Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления металлических панелей в различных отраслях аэрокосмического машиностроения.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used for the manufacture of metal panels in various fields of aerospace engineering.
Известны способы изготовления металлических панелей, при котором листовые заготовки заполнителя собирают в пакет, предварительно соединяют между собой электронно-контактной сваркой в определенных местах, затем их располагают между обшивками и размещают в печи, где нагревают до определенной температуры и производят формовку и сварку заполнителя давлением газа (патенты США №39001754, 1975, №3920175, 1976, №4882833, 1987, а также А.с. СССР №1662790, В23К 20/14, 1991).Known methods for the manufacture of metal panels, in which the sheet blanks of the filler are collected in a bag, pre-connected by electronic contact welding in certain places, then they are placed between the casing and placed in a furnace where they are heated to a certain temperature and molding and welding of the filler by gas pressure (US patents No. 39001754, 1975, No. 3920175, 1976, No. 4882833, 1987, and also A.S. USSR No. 1662790, B23K 20/14, 1991).
Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по А.с. СССР №1606287, В23К 20/14, 1990 г., которое было принято авторами за ближайший аналог.The closest set of essential features is a technical solution for A.S. USSR No. 1606287, V23K 20/14, 1990, which was accepted by the authors as the closest analogue.
Недостатком данного способа является то, что при использовании титановых листов типа ВТ6 (налог Ti-6Al-4V), который проявляет сверхпластические свойства при температурах 850-950°C и при скоростях деформации 1·10-4 с-1 …1·10-2 с-1, требуется использовать дорогостоящую жаропрочную оснастку, что приводит к газонасыщению поверхностного слоя изделия, а это, в свою очередь, снижает прочностные характеристики и ухудшает качество продукции.The disadvantage of this method is that when using titanium sheets of type VT6 (tax Ti-6Al-4V), which exhibits superplastic properties at temperatures of 850-950 ° C and at strain rates of 1 · 10 -4 s -1 ... 1 · 10 - 2 s -1 , it is required to use expensive heat-resistant equipment, which leads to gas saturation of the surface layer of the product, and this, in turn, reduces the strength characteristics and affects the quality of the products.
Как показывают экспериментальные исследования ["Superplastic forming gas pressure of titanium alloy bellows" / W. Gang, Z. Karfeng, G. Jun, R. Xueyu - Department of Plasticity Technology, Shanghai Jiaotong University, China, oct. 2004], пластичность титанового листа изменяется не только от изменений толщины, скорости деформирования, температуры формования, но и от направления прокатки готового листа. Характер зависимости напряжения течения и коэффициента скоростной чувствительности m от скорости деформации листов одинаковой толщины совершенно одинаков, однако напряжение течения изменяется от видов прокатки (продольной или поперечной). У листов с поперечной прокаткой, при одинаковой толщине, коэффициент m ниже, чем у листов с продольной прокаткой. Исходя из этого, в зависимости от вида прокатки необходимо изменить либо температуру формования, либо скорость деформации или оба этих показателя одновременно для получения наилучшего эффекта сверхпластичности.As experimental studies show ["Superplastic forming gas pressure of titanium alloy bellows" / W. Gang, Z. Karfeng, G. Jun, R. Xueyu - Department of Plasticity Technology, Shanghai Jiaotong University, China, oct. 2004], the ductility of a titanium sheet varies not only from changes in thickness, strain rate, molding temperature, but also from the direction of rolling of the finished sheet. The nature of the dependence of the flow stress and the speed sensitivity coefficient m on the deformation rate of sheets of the same thickness is exactly the same, however, the flow stress varies from type of rolling (longitudinal or transverse). For sheets with transverse rolling, with the same thickness, the coefficient m is lower than for sheets with longitudinal rolling. Based on this, depending on the type of rolling, it is necessary to change either the molding temperature or the strain rate, or both of these indicators simultaneously to obtain the best superplasticity effect.
Целью настоящего изобретения является повышение прочностных характеристик готовых изделий и улучшение качества продукции за счет увеличения сверхпластичности и существенного снижения газонасыщенного поверхностного слоя, путем подбора одинаковых титановых листов по виду прокатки и выбора оптимальных режимов температуры и скорости деформации.The aim of the present invention is to increase the strength characteristics of finished products and improve product quality by increasing superplasticity and a significant reduction in gas-saturated surface layer, by selecting the same titanium sheets according to the type of rolling and choosing the optimal temperature and strain rate.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Изготавливают заготовки (заполнитель) из двух листов 1 и 2 (фиг.1) титанового сплава ВТ6 толщиной 1 мм с продольной формой прокатки. Пакет листовых заготовок обваривают по контуру и проваривают рядом непрерывных ортогональных швов 3. Собранный пакет загружают в печь, нагревают до температуры 800°C и подачей в него газа осуществляют формообразование заполнителя со скоростью деформации 5·10-4 c-1<ξ<1·10-2 c-1. Для листов заполнителя с поперечной прокаткой и толщиной больше 1 мм и температура формообразования и скорость деформации будет существенно отличаться.Billets (aggregate) are made from two sheets 1 and 2 (Fig. 1) of a VT6 titanium alloy 1 mm thick with a longitudinal rolling form. A package of sheet blanks is welded along the contour and boiled by a series of continuous orthogonal seams 3. The assembled package is loaded into the furnace, heated to a temperature of 800 ° C and the filler is formed into gas at a strain rate of 5 · 10 -4 s -1 <ξ <1 · 10 -2 s -1 . For transverse rolling aggregate sheets with a thickness greater than 1 mm, both the forming temperature and the strain rate will differ significantly.
Таким образом, выбирая оптимальные режимы температуры и скорости деформации с обязательным выбором формы прокатки, можно достичь более эффективной сверхпластичности и тем самым улучшить прочностные характеристики готовых изделий за счет увеличения коэффициента m и получения СМК - структуры с меньшим размером зерен.Thus, choosing the optimal temperature and strain rate regimes with the obligatory choice of the rolling form, it is possible to achieve more effective superplasticity and thereby improve the strength characteristics of finished products by increasing the coefficient m and obtaining a QMS structure with a smaller grain size.