SU1745469A1

SU1745469A1 - Laminated aluminum alloy structure

Info

Publication number: SU1745469A1
Application number: SU904833499A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Чудин; Евгений Никифорович Сидоренков; Аркадий Васильевич Сергеев; Ирина Евгеньевна Тихонова; Владимир Иванович Михеев; Владимир Николаевич Косолапов
Original assignee: Научно-исследовательский институт технологии машиностроения; Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1992-07-07

Abstract

Использование: в авиационной и других отрасл х промышленности дл изготовлени чеистых конструкций. Сущность изобретени : конструкци содержит заполнитель из сверхпластичного материала системы AI - Си, диффузионно сваренный с обшивками из сплава AI - Zn - Mg. После диффузионной сварки производ т упрочн ющую термообработку конструкции по режиму термообработки обшивки. 6 ил.Use: in the aviation and other industries for the manufacture of cellular structures. The essence of the invention: the design contains a filler of superplastic material of the system AI - Cu, diffusion welded with claddings of alloy AI - Zn - Mg. After diffusion welding, the structure is hardened by heat treatment according to the heat treatment mode of the skin. 6 Il.

Description

Изобретение касаетс изготовлени чеистых конструкций из алюминиевых сплавов методом СДДС и может быть использовано в авиационной промышленности и в различных отрасл х машиностроени .The invention relates to the manufacture of cellular structures of aluminum alloys by the SDDS method and can be used in the aviation industry and in various fields of engineering.

Известна конструкци из алюмини и его сплавов, кртора представл ет собой лист заполнител , отформованный в услови х сверхпластичности, диффузионно соединенный с обшивкой. При нагревании пакета происходит диффузионное соединение деталей в местах, лишенных окисных пленок. Сверхпластическа формовка заполнител осуществл етс под действием давлени газовой среды.The known structure of aluminum and its alloys, a crtor, is a filler sheet molded under superplastic conditions, diffusively connected to the skin. When the package is heated, a diffusion connection of parts occurs in places devoid of oxide films. Superplastic molding of the filler is carried out under the action of the pressure of the gas medium.

Недостатком такой конструкции вл етс низка прочность получаемых диффузионных сварных соединений, составл юща не более 190 МПа.The disadvantage of this design is the low strength of the obtained diffusion welded joints, which is not more than 190 MPa.

Целью изобретени вл етс повышение качества конструкции.The aim of the invention is to improve the quality of the design.

Поставленна цель достигаетс тем, что слоиста конструкци из алюминиевых сплавов, содержаща заполнитель, соединенный с обшивками диффузионной сваркой, заполнитель выполнен из сплава системы AIThe goal is achieved by the fact that a layered structure of aluminum alloys containing a filler connected to the casing by diffusion welding, the filler is made of an alloy of the AI system

-Си, а обшивки - из сплава At - Zn - Mg.-Ci, and plating - from alloy At - Zn - Mg.

На фиг. 1 изображены листы заполнител и обшивки в штампах перед сверхпластическим деформированием; на фиг. 2 - заполнитель и обшивки в закрытых штампах в процессе сверхпластического деформировани заполнител , на фиг. 3 - слоиста конструкци в штампах в момент диффузионной сварки с верхним листом обшивки; на фиг. 4 - конструкци в момент диффузионной сварки с нижним листом обшивки; на фиг. 5 и 6 - готова конструкци .FIG. 1 shows sheets of filler and skin in stamps before superplastic deformation; in fig. 2 shows a filler and skin in closed stamps in the process of superplastic deformation of a filler; FIG. 3 - layered construction in stamps at the time of diffusion welding with the top sheet of skin; in fig. 4 - structure at the time of diffusion welding with the bottom sheet of plating; in fig. 5 and 6 - ready design.

Готова слоиста конструкци состоит из заполнител 1, изготовленного из сплава системы AI - Си, диффузионно сваренного с листами обшивки 2(10) из сплава системы АГThe finished layered structure consists of a filler 1 made of an alloy of the AI-C system, diffusionally welded with sheets of skin 2 (10) of an alloy of the AG system

-Zn - Mg.-Zn - Mg.

SS

ОABOUT

юYu

Слоистую конструкцию изготавливают следующим образом.Layered construction is made as follows.

Соедин емые листы заполнител и обшивок обезжиривают ацетоном, подвергают травлению в 10...18%-ным растворе NaOH, после чего промывают последовательно гор чей, холодной дистиллированной водой, просушивают. Размещают соедин емые листы заполнител 1 и обшивки 2 в устройстве дл диффузионной сварки и сверхпластического деформировани , состо щем из верхнего 3 и нижнего 4 штампов , помещают устройство в камеру установки диффузионной сварки (фиг. 1).The combined sheets of the filler and linings are degreased with acetone, etched in 10 ... 18% NaOH solution, then washed successively with hot, cold distilled water, dried. Placeable sheets of filler 1 and skin 2 in a device for diffusion welding and superplastic deformation, consisting of the top 3 and bottom 4 punches, are placed the device in the chamber of the diffusion welding machine (Fig. 1).

Вакуумируют камеру установки диффузионной сварки до разрежени 10 ... 10 Па, нагревают соедин емые листы до температуры сверхпластичности сплава заполнител . Закрывают штампы, и приложением усили сжати герметизируют по внутренней контактной площадке с помощью зуба 5. Давлением газа, например аргона, подаваемого через трубку 6, деформируют лист заполнител 1 в режиме сверхпластичности на вкладышах 7, придава ему чеистую форму (фиг. 2).The chamber of the diffusion welding plant is vacuumized to a dilution of 10 ... 10 Pa, the joining sheets are heated to the superplasticity temperature of the filler alloy. The dies are sealed, and by application of compression force they are sealed around the inner contact pad with the help of a tooth 5. Gas pressure, such as argon supplied through tube 6, deforms the sheet of the filler 1 in the superplasticity mode on the liners 7, giving it a cellular form (Fig. 2).

Производ т диффузионную сварку сформированных ребер заполнител с листом обшивки при 480 ... 530° С подачей газа в мембрану 8 через трубку 9 (фиг. 3). Далее осуществл ют повторный нагрев, сверхпластическое деформирование и диффузионную сварку заполнител с вторым листом обшивки 10 давлением газа, подаваемого в наполнитель 1 через трубку б (фиг. 4). После этого чеистую конструкцию 11 подвергают термической обработке по режиму закалки и старени . При этом конструкци может оставатьс в штампах, а ее термическую обработку производ т путем нагрева и охлаждени штампов с помощью газа (воздуха), подаваемого через каналы 12, выполненные в штампах.Diffusion welding of the formed ribs of the filler with a sheet of plating at 480 ... 530 ° C is performed by supplying gas to the membrane 8 through the tube 9 (Fig. 3). Next, reheating, superplastic deformation and diffusion welding of the filler with the second sheet of skin 10 by the pressure of the gas supplied to the filler 1 through tube b are performed (Fig. 4). After that, the cellular structure 11 is subjected to heat treatment according to the quenching and aging regime. In this case, the design can remain in the dies, and its heat treatment is performed by heating and cooling the dies with gas (air) supplied through the channels 12 made in the dies.

Контакт разнородных металлов систем А - Zn - Mg и Al - Си облегчает диффузионную сварку алюминиевых сплавов обшивки и заполнител .The contact of dissimilar metals of systems A - Zn - Mg and Al - Cu facilitates diffusion welding of aluminum alloys to the skin and filler.

В процессе нагрева и на начальной стадии изотермической выдержки на границе соединени сплавов обшивки и заполнител образуетс низкотемпературна эвтектика , привод ща к контактному оплавлению поверхностных слоев, разрушению и диспергированию окисной пленки. При дальнейшей изотермической выдержке образуетс термодинамически равновесна переходна диффузионна зона с температурой плавлени не ниже температуры плавлени более легкоплавкого сплава в композиции. Прочность диффузионного соединени составл ет 90-95% прочности алюминиевого сплава заполнител .In the process of heating and at the initial stage of isothermal aging, a low-temperature eutectic is formed at the interface of the cladding and filler alloys, resulting in contact melting of the surface layers, destruction and dispersion of the oxide film. With further isothermal exposure, a thermodynamically equilibrium transition diffusion zone is formed with a melting point not lower than the melting point of the lower melting alloy in the composition. The strength of the diffusion compound is 90-95% of the strength of the aluminum alloy filler.

Окончательна прочность и жесткость слоистой чеистой конструкции достигаетс The ultimate strength and rigidity of the layered cellular structure is achieved

за счет термической обработки по режиму термической обработки сплава обшивки. Технологичность конструкции заключаетс в том, что алюминиевые сплавы названных систем хорошо формуютс при высоком уровне диф0 фузионной свариваемости. Кроме того, конструкци в целом и сварные соединени могут быть термически упрочнены.due to heat treatment in the mode of heat treatment of the plating alloy. The manufacturability of the design lies in the fact that aluminum alloys of these systems are well molded at a high level of diffusion weldability. In addition, the structure as a whole and the welded joints can be thermally hardened.

Предлагаема конструкци имеет более высокое качество за счет увеличени проч5 ности диффузионных соединений. Прочность повышаетс в результате интенсивного разрушени и диспергировани окисной пленки вследствие контактного оплавлени и сверхпластического деформировани .The proposed design has a higher quality due to an increase in the strength of diffusion compounds. Strength is increased as a result of the intense disintegration and dispersion of the oxide film due to contact melting and superplastic deformation.

0Пример. При изготовлении слоистой0 Example In the manufacture of layered

чеистой конструкции из сплавов 1201 и 1970 соедин емые поверхности листа заполнител из сплава 1201 и листа обшивки из сплава 1970 обезжиривали б зью, смо5 ченной ацетоном, травили в 15%-ном растворе NaOH, промывали гор чей и холодной водой, осветл ли поверхность концентрированной НМОз, промывали гор чей, холодной дистиллированной водой.the cellular structures of alloys 1201 and 1970, the joined surfaces of a 1201 alloy filler sheet and a 1970 alloy casing sheet were degreased with acetone-dispersed base, etched in 15% NaOH solution, washed with hot and cold water, brightened the surface with concentrated HMOS washed with hot, cold distilled water.

0 Штампы с установленными в них листами заполнител и обшивки помещали в камеру установки диффузионной сварки. Листы предварительно раздвигали. Вакуу- мировали камеру установки до разрежени 0 Stamps with sheets of filler and plating installed in them were placed in the chamber of the diffusion welding unit. Sheets were previously moved apart. Vacuuming the chamber of the apparatus before vacuum

5 10 Па, после чего нагревали до 475° С. Давлением газа деформировали лист заполнител в чейки вкладышей до образовани чеистой формы. Далее давлением газа в мембране через вкладыши усилием сжати ,5 10 Pa, after which they were heated to 475 ° C. Gas pressure deformed the filler sheet into the liner cells to form a cellular form. Next, the pressure of the gas in the membrane through the inserts by the force of compression,

0 необходимым дл диффузионной сварки, соедин ли листы заполнител и обшивки, Давление дл диффузионной сварки составл ло 3 МПа. После охлаждени полученной заготовки в нижнем штампе размещали0 required for diffusion welding, the filler and skin sheets were joined, the pressure for diffusion welding was 3 MPa. After cooling the resulting preform in the lower die was placed

5 второй лист обшивки из сплава 1970.5 second alloy plating sheet 1970.

Помещали штампы в камеру установки диффузионной сварки. Создавали в камере разрежение Па. Нагревали штампы до 475° С и давлением газа, равным 20 эти,Placed stamps in the chamber of the diffusion welding unit. Created in the chamber vacuum Pa. Heated stamps to 475 ° C and a gas pressure of 20 these,

0 производили окончательное формообразование чеек заполнител . Далее увеличивали давление до 40 эти дл ведени процесса диффузионной сварки заполнител с вторым листом обшивки (фиг, 6). Врем изотермиче5 ской выдержки под давлением - 40 мин.0 produced the final shaping of the filler cells. Further, the pressure was increased to 40 these for conducting a process of diffusion welding of a filler with a second sheet of plating (Fig. 6). Isothermal exposure time under pressure is 40 min.

Производили термическую обработку зафиксированной в штампах чеистой конструкции по режиму закалки листов обшивок: охлаждали штампы с чеистой конструкцией по режиму закалки (охлаждение холодным воздухом через каналы штампов до 20° С в течение 1 ч), затем по режиму старени (нагрев гор чим воздухом через каналы штампов до 200° С с выдержкой в течение 10 ч и последующим охлаждением до 20° С). При этом обеспечиваетс отсутствие термических поводок и сокращаетс подготовительное врем на термообработку.The heat treatment recorded in the dies of the cellular structure was made according to the mode of quenching of the skin sheets: the dies with the cellular structure were cooled according to the hardening mode (cooling with cold air through the channels of the dies to 20 ° C for 1 h), then according to the aging mode (heating with hot air through the channels stamps up to 200 ° C with holding for 10 hours and then cooling to 20 ° C). This ensures the absence of a thermal leash and reduces the preparatory time for heat treatment.

После разгерметизации камеры извлекали готовую конструкцию.After depressurization of the chamber, the finished structure was removed.

Проведенные испытани показали, что прочность при испытании на сдвиг диффу0The tests carried out showed that the shear strength of the diffuo test

зионных соединений в изготовленной конструкции равна 240 МПа.zionic compounds in the fabricated design is 240 MPa.

Claims

Claims of the invention A laminated structure of aluminum alloys containing a filler connected to the casing by diffusion welding, characterized in that, in order to improve the quality of the design, the filler is made of an alloy of the AI-C system, and the skin is made of an alloy of the AI-Zn system - Mg.

1

u

s

I

en u

"T yu

5G

WITH- . "NJ

I

R