SU1706875A1 - Способ изготовлени конструкций сложной формы диффузионной сваркой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в авиастроении, судостроении и других област х машиностроительной промышленности при изготовлении изделий методом совмещени  сверхпластимеской формовки с диффузионной сваркой. Цель изобретени  повышение качества издели . Дл  згого между свариваемыми поверхност ми лиг.то вых заготовок располагают промежуточные прокладки из материала, образующего эвтектику при температуре гвтрки с материалом формуемой заготовки, толщиной Л SrPK/S где Sr площадь поперечно ог.ечени  галгп ли, Р - периметр  чейки, образованной ребрами жесткости; К коэффициент. учитывающий процентное содержание материала прокладки р объеме ззпо жчемы/ пустот, S - площадь прикидки. Примем ПЭР прокладки располагаю or -) о а ..сто нии , равном радиусу галтели. В рро:;ес.гг- сварки исключаетс  образование пусмот в зоне сопр жени  ребер жест. с, обшин- ками и снижени1-; р.э но10 щинг;г ти ; «л С

Description

Изобретение относитс  к сварке давлением и может быть использовано при изготовлении конструкций методом совмещени  сверхпластической формовки с диффузионной сваркой.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества издели  за счет исключени  пустот в зоне сопр жени  ребер жесткости с Обшивками и снижени  степени разнотол- щинности.

На чертеже изображена заготовка дл  формовки конструкций поперечный разрез (слева от оси симметрии - исходное положение , справа - после деформировани ).

Заготовка состоит из листов 1 и 2. уложенных один против другого. В пространстве между листами наход тс  элементы заполнител  3 дл  формисопачич ребер жесткости и прокладка 4. прикрепленна  к листу 1. Листы 1 и 2 образуют пологть 5. Периметр прокладки 4 расположен на рассто нии i от боковой грани заполнител  3 Стрелками показано направление прикладываемого давлени  Р к листу 2. Позицией 6 обозначен участок галтепи, заполненный продуктом эвтектической реакции.

Способ осуществл етс  следующим образом .

VI

О

о

00

VI ел

В штампе (не показан) размещают листы 1 и 2 один относительно другого на определенном рассто нии. Между листами располагают заполнитель, например, в виде объемных элементов 3. Элементы заполни тел  прикрепл ют к одному из листов, на пример, точечной сваркой. Между листами 1 и 2 также размещают прокладки 4 на участках , по которым будет происходить контакт листов.

Прокладки 4 изготовлены из материала образующего эвтектику с материалом формуемого листа при температуре сварки толщиной

d S(PK/S.UJ где Sr площадь поперечного сечени  галтели;

Р - периметр  чейки, образованный ребрами жесткости:

К - коэффициент, учитывающий процентное содержание материала прокладки в обьеме заполн емых пустот;

S - площадь прокладки,

причем кра  прокладки располагают от ребер жесткости на рассто нии равном радиусу галтели.

Полость 5 между листами вакуумируют Штамп нагревают до температуры сверхпластичности материала, из которого выполнены листы.

Затем над одним из листов создают из бьпочное давление газа и формуют лист в режиме сверхпластичности. Формуемый лист соприкасаетс  с другим листом через прокладку 4. В месте контакта начинает образовыватьс  жидкость, котора  по мере формоизменени  листа выдавливаетс  к ре брам жесткости. При этом формуемый лист. оформл   ребра жесткости, образует г;злте ли, пустоты 6 в которых заполн ютс  продуктом эвтектической реакции

На заключительном этапе формовки листы и заполнитель соедин ют диффузионной сваркой. В процессе сварки во врем  изотермической выдержки происходит выравнивание по химическому составу мата- риала, заполнившего пустоты Q галтел х, с основным материалом. По окончании сварки давление снимают, штамп разбирают и извлекают готовую деталь.

Изготавливали обечайку с внутренними кольцевыми ребрами жесткости диаметром 200 мм, высотой 160 мм. Материалом заготовок  вл етс  титановый сплав вТ 14 Заготовка включала в себ  две цилиндрические оболочки, сваренные из листа 0,8 мм. К внутренней поверхности большей оболочки на диаметре 198,4 мм прикрепл ли аргоновой сваркой заполнитель, выполненный в виде колец пр моугольного сечени  с наружным

диаметром 198.4 мм. Рассто ние между боковыми гран ми соседних колец равн лось 32 мм. При этом периметр Р  чейки, образованный боковыми гран ми колец, составл л

Р 2  ,8л мм, (2) где D - наружный диаметр колец

С учетом того, что радиус галтели г-1 мм, медные прокладки размещали на рассто нии 1 мм от боковых граней колец, прикрепл ли их к оболочке контактной точечной сваркой. При этом прокладки изготавливали в виде полосы шириной 30 мм, свернутой в кольцо диаметром 198.4 мм. Площадь S прокладки равн лась 5952л мм

15

Площадь поперечного сечени  галтели

при г--1 мм составл ла

Sr-()-0.215 мм2.(3) Медь взаимодействует с титаном с образованием эвтектики при температуре выше

870°С. Объемное соотношение компонентов при этом составл ет. % Си-65,. Ti 35. Поэтому коэффициент К. учитывающий процентное содержание материала прокладки в объеме заполн емых пустот равн лс 

065.

Толщина Л прокладки, определенна  по формуле (1). составила 9 мкм.

Цилиндрические обечайки устанавливали соосно гз штампе, предусматривающем

вакуумирование полости 5 между оболочками и создание избыточного давлени  ча внутреннюю поверхность меньшей оболочки .

Штамп помещали в вакуумную печь и

нагревали до 880°С. соответствующий температуре сверхпластичности сплава ВТ-14. Меньшую оболочку формовали, прикладыва  давление газа с ее внутренней стороны Максимальное давление газа (аргона) 1,5

МПа При этом происходила формовка листовой оболочки, скорость деформации обеспечивали в интервале 10 -10 с V На заключительном этапе формовки сборку выдерживали под давлением 1,5 МПа в течение 2 х ч дл  обеспечени  диффузионного соединени  листовых заготовок с заполнителем .

По окончании процесса сварки давление аргона снимали, штамп раскрывали и

извлекали готовую деталь. Полученную таким способом обечайку разрезали с целью контрол  заполнени  эвтектикой пустот в галтел х. Макроструктур шй анализ показал отсутствие пустот и пор в местах сопр женг  ребер жесткости с обшивкой.

Предлагаемый способ изготовлени  металлических многослойных конструкций обеспечивает по сравнению с известными способами получение изделий лучшего качестаа за счет оформлени  галтелей в местах сопр жени  ребер жесткости с обшивками и устранени  такого дефекта, как пустоты в этих местах, а также позвол ет снизить степень разнотолщинности по сечению конструкции.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ изготовлени  конструкций сложной формы диффузионной сваркой, при котором свариваемые детали в виде листовых заготовок и заполнител , расположенного между ними, нагревают до температуры сварки, одну из листовых заготовок формуют в режиме сверхпластичности до контакта с другой листовой заготовкой с образованием галтелей при формировании ребер жесткости и осуществл ют изотермическую выдер0

   жку.о уличающийс  тем, что. с целью повышени  качества издели , между свариваемыми поверхност ми листовых заготовок располагают промежуточную прокладку из материала, образующего эвтектику при температуре сварки с материалом формуемой заготовки, толщиной д . равной

   (5 SrPK/S,

   где Sr - площадь поперечного сечени  галтели;

   Р - периметр  чейки, образованной ребрами жесткости,

   К - коэффициент, учитывающий процентное содержание материала прокладки в объеме заполн емых пустот. причем кра  прокладки располагают от ребер на рассто нии,равном радиусу галтели.