RU41659U1

RU41659U1 - PREPARATION OF A LAYERED THIN-WALLED WELDED DESIGN

Info

Publication number: RU41659U1
Application number: RU2004100410/20U
Authority: RU
Inventors: А.А. Батищев; Г.П. Бесплохотный; В.В. Шурупов; В.В. Пешков
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2004-11-10

Abstract

Заготовка слоистой тонкостенной сварной конструкции, преимущественно из титановых сплавов, состоящая из обшивок и заключенного между ними заполнителя с профилированными полостями, отличающаяся тем, что обшивки содержат дополнительный слой, образующий наружную поверхность, и выполненный из материала, скорость ползучести которого в условиях диффузионной сварки на 2-4 порядка меньше, чем у материала обшивок, а его толщина выбирается соответственно равной (0,5-0,001) толщины обшивки.Preparation of a layered thin-walled welded structure, mainly from titanium alloys, consisting of sheaths and a filler enclosed between them with profiled cavities, characterized in that the sheaths contain an additional layer forming the outer surface, and made of a material whose creep rate under diffusion welding is 2 -4 orders of magnitude smaller than that of the skin material, and its thickness is selected to be equal to (0.5-0.001) the thickness of the skin.

Description

Полезная модель относится к диффузионной сварке слоистых тонкостенных конструкций, преимущественно из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей большой протяженностью с развитой поверхностью контактирования, например, сотовых панелей, теплообменников и т.п.The utility model relates to diffusion welding of layered thin-walled structures, mainly from titanium alloys, and can be used in the manufacture of parts of great length with a developed contact surface, for example, honeycomb panels, heat exchangers, etc.

Известна заготовка для' изготовления слоистых тонкостенных конструкций диффузионной сваркой, состоящая из обшивок и заполнителя с профилированными полостями, которые заполнены технологическими вкладышами. Вкладыши исключают возможную потерю устойчивости свариваемых элементов заготовки в процессе диффузионной сварки («Технологические основы сварки и пайки в авиастроении», учебник для вузов под общ. ред. В.А.Фролова - М.: Интермет Инжиниринг; 2002, с.226-228, прототип).Known preform for the manufacture of layered thin-walled structures by diffusion welding, consisting of plating and filler with profiled cavities that are filled with technological liners. Inserts exclude the possible loss of stability of the welded elements of the workpiece during diffusion welding ("Technological Foundations of Welding and Soldering in the Aircraft Industry", textbook for universities under the general editorship of V.A. Frolov - M .: Intermet Engineering; 2002, p.226-228 prototype).

Необходимость демонтажа или удаления химическим травлением технологических вкладышей в известной заготовке не только усложняет технологический процесс изготовления деталей, но и отрицательно сказывается на их качестве и ограничивает номенклатуру.The need for dismantling or removal by chemical etching of technological inserts in a known billet not only complicates the manufacturing process of parts, but also adversely affects their quality and limits the range.

Задача полезной модели - повысить устойчивость конструкции заготовки при сварке с высокоинтенсивным силовым воздействием и упростить технологический процесс изготовления деталей.The objective of the utility model is to increase the stability of the workpiece structure during welding with high-intensity force and to simplify the manufacturing process of parts.

Технический результат от использования полезной модели -снижение непроизводительных затрат при изготовлении сварных конструкций и повышение их качества.The technical result from the use of the utility model is to reduce unproductive costs in the manufacture of welded structures and improve their quality.

Технический результат достигается тем, что в заготовке слоистой тонкостенной сварной конструкции, преимущественно из титановых сплавов, состоящей из обшивок и заключенного между ними заполнителя с профилированными полостями, обшивки содержат дополнительный слой, образующий наружную поверхность, и выполненный из материала, скорость ползучести которого в условиях диффузионной сварки на 2-4 порядка меньше, чем у материала обшивок, а его толщина выбирается соответственно равной (0,5 - 0,001) толщины обшивки.The technical result is achieved by the fact that in the preform of a layered thin-walled welded structure, mainly of titanium alloys, consisting of claddings and a filler with profiled cavities enclosed between them, the claddings contain an additional layer forming the outer surface and made of a material whose creep rate under diffusion conditions welding is 2-4 orders of magnitude smaller than that of the skin material, and its thickness is chosen to be equal to (0.5 - 0.001) the thickness of the skin.

Благодаря введению, расположению и выбору материала дополнительного слоя повышается сопротивление ползучести обшивок, позволяющее сохранить устойчивость заявляемой конструкции заготовки в условиях приложения внешнего сжимающего давления при высоких температурах диффузионной сварки. Выбор толщины дополнительного слоя обеспечивает получение прогиба на неподкрепленных участках оболочки в допустимых пределах.Thanks to the introduction, location and selection of the material of the additional layer, the creep resistance of the casing is increased, which allows to maintain the stability of the claimed design of the workpiece under conditions of applying external compressive pressure at high diffusion welding temperatures. The choice of the thickness of the additional layer provides a deflection in unreinforced sections of the shell within acceptable limits.

На чертеже изображен общий вид заготовки сотовой конструкции (продольный разрез).The drawing shows a General view of the preform of a honeycomb structure (longitudinal section).

Заготовка состоит из заполнителя 1 с профилированными полостями 2, заключенного между несущими обшивками 3. Наружные поверхности обшивок 3 образованы дополнительными слоями 4, выполненными из материала, скорость ползучести ε которого в условиях диффузионной сварки меньше, чем у материала обшивок на (2-4) порядка. Слои 4 имеют толщину h, равную (0,5-0,001) толщины Н соответствующих обшивок 3.The workpiece consists of a filler 1 with profiled cavities 2, enclosed between the bearing sheaths 3. The outer surfaces of the sheaths 3 are formed by additional layers 4 made of a material whose creep rate ε under diffusion welding is less than that of the sheathing material by (2-4) orders of magnitude . Layers 4 have a thickness h equal to (0.5-0.001) of the thickness H of the respective skin 3.

В таблице приведены примеры выбора материала и толщины дополнительного слоя в заготовке сотовой конструкции с геометрическими параметрами заполнителя δ/d=0,01 при δ=0,3 мм (δ- толщина материала, d-диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение полости) и обшивкой толщиной Н=1 мм из листового титанового сплава ОТ4 с исходной равноосной мелкозернистой структурой, у которого при температуре сварки конструции 900°С и давлении Р=2,45 МПа, скорость ползучести ε=10^-4с^-1.The table shows examples of the choice of material and the thickness of the additional layer in the preform of a honeycomb structure with geometrical parameters of the filler δ / d = 0.01 at δ = 0.3 mm (δ is the thickness of the material, d is the diameter of the circle inscribed in the cross section of the cavity) and casing with a thickness of H = 1 mm from a sheet of titanium alloy OT4 with an initial equiaxial fine-grained structure, which at a welding temperature of the structure 900 ° C and pressure P = 2.45 MPa, the creep rate ε = 10 ^-4 s ^-1 .

ТаблицаTable Материал дополнительного слояAdditional layer material Сплав ОТ4 с исходной крупнозернистой пластинчатой структурой с видимыми границами β-зеренOT4 alloy with the initial coarse-grained lamellar structure with visible β-grain boundaries Сплав ВТ20 с исходной пластинчатой структуройVT20 alloy with the initial plate structure Покрытие нитрида титана,
TINTitanium nitride coating,
Tin ХарактеристикиSpecifications Скорость ползучести (ε) при температуре сварки, (c^-1)Creep rate (ε) at welding temperature, (c ^-1 ) 10^-6 10 ^-6 10^-7 10 ^-7 10^-8 10 ^-8 Толщина h, (мм)Thickness h (mm) 0,50.5 0,210.21 0,0010.001 Относительная деформация неподкрепленных участков, (%)Relative deformation of non-supported areas, (%) 4,14.1 4,54,5 8,18.1

Дополнительные слои 4 в процессе диффузионной сварки воспринимают сварочное давление, оказывают сопротивление высокотемпературным деформациям и препятствуют потере устойчивости в виде недопустимых прогибов неподкрепленных участков обшивок 3 над полостями 2 заполнителя 1. В зонах контактирования заполнителя 1 с внутренней поверхностью обшивок 3 осуществляется сварка, при этом исходные свойства материала обшивок сохраняются.Additional layers 4 in the process of diffusion welding perceive welding pressure, resist high-temperature deformations and prevent the loss of stability in the form of unacceptable deflections of unreinforced sections of skin 3 over cavities 2 of filler 1. Welding is performed in the contact zones of filler 1 with the inner surface of skin 3, while the initial properties skin material are saved.

Claims

Preparation of a layered thin-walled welded structure, mainly from titanium alloys, consisting of sheaths and a filler enclosed between them with profiled cavities, characterized in that the sheaths contain an additional layer forming the outer surface, and made of a material whose creep rate under diffusion welding is 2 -4 orders of magnitude smaller than that of the skin material, and its thickness is selected to be equal to (0.5-0.001) the thickness of the skin.