффузионной сварки листов заготовок пакет 4 размещают в штампе 7, в условиях вакуума нагревают до температуры полиморфного превращения титанового сплава материала листовых заготовок и сдавливают в два этапа.To carry out diffusion welding of sheets of blanks, package 4 is placed in stamp 7, under vacuum, heated to a polymorphic transformation temperature of the titanium alloy of the material of the blanks and pressed in two stages.

На первом этапе формуют на заготовках гофры высотой b/2 путем осадки сотопакета до смыкания прокладок по высоте. Величина осадки -

Figure 00000001
N·b для четного количества N листовых заготовок в пакете и
Figure 00000002
(N-1)·b для нечетного. Усилие сдавливания выбирают из условия равномерного растяжения заготовок. Напряжения растяжения являются благоприятными для осуществления деформации, необходимой для образования физического контакта между соединяемыми участками в процессе диффузионной сварки. На втором этапе соединяют заготовки сотопакета и усилие сдавливания выбирают из условия создания прокладками на соединяемых участках давления 2 МПа.At the first stage, corrugations of height b / 2 are formed on blanks by settling a honeycomb packet until the gaskets are closed in height. Precipitation -
Figure 00000001
N · b for an even number N of sheet blanks per bag and
Figure 00000002
(N-1) · b for odd. The compressive force is selected from the condition of uniform tension of the workpieces. Tensile stresses are favorable for the implementation of the deformation necessary for the formation of physical contact between the connected sections during diffusion welding. At the second stage, the honeycomb blanks are connected and the compressive force is selected from the conditions for creating gaskets on the connected pressure sections of 2 MPa.

По завершении процесса диффузионной сварки из предварительно сформованных ячеек полученного полуфабриката извлекают прокладки, и полуфабрикат растягивают до получения сотового блока с окончательно сформованными ячейками.Upon completion of the diffusion welding process, gaskets are removed from the preformed cells of the obtained semi-finished product, and the semi-finished product is stretched to obtain a honeycomb block with finally formed cells.

Claims (2)

1. Способ изготовления сотового заполнителя из титановых сплавов диффузионной сваркой, при котором на участки листовых заготовок, не подлежащие соединению, наносят материал, препятствующий сварке, а на участках, подлежащих соединению, размещают технологические прокладки, листовые заготовки с технологическими прокладками собирают в пакет, нагревают, сдавливают до соединения листовых заготовок с получением полуфабриката, а затем деформированием последнего формуют ячейки с получением блока сотового заполнителя, отличающийся тем, что используют термостойкие технологические прокладки и размещают их с противоположных соединяемому участку сторон с возможностью смыкания листовых заготовок на соединяемом участке при их сдавливании, причем внутри пакета размещают термостойкие прокладки толщиной в два раза больше толщины прокладок, размещаемых на внешней поверхности крайних листовых заготовок пакета, после соединения листовых заготовок технологические прокладки удаляют, а деформирование полуфабриката осуществляют растяжением.1. A method of manufacturing a honeycomb core of titanium alloys by diffusion welding, in which the material that impedes welding is applied to sections of sheet blanks that are not to be joined, and technological gaskets are placed in sections to be joined, sheet blanks with technological gaskets are collected in a bag, heated , squeeze until the sheet blanks are joined to obtain a semi-finished product, and then by deforming the latter, cells are formed to obtain a honeycomb block, characterized in that use heat-resistant process gaskets and place them on the sides opposite to the connected area with the possibility of closing the sheet blanks on the joined section when they are pressed, and heat-resistant gaskets with a thickness twice as thick as the gaskets placed on the outer surface of the outermost sheet blanks of the package are placed inside the package, after connecting the sheet workpieces are removed from the process gaskets, and the semi-finished product is deformed by stretching. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют термостойкие прокладки, выполненные из азотированной листовой стали группы нитраллоев или листового борированного титана. 2. The method according to claim 1, characterized in that they use heat-resistant gaskets made of nitrided sheet steel of the nitralloy group or sheet of boron titanium.
RU2008150980/02A 2008-12-22 2008-12-22 Method for manufacturing of honeycomb from titanium alloys by means of diffusion welding RU2397054C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150980/02A RU2397054C1 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for manufacturing of honeycomb from titanium alloys by means of diffusion welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150980/02A RU2397054C1 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for manufacturing of honeycomb from titanium alloys by means of diffusion welding

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008150980A RU2008150980A (en) 2010-06-27
RU2397054C1 true RU2397054C1 (en) 2010-08-20

Family

ID=42683227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008150980/02A RU2397054C1 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Method for manufacturing of honeycomb from titanium alloys by means of diffusion welding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2397054C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529618C1 (en) * 2013-03-05 2014-09-27 Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Method to manufacture multi-layer panels
RU2569444C2 (en) * 2013-06-14 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ВГТУ", ВГТУ) Diffusion welding of thin-wall laminar titanium structures

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529618C1 (en) * 2013-03-05 2014-09-27 Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Method to manufacture multi-layer panels
RU2569444C2 (en) * 2013-06-14 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ВГТУ", ВГТУ) Diffusion welding of thin-wall laminar titanium structures

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008150980A (en) 2010-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6085965A (en) Pressure bonding and densification process for manufacturing low density core metal parts
US4351470A (en) Method of making a stiffened panel
CN110614275B (en) Method for rolling bimetal composite plate in strong deformation manner
JP3090324B2 (en) Porous structure and method of manufacturing the same
US10799976B2 (en) Method of fabricating roll-bonded expanded load-bearing aluminum laminate structural elements for vehicle
EP2743013B1 (en) Forming a shaped sandwich panel with a die and a pressure vessel
Choi et al. Improvement of formability for fabricating thin continuously corrugated structures in sheet metal forming process
CN109207890B (en) Heat treatment method of thin-wall SPF/DB hollow structure
CN109530901B (en) SPF/DB preparation method of titanium alloy hollow rib structure
RU2397054C1 (en) Method for manufacturing of honeycomb from titanium alloys by means of diffusion welding
US5711059A (en) Internal high-pressure forming process and apparatus
EP2390021B1 (en) Hollow member
US20100096046A1 (en) Method of improving formability of magnesium tubes
US5672216A (en) Distortion free heat treated metal stampings
CN111589857A (en) Manufacturing method of hot-rolled composite steel and hot-rolled composite steel
RU89434U1 (en) PREPARATION FOR THE PRODUCTION OF CELLULAR FILLER
EP2524744B1 (en) Method for producing a sound isolation panel for covering an aircraft engine
CN113477712B (en) Preparation process of multilayer metal composite belt
Arhat et al. The assessment of the process of drawing a cylindrical workpiece without pressing with alternating strain of the workpiece flange
KR20160140785A (en) Method and device for processing extruded profile segments composed of magnesium or magnesium alloys and a lightweight construction element produced therefrom
JPH067857A (en) Method and device for producing superplastically formable element
SU1109293A1 (en) Process for manufacturing multilayer panels by diffusion welding
RU2381093C2 (en) Package for manufacturing of bimetals by rolling and method of its manufacturing
JP3736594B2 (en) Aluminum alloy joined body by mechanical clinch and manufacturing method thereof
US20190105731A1 (en) Hot formed bonding in sheet metal panels

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101223