RU99113931A

RU99113931A - Способ изготовления многослойной ячеистой конструкции

Info

Publication number: RU99113931A
Application number: RU99113931/02A
Authority: RU
Inventors: Оскар Акрамович Кайбышев; Рамиль Яватович ЛУТФУЛЛИН; Ринат Владикович САФИУЛЛИН; Алексей Анатольевич КРУГЛОВ; Олег Александрович РУДЕНКО
Original assignee: Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2001-05-27

Claims

1. Способ изготовления многослойной ячеистой конструкции из материалов, способных к сверхпластической деформации, включающий соединение листовых заготовок наполнителя, выполненных из титанового сплава, сварными швами по заданному рисунку, герметизацию полости между ними, размещение их между листовыми заготовками обшивки, формовку регулируемым давлением рабочей среды и твердофазное соединение, отличающийся тем, что изготовление осуществляют в интервале температур T₁ ... T_п.п., где T₁ - температура в пределах температуры старения закаленных титановых сплавов, преимущественно 550°С, Т_п.п. - температура полного полиморфного превращения титанового сплава, за несколько, преимущественно, два этапа, причем на первом этапе осуществляют формовку до получения полуфабриката со сформированными ячейками с образованием, по крайней мере, физического контакта между соединяющимися поверхностями листовых заготовок, а на втором этапе производят деформирование полуфабриката со степенью деформации ε соединенных листовых заготовок, при этом размер зерен в листовых заготовках наполнителя и/или обшивки и температурные интервалы этапов выбирают из условия

где ε_min - минимальная степень деформации, необходимая для реализации зернограничного проскальзывания в зоне соединения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении конструкции высотой Н >> h_min, где h_min = S_o + 4ρ, S_o - суммарная толщина листовых заготовок, ρ - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, на втором этапе деформирование осуществляют давлением рабочей среды, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката до получения конструкции, при этом выбирают размер зерен в листовых заготовках наполнителя d ≅ 1 мкм, первый этап осуществляют в интервале температур T₁ ... (T₁+150°C), а второй - (T₁+200°C) ... T_п.п..

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении конструкции высотой Н >> h_min, где h_min = S_o + 4ρ, S_o - суммарная толщина листовых заготовок, ρ - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, на втором этапе деформирование осуществляют давлением рабочей среды, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката до получения конструкции, при этом выбирают размер зерен в листовых заготовках наполнителя порядка 5 мкм, первый этап осуществляют в интервале температур (T₁+150°C) ... (T₁+250°C), а второй - (T₁+300°C) ... T_п.п.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении конструкции высотой Н > h_min, где h_min = S_o + 4ρ, S_o - суммарная толщина листовых заготовок, ρ - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, на втором этапе деформирование осуществляют давлением рабочей среды, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката до получения конструкции, при этом выбирают размер зерен в листовых заготовках наполнителя d ≅ 1 мкм, первый этап осуществляют в интервале температур T₁ ... (T₁+200°C), а второй - (T₁+250°С) ... Т_п.п.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении конструкции высотой Н > h_min, где h_min = S_o + 4ρ, S_o - суммарная толщина листовых заготовок, ρ - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, на втором этапе деформирование осуществляют давлением рабочей среды, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката до получения конструкции, при этом выбирают размер зерен в листовых заготовках наполнителя порядка 5 мкм, первый этап осуществляют в интервале температур (T₁+150°C) ... (T₁+250°C), а второй - (T₁+350°C) ... T_п.п.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении конструкции с выпуклой поверхностью полуфабрикат выполняют с плоской поверхностью.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении полуфабриката высотой, равной высоте конструкции, на втором этапе производят деформирование соединенных в процессе формовки листовых заготовок посредством приложения внешней растягивающей нагрузки со степенью деформации ε = 3...5% в интервале температур (T₁+350°C) ... T_п.п., при этом выбирают размер зерен в листовых заготовках наполнителя d ≅ 1 мкм, а на первом этапе осуществляют формовку в интервале температур (T₁+175°C) ... (T₁+250°C).

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при изготовлении цилиндрической конструкции с продольными ребрами жесткости усилия растяжения прикладывают по противоположным сторонам полуфабриката так, что направление действия усилий совпадает с направлением ребер.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют листовые заготовки обшивки из интерметаллида титана с размером зерен d ≅ 5 мкм, при этом выбирают размер зерен в листовых заготовках наполнителя d ≅ 1 мкм, первый этап, на котором формуют листовые заготовки наполнителя, осуществляют в интервале температур T₁ ... (T₁+200°C), а второй - (T₁+350°C) ... T_п.п.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют листовые заготовки обшивки из жаропрочного титанового сплава, при этом листовые заготовки наполнителя берут с размером зерен d ≅ 1 мкм, первый этап, на котором формуют листовые заготовки наполнителя, осуществляют в интервале температур T₁ ... (T₁+200°C), а второй - (T₁+350°C) ... T_п.п.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют листовые заготовки обшивки с пластинчатым типом микроструктуры, при этом листовые заготовки наполнителя берут с размером зерен d ≅ 1 мкм, первый этап, на котором формуют листовые заготовки наполнителя, осуществляют в интервале температур T₁ ... (T₁+200°C), а второй - (T₁+350°C) ... T_п.п.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют листовые заготовки обшивки с размером зерен, превышающим на порядок размер зерен в листовых заготовках наполнителя.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что листовые заготовки наполнителя соединяют сварными швами, выполняемыми с ограничением образования литой зоны до величины не более 0,7 толщины листовой заготовки наполнителя.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру на втором этапе циклически изменяют на величину ±Δ, где Δ выбирают 50 ... 100°С.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что понижение температуры осуществляют посредством охлаждения рабочей среды, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединяемую поверхность формуемой листовой заготовки подвергают дополнительной холодной деформации со степенью, обеспечивающей наклеп на глубину не менее 2d, где d - размер зерен в листовой заготовке.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединяемую поверхность формуемой листовой заготовки обрабатывают с созданием рельефа высотой порядка 0,1 мм, при этом листовую заготовку берут с размером зерен d ≅ 1 мкм.

18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть площади листовых заготовок отводят под технологическую зону, листовые заготовки наполнителя соединяют сварными швами по определенному рисунку по всей площади, затем осуществляют герметизацию пакета листовых заготовок обшивки и наполнителя, при этом на первом этапе осуществляют формовку листовых заготовок обшивки и наполнителя с образованием технологической зоны высотой h*, выбираемой из условия
S_o<h^*<S_o+2ρ,
где S_o - суммарная толщина листовых заготовок,
ρ - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя.

19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть площади листовых заготовок отводят под технологическую зону, листовые заготовки наполнителя соединяют сварными швами по определенному рисунку, пересекающими границу технологическую зоны, по которой листовые заготовки наполнителя соединяют граничным сварным швом, затем осуществляют герметизацию пакета листовых заготовок обшивки и наполнителя, при этом на первом этапе на первом переходе формуют листовые заготовки обшивки с образованием в технологической зоне полости, а на втором переходе формуют листовые заготовки наполнителя, при соблюдении условия
S_o<h^**<S_o+4ρ,
где h** - высота технологической зоны по контуру расположения граничного шва в наполнителе,
S_o - суммарная толщина листовых заготовок,
ρ - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя.

20. Способ по любому из пп. 1, 18, 19, отличающийся тем, что одновременно создают давление рабочей среды в полости между листовыми заготовками наполнителя и в полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя с созданием перепада давления в указанных полостях, соответствующего одновременной формовке листовых заготовок наполнителя и обшивки.

21. Способ по любому из пп. 18 - 20, отличающийся тем, что осуществляют регламентированный отвод рабочей среды из полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя.

22. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый этап осуществляют за три перехода, причем на первом переходе полость между листовыми заготовками обшивки и наполнителя вакуумируют, давление рабочей среды создают в полости между листовыми заготовками наполнителя, на втором переходе давление рабочей среды создают в полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя при сохранении давления рабочей среды в полости между листовыми заготовками наполнителя.

23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что рабочую среду подают в полость между листовыми заготовками наполнителя, обеспечивая скорость деформации листовых заготовок на один или два порядка выше скорости сверхпластической деформации до момента, как в любом из нормальных сечений формируемого полуфабриката длина листовой заготовки обшивки станет равной длине гравюры матрицы в этом же сечении.

24. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе, на одном из переходов осуществляют формовку листовых заготовок наполнителя подачей рабочей среды в полость между ними, на последующем переходе давление рабочей среды создают с внешней стороны листовых заготовок обшивки при сохранении давления рабочей среды в полости между листовыми заготовками наполнителя.

25. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе, на одном из переходов осуществляют формовку листовых заготовок наполнителя подачей рабочей среды в полость между ними, до получения в угловых зонах ячеек радиуса
R>ρ,
где ρ - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, на последующем переходе давление рабочей среды создают с внешней стороны листовых заготовок обшивки при сохранении давления рабочей среды в полости между листовыми заготовками наполнителя, на последнем переходе продолжают формовку листовых заготовок наполнителя подачей рабочей среды в полость между ними.

26. Способ по п. 21 или 22, отличающийся тем, что размер зерен в листовых заготовках обшивки выбирают меньше размера зерен в листовых заготовках наполнителя.

27. Способ по п. 1, отличающийся тем, что листовую заготовку обшивки сгибают пополам, а место сгиба используют для получения элемента поверхности готовой конструкции.