SU1757823A1

SU1757823A1 - Способ изготовлени листовых конструкций из алюминиевых сплавов

Info

Publication number: SU1757823A1
Application number: SU904913437A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Чудин; Аркадий Васильевич Сергеев; Олег Юрьевич Кириллов; Михаил Михайлович Якункин
Original assignee: Научно-исследовательский институт технологии машиностроения
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1992-08-30

Abstract

Использование: машиностроительна , авиационна и космическа промышленность . Сущность изобретени : диффузионную сварку осуществл ют на узких участках. После этого зону сварки подвергают импульсной лазерной обработке (отжигу), а затем производ т окончательные формовку и диффузионную сварку. Температуру отжига берут равной 0.85-0,95 от температуры сплава. 4 ил.

Description

v

Ј

Изобретение относитс к области изготовлени листовых конструкций из Сверхпластичных сплавов методом диффузионной сварки и формировани и может быть использовэ ю в машиностроительной , авиационной и космической промышленности .

Известен способ диффузионной сварки листовых алюминиевых конструкций. По этому способу на одну из соедин емых по- верхностей алюминиевого сплава нанос т покрытие меди. Соедин емые детали сдавливают , нагревают до температуры 500- 560°С, делают изотермическую выдержку и охлаждают. Прочность таких соединений недостаточна дл последующего формовани в режиме сверхпластичности, т.к. при этом может происходить расслоение соединени и разрыЁ.

Наиболее близок к За вл емому способ изготовлени конструкций из алюминиевых

сплавов, по которому предварительно изготовленные поверхности соедин ют диффузионной сваркой по отдельным участкам, далее производ т формовку свободных от соединени участков листов.

Недостатком этого способа вл етс то, что при формовке напр жени в местах сварки могут превышать прочность диффузионных соединений, в св зи с чем соединени разрушаютс .

Целью изобретени вл етс улучшение качества конструкций за счет повышени прочности диффузионных соединений.

Поставленна цель достигаетс тем, что после диффузионной сварки по отдельным участкам производ т импульсный отжиг соединенных участков сканированием лучом лазера, причем температуру отжига берут равной 0.85-0,95 от температуры плавлени сплава, после чего провод т окончательную формовку и диффузионную сварку.

Х|

СП

XJ

00

to ы

На фиг. 1 изображены листы заполнител и нижней обшивки в штампах перед сверхплатическим деформированием в момент диффузионной сварки с нижней обшивкой; на фиг. 2 - заполнитель и нижн обшивка в процессе предварительного сверхпластического деформировани заполнител ; на фиг. 3 - заполнитель и нижн обшивка в процессе импульсного отжига соединенных участков сканированием лучом лазера; на фиг. 4 - калибровка заполнител с одновременной диффузионной сваркой б верхней обшивкой с получением готовой конструкции.

Способ заключаетс в следующем. Поверхности листовых заготовок заполнител 1 и нижней обшивки 2 из алюминиевых сплавов подвергают травлению в 10-20% растворе щелочи КОН (или NaOH). осветл ют концентрированной азотной кислотой , промывают дистиллированной водой , просушивают. На одну из соедин емых поверхностей нанос т вакуумное покрытие меди толщиной до 1,0 мкм. Размещают листы Заполнител 1 и нижней обшивки 2 в штампе 3. Штамп устанавливают в камеру диффузионной сварки (не показано). Вакуу- мируют камеру и герметизируют пакет из заполнител 1 и нижней обшивки 2 по контуру зубом, за счет сжати штампа 3 (фиг. 1). Нагревают листы до температуры 490...520°С, сдавливают по соедин емым участкам 4 шириной до 3 мм с усилителем, обеспечивающим давление 2...5 МПа (фиг. 1). Делают изотермическую выдержку в течение 20...40 минут и производ т диффузионную сварку по этим участкам. Между листами заполнител 1 и нижней обшивки 2 подают газ, производ т предварительную формовку заполнител 1 при температуре сверхпластичности алюминиевого сплава и давлении газа 5...15 МПа (фиг. 2). Охлаждают соединенные по участкам 4 листы запол- нител 1 и нижней обшивки 2 до температуры 30,..50°С и извлекают из камеры .

Затем производ т импульсный отжиг соединенных участков 4 сканированием лучом лазера диаметром (шириной) 1,0...1,5 мм (фиг. 3). Температура отжига 560...640°С, т.е. в интервале 0,85-0,95 температуры плавлени . Нарушение этого температурного режима отрицательно сказываетс на качестве сварки, т.к. или недостаточно активизирует атомы дл процесса диффузии или вызывает оплавление и пережог зоны сварки. Сканирование луча производитс по диффузионно сваренным участкам 4, представл ющим собой ребра создаваемой конструкции. Заданное температурное

воздействие луча лазера производитс только на центральную зону сваренных участков 4; по кра м температура существенно меньше, а формируемые участки 5 заполнител 1 подвергаютс нагреву до температур, ниже характеристик дл выбранного сплава температур про влени сверхпластических свойств,

Воздействие луча лазера приводит к интенсификации диффузионных процессов на контактной границе сварки, т.е. участков 4, граница перестает существовать как структурна единица, соединение равнопрочно основному материалу. В тоже врем не происходит потери сверхпластических

свойств участков 5 листа, не подвергавшихс на этой стадии диффузионной сварке.

Помещают повторно пакет из сваренных листов заполнител 1 и нижней обшивки 2 в. камеру, нагревают и производ т окончательную формовку (калибровку) с одновременным диффузионным соединением с листом верхней обшивки 6. Охлаждают штамп и извлекают готовую чеистую конструкцию (фиг. 4).

Изготовлены чеистые конструкции из

алюминиевого сплава 01570.

Поверхность листовых заготовок травили в 15% растворе NaOH, осветл ли азотной кислотой, промывали дистиллированной водой и просушивали. На одну из соедин емых поверхностей наносили вакуумное покрытие меди толщиной от 0,3 до 0,1 мкм. Размещали листовые заготовки в штампе. Нагревали штамп с листовыми заготовками в вакууме Па до температуры 500°С и

сдавливали давлением 3 МПа по соединительным участкам (ребрам) шириной 3 мм. Изотермическа выдержка при этом - 30 минут. Осуществл ли предварительную формовку при температуре 470°С давлением газа 7,5 МПа. После охлаждени штампа с заготовками до температуры 40°С последние извлекали из камеры.

Импульсный отжиг производили путем сканировани лучом лазера диаметром п т5 на нагрева 1,2 мм со скоростью 350 мм/мин, работающего в периодическом импульсном режиме. Температура в п тне нагрева 570°С.

0 Помещали повторно пакет заготовок в штамп и камеру, нагревали до температуры 470°С и калибровали газом до полного формировани конструкции.

Испытани показали, что прочность при

5 испытании на раст жение диффузионных соединений составл ет 280 МПа. По способу , вз тому за прототип, прочность равна 210 МПа.

Claims

Формула изобретени

качества конструкции, после диффузионной сварки на сваренных участках импульсный отжиг осуществл ют сканированием лучом лазера по их центральной зоне при темпеСпособ изготовлени листовых конструкций из алюминиевых сплавов, при котором осуществл ют диффузионную сварку на5 ратуре, равной 0,85-0,95 температуры плав- отдельных участках листов и формовку га-лени сплава, после чего провод т зом в режиме сверхпластичности, о т л и ч а-повторные формовку и диффузионную свар- ю щ и и с тем, что, с целью повышени ку.

i

Фиг.2.

качества конструкции, после диффузионной сварки на сваренных участках импульсный отжиг осуществл ют сканированием лучом лазера по их центральной зоне при температуре , равной 0,85-0,95 температуры плав- лени сплава, после чего провод т повторные формовку и диффузионную свар- ку.

Фиг Л.

луч лазера