WO2006101420A2 - Procede de fabrication d'un article au moyen du formage superplastique et de soudage par diffusion - Google Patents

Procede de fabrication d'un article au moyen du formage superplastique et de soudage par diffusion Download PDF

Info

Publication number
WO2006101420A2
WO2006101420A2 PCT/RU2006/000104 RU2006000104W WO2006101420A2 WO 2006101420 A2 WO2006101420 A2 WO 2006101420A2 RU 2006000104 W RU2006000104 W RU 2006000104W WO 2006101420 A2 WO2006101420 A2 WO 2006101420A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
diffusion welding
gaskets
workpieces
product
Prior art date
Application number
PCT/RU2006/000104
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2006101420A3 (fr
WO2006101420A8 (fr
Inventor
Oskar Akramovich Kaibyshev
Alexei Anatolievich Kruglov
Ramil Yavatovich Lutfullin
Original Assignee
Institut Problem Sverkhplastichnosti Metallov Ran
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut Problem Sverkhplastichnosti Metallov Ran filed Critical Institut Problem Sverkhplastichnosti Metallov Ran
Priority to US11/597,607 priority Critical patent/US20090008428A1/en
Priority to EP06733232A priority patent/EP1872882A4/en
Publication of WO2006101420A2 publication Critical patent/WO2006101420A2/ru
Publication of WO2006101420A3 publication Critical patent/WO2006101420A3/ru
Publication of WO2006101420A8 publication Critical patent/WO2006101420A8/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/053—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure characterised by the material of the blanks
    • B21D26/055—Blanks having super-plastic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/78—Making other particular articles propeller blades; turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/023—Thermo-compression bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/14—Titanium or alloys thereof

Definitions

  • the invention relates to the field of metal forming, more specifically, to methods for manufacturing products from titanium alloys by superplastic molding and diffusion welding.
  • the method in particular, can find application in aircraft engine manufacturing in the manufacture of products such as fan blades.
  • This method is an alternative method of manufacturing a fan blade from two plates [I] 5, which consists in giving the plates a predetermined profile and size and their subsequent connection to each other by diffusion welding.
  • the method of manufacturing blades using superplastic molding and diffusion welding has broader technological capabilities that allow to minimize the weight of the product and obtain stiffeners of almost any geometry.
  • three blanks are used, two of which form a lining during the superplastic molding, and the third is a filler in the form of inclined stiffeners.
  • a known method of manufacturing an article from two or more preforms which includes the following steps: a) designation on the preforms of the areas subjected to and not subjected to connection by applying to the surface of the latter material that prevents the formation of compounds, hereinafter, in addition to the claims, for brevity, referred to as a “stop-material”; b) assembly of the blanks into the bag and its sealing along the contour; c) heating the bag to remove volatile components of the stop material; d) heating the bag to a temperature T and applying pressure p for diffusion welding of the workpieces with each other; d) creating in the inner cavity of the obtained semi-finished product the pressure of the working medium to break the adhesive bond between the workpiece and stop material, while breaking the adhesive bond is carried out by the fixed pressure of the working medium supplied to the inner cavity of the semi-finished product at room temperature; f) heating the semi-finished product and creating a working medium pressure in its internal cavity for superplastic forming of at least one preform to obtain a finished product with
  • the values of temperature and pressure are selected taking into account the flow stress of the material of the workpieces to be joined, which, in turn, is determined by the alloy grade and the initial structure of the workpieces.
  • the temperature of diffusion welding is 850 0 C
  • the pressure is 2 MPa
  • the pressure can be applied using a press or a working medium.
  • the temperature-velocity conditions are selected corresponding to the standard conditions of superplastic deformation for a given alloy.
  • the accumulation of micropores is in the immediate vicinity of the undercuts, leading to the appearance of weak sections, and thereby reducing the quality of the connection and the operational properties of the product, since it is from the peripheral zones that fatigue cracks begin to develop.
  • the force on the stop material, until the formation of contact in the areas subjected to the connection creates the possibility of particles of stop material on the periphery of these areas and the occurrence of additional defects in the connection.
  • the objective of the invention is to improve the quality of the product by eliminating undercuts and the accumulation of micropores on the periphery of the connection areas.
  • An additional object of the invention is to further improve the quality of the product by reducing the number of micropores in the connection zone.
  • the problem is solved by the method of manufacturing the product by superplastic molding and diffusion welding of at least two titanium alloy billets, in which on the surface of at least one billet indicate areas subjected and not subjected to connection, collect the workpieces in a package, carry out heating to a predetermined temperature T and applying press pressure of a predetermined value p to connect the workpieces by diffusion welding to obtain a semi-finished product, heating and supplying a working medium under the introduction into the internal cavity of the semi-finished product for superplastic forming at least one of the workpieces to obtain a product of a given shape, characterized in that the diffusion welding is carried out through gaskets made of titanium alloy, with a lower flow stress than in the workpieces, while, mainly, when a product is made of three or more preforms, at least a portion of the surface of at least one of the preforms in areas not subject to connection is coated with a material that impedes connection.
  • the product is held at a pressure of the working medium p and above, at a temperature not lower than T for a time of 30 ... 60 min .;
  • the pressure applied to the sheet blanks for diffusion welding initially acts on the areas where the stop material is applied, causing it to be pressed into the plastic material of the blanks.
  • the stress distribution in the connection zone occurs in accordance with the Prandtl solution of the problem of pressing a rigid die with a flat base into a plastic medium [4,5].
  • hard zones are formed in the workpieces to be joined, where compression stresses extend to the surface and adjacent to the perimeter of the sites with stop material. Compression stresses are unfavorable for the deformation necessary for the formation of physical contact, which causes the appearance of undercuts and the accumulation of micropores on the periphery of the joints.
  • the stress distribution in the connection zone is close to the Prandtl solution of the problem of compressing a thin plastic layer of finite thickness between hard plates [4,5].
  • a rigid zone is formed in the gasket, which extends to the surface in the center of the gasket and a plastic zone at the periphery of the gasket.
  • the presence of a plastic zone contributes to the implementation of the necessary deformation for the formation of physical contact, which prevents the occurrence of undercuts and the accumulation of micropores on the periphery of the joints.
  • the formation of physical contact occurs due to crushing of microroughnesses on the surfaces of the connected workpieces.
  • the localization of deformation in the gasket changes the nature of the process of physical contact formation.
  • microroughnesses on the surface of the workpiece are filled with a more plastic gasket material, which helps to reduce the number and size of micropores.
  • the gaskets serve as a barrier, eliminating the possibility of its particles getting into the connection zone.
  • gaskets allow localizing forces in the areas subjected to the connection, which allows the use of less powerful press equipment.
  • the flow stress in the titanium alloy gaskets is ensured by using gaskets from the same alloy as the workpieces, but with a smaller grain size.
  • the gaskets can be made of a titanium alloy, which even with an equal or larger grain size has a lower flow stress than the alloy from which the sheet blanks are made.
  • the difference between the grain sizes in the gaskets and preforms and / or the concentration gradient of alloying elements and impurities provides a more active course of diffusion processes, which also improves the quality of the connection.
  • the thickness of the gasket is by definition less than the thickness of the workpieces, even when sheet metal is used for its manufacture without special preparation of the structure, the grain size in the gasket will be smaller than in sheet blanks.
  • the gaskets can be made of sheet metal with specially prepared submicro (CMK) or nanocrystalline (HK) structures, with grain sizes correspondingly less than 1 ⁇ m and less than 0.1 ⁇ m. Special preparation of CMK and HK structures in the gasket is quite simple, due to the small size of the gasket.
  • CMK submicro
  • HK nanocrystalline
  • the grain size in the gasket is commensurate with the size of the smallest microroughnesses on the surface of the workpieces, and secondly, grain-boundary slip processes that contribute more are more active during deformation. filling microroughnesses.
  • the grain size in the gasket is commensurate with the size of the smallest microroughnesses on the surface of the workpieces, and secondly, grain-boundary slip processes that contribute more are more active during deformation. filling microroughnesses.
  • the temperature range 650 ... 750 0 C there is an intensive growth of grains in the gasket material with CMK or HK structure.
  • the smaller the initial grain size the higher their growth rate.
  • the temperature is chosen not lower than T.
  • An increase in temperature also contributes to an increase in the volume fraction of the ⁇ phase, which, under conditions of comprehensive compression, effectively fills the pores.
  • holding at temperatures not lower than T under pressure for a given period of time leads to a complete alignment of the grain size in the finished product. It is advisable to shutter the semi-finished product immediately after molding, using molding equipment, i.e. in a single technological cycle.
  • the deflection of the workpieces does not lead to contact between the workpieces over the entire area of the areas that are not subject to connection, which provides conditions for the free passage of the working medium into the internal cavity of the semi-finished product for molding and breaking the adhesive bond between the workpiece and stop material in the manufacture of three and more blanks.
  • the breakage of the adhesive bond between the workpiece and the stop material will occur at the initial stage of molding, at low pressure of the working medium, due to the fact that the surface area affected by the pressure of the working medium is much larger than the area of the adhesive-bonded surface.
  • gaskets for diffusion welding [6].
  • Gaskets are used for welding, for example, aluminum and its alloys with other metals (steel, copper, titanium, etc.). Direct welding of these metals is difficult due to the formation of intermetallic compounds (such as FeAl), embrittling the compound.
  • Gaskets are also used for welding refractory metals (molybdenum, tungsten), since the direct welding of these metals requires the use of very high temperatures. In this case, gaskets made of materials having sufficient ductility at lower temperatures, necessary to fill micro-irregularities on the surface of the workpieces during the formation of physical contact, are used.
  • Diffusion welding of titanium and its alloys is carried out, as a rule, without gaskets, due to the property of titanium to dissolve oxide films on surfaces to be connected under vacuum, as well as its high ductility.
  • gaskets for welding titanium alloys.
  • a method is known [7], according to which a gasket of the same material as the material of the workpieces is installed between the connected workpieces, but with a grain size an order of magnitude smaller than in the workpieces. This technique allows you to localize the deformation in the gasket and with significant degrees of deformation (at least 0.2) to ensure the active flow of the process of grain-boundary slippage in the volume of the gasket. As a result, the number of micropore type defects is reduced.
  • Fig.l The process diagram of the formation of compounds in the present method in the manufacture of products from three blanks in an external vacuum:
  • Figure 2 Diagram of stress distribution in the zone of connection of the workpieces through the gasket
  • Fig.Z Diagram of the distribution of deformations in the zone of connection of the workpieces through the gasket
  • Figure 4 The microstructure of the connection zone in the prototype method at the periphery of the site subjected to the connection (increase xlOOO);
  • connection zone in the present method at the periphery of the site subjected to the connection (increase xlOOO);
  • connection zone in the present method in the Central part of the site subjected to the connection, using gaskets from industrial sheet metal (increase xlOOO);
  • connection zone in the present method in the Central part of the site subjected to the connection, using gaskets with the original CMK structure (increase xlOOO);
  • Fig. 8 The microstructure of the connection zone in the inventive method in the Central part of the site subjected to the connection, using gaskets with the original HK structure (increase xlOOO);
  • Fig. L the positions denote: 1,2 - blanks of skin; 3 - filler blank; 4 - gaskets, 5 - stop material, 6 - upper movable die plate, 7 - lower stationary die plate.
  • the arrow shows the direction of pressure application.
  • a model was made of a hollow fan blade consisting of skins and a filler forming inclined stiffeners.
  • a titanium alloy of the composition Ti-6A1-4V was used as the material of the manufactured product. This alloy is most widely used in the manufacture of products by diffusion welding and superplastic molding. However, the product or its individual parts can be made from other alloys. In particular, plating can be made of less ductile titanium alloys, up to titanium intermetallic compounds. Examples for the manufacture of a simpler product from two sheet blanks are not given. That is, the examples do not exhaust all the possibilities of the proposed method.
  • JN2l example Three blanks 240x160 mm (two for sheathing and one for filler) were cut from an industrial sheet 1 mm thick with a grain size of 3 ⁇ m, taking into account the technological zone. Gaskets were cut from an industrial sheet 0.3 mm thick with a grain size of 1.5 ⁇ m.
  • Three gaskets 200 mm long were placed on the surface of one sheathing blank: one was 8 mm wide in the center and two 20 mm wide at the edges of the workpiece at a distance of 46 mm from each other. On the surface of another sheathing blank, two gaskets 8 mm wide were placed symmetrically to the central axis of the blank, also at a distance of 46 mm from each other.
  • the gaskets were fixed by spot welding. Mode resistance welding was chosen so as to exclude the formation of a molten metal structure. Thus, the areas subjected to and not exposed to the connection were marked.
  • a stop material based on boron nitride in the form of strips was applied to the surface of the casing blanks between the gaskets.
  • Strips were applied in the central part of the areas not subject to connection.
  • the width of the stop material bands was determined taking into account, firstly, the deflection of the filler blanks under the influence of pressure during diffusion welding, and secondly, the deflection of the blanks under the influence of atmospheric pressure, since welding was carried out without the use of external vacuum.
  • the width of the strips of stop material based on the width of the gaskets, the thickness of the sheathing blanks and the distance between the gaskets, was chosen equal to 36 mm in all areas not subjected to connection.
  • a hole was made in the technological zone of one lining blank and a gas fitting was welded. The hole was also made in the corresponding technological zone of the filler blank.
  • the workpieces were collected in a bag, which was sealed by contact seam welding along the contour.
  • the resulting package was placed in an electric furnace and heated to a temperature of 200 ° C.
  • the volatile components were removed from the cavities of the package by means of a vacuum pump connected through a pipe to the fitting until a vacuum of at least 13.3 Pa was reached.
  • the package was transferred to the heating block of the press and installed between flat plates. After heating to a temperature of 850 ° C and reaching a vacuum depth of at least 1.33 Pa, a press force was applied to the bag, providing a pressure of 2 MPa, and was kept under pressure for 2 hours to carry out the diffusion welding process. After cooling, the cooked semi-finished product was transferred to a device for twists.
  • the edge of the semi-finished product on the side of the fitting was fixed in a fixed grip, the opposite edge in a movable grip. After heating to a temperature of 800 ° C, a torque was applied to the movable gripper and the semi-finished product was twisted. After twisting, the semi-finished product was clamped along the contour between the figured matrices in a die tooling using wedge joints.
  • the fitting of the package was connected to the pipeline supplying a working medium (argon).
  • the stamp was heated in an electric furnace. Molding is carried out at a temperature of 850 0 C in the cavities 5 by creating a gas pressure on the packet mode providing blanks deformation velocities in the range of 0 m 1 strain 10 "... 10" c ". The maximum gas pressure of 2.5 MPa. After the molding die was cooled in an oven up to 40 0 C, the product was removed and technological zones were removed.
  • Example N ° 2 This example is similar to example N ° l except for the following operations:
  • the temperature was increased to 900 0 C 5 and the pressure was increased to 3 MPa and the product was held for 40 minutes.
  • Example N ° 3. This example is similar to JYs 1 except for the following operations:
  • the temperature was increased to 900 0 C, and the pressure was up to 3 MPa and the product was held for 40 minutes.
  • the temperature was increased to 900 0 C, and the pressure was up to 3 MPa and the product was held for 40 minutes.
  • Figure 9 shows a cross section of the finished product
  • figure 10 shows a photograph of the finished product. Samples for metallographic analysis were cut from the finished product.
  • Figure 5 shows the microstructure of the connection zone at the periphery of the connection section of the workpieces through the gasket without undercuts and a chain of micropores (see figure 4 for comparison).
  • FIG. 6, 7 and 8 show the microstructure of the connection zones in the central part of the area to be joined, using gaskets, respectively, from industrial steel, with the original CMK structure and the original HK structure. A noticeable decrease in the number and size of micropores when using gaskets with the original CMK structure. When using gaskets with the initial HK structure, only single micropores are present. It is also noticeable that the grain size in the gaskets became the same as in the sheet blanks, due to the difference in the growth rate of grains with different initial sizes. Obtaining the indicated result was facilitated by holding the product under pressure after molding.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Description

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ ПУТЕМ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ФОРМОВКИ И ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно, к способам изготовления изделий из титановых сплавов путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки. Способ, в частности, может найти применение в авиационном двигателестроении при изготовлении изделия типа вентиляторной лопатки.
Такой способ является альтернативным способу изготовления вентиляторной лопатки из двух пластин [I]5 заключающемуся в придании пластинам заданного профиля и размера и их последующего соединения друг с другом диффузионной сваркой. По сравнению с ним способ изготовления лопаток с использованием сверхпластической формовки и диффузионной сварки имеет более широкие технологические возможности, позволяющие максимально снизить вес изделия и получить ребра жесткости практически любой геометрии. При этом, как правило, используются три заготовки, две из которых в процессе сверхпластической формовки образуют обшивку, а третья - наполнитель в виде наклонных ребер жесткости.
Известен способ изготовления изделия из двух и более заготовок [2], который включает следующие этапы: а) обозначение на заготовках участков, подвергаемых и не подвергаемых соединению, путем нанесения на поверхности последних материала, препятствующего образованию соединения, далее в описании, кроме формулы изобретения, для краткости называемого «cтoп- мaтepиaлoм»; б) сборку заготовок в пакет и его герметизацию по контуру; в) нагрев пакета для удаления летучих компонентов стоп-материала; г) нагрев пакета до температуры T и приложение давления р для диффузионной сварки заготовок друг с другом; д) создание во внутренней полости полученного полуфабриката давления рабочей среды для разрыва адгезионной связи между заготовкой и стоп-материалом, при этом разрыв адгезионной связи осуществляют фиксированным давлением рабочей среды, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката, при комнатной температуре; е) нагрев полуфабриката и создание в его внутренней полости давления рабочей среды для сверхпластической формовки, по крайней мере, одной заготовки до получения готового изделия с ребрами жесткости.
При диффузионной сварке значения температуры и давления выбирают с учетом напряжения течения материала соединяемых заготовок, определяемого, в свою очередь, маркой сплава и исходной структурой заготовок. Для заготовок из промышленного листового проката из сплава Ti-6A1-4V, с размером зерен 3-7 мкм, наиболее часто используемого при изготовлении изделия с использованием диффузионной сварки и сверхпластической формовки, температура диффузионной сварки составляет 8500C, величина давления при этом составляет 2 МПа. Причем давление может быть приложено с помощью пресса или рабочей среды.
При формовке температурно-скоростные условия выбирают, соответствующими стандартным условиям сверхпластической деформации для данного сплава.
Известен также способ изготовления изделия [3], выбранный за прототип заявляемого изобретения, который помимо перечисленных в [2] операций, включает нагрев полуфабриката и приложение деформирующей нагрузки для закрутки одного конца полуфабриката относительно другого для придания полуфабрикату заданной формы. Температуру закрутки выбирают несколько ниже температуры диффузионной сварки, равной
8000C.
Операцию разрыва адгезионной связи в [2,3] выполняют после закрутки полуфабриката, что требует наличия специального приспособления, исключающего нарушение формы полуфабриката.
В способах [2,3] при диффузионной сварке заготовок возникают характерные дефекты соединения, такие как, микропоры и подрезы. Экспериментальные исследования микроструктуры зоны соединения, полученного в способе [2,3], показали, что скопление микропор в виде цепочки имеет место, преимущественно, на периферии участков соединения. Подрезы также располагаются на периферии этих участков.
Таким образом, в прототипе в зоне соединения скопление микропор находится в непосредственной близости от подрезов, приводя к возникновению слабых сечений, и тем самым, снижая качество соединения и эксплуатационные свойства изделия, поскольку именно с периферийных зон начинают развиваться усталостные трещины.
Возможно уменьшение количества микропор за счет структурных изменений в зоне соединения, а именно, направленной миграции межфазных и межзеренных границ в результате изменения фазового состава и роста зерен после образования физического контакта. Однако такой прием в [3] не предусмотрен.
Кроме того, силовое воздействие на стоп-материал, до момента образования контакта на участках, подвергаемых соединению, создает возможность попадания частиц стоп-материала на периферию этих участков и возникновения дополнительных дефектов соединения.
Задачей изобретения является повышение качества изделия за счет устранения подрезов и скопления микропор на периферии участков соединения. Дополнительной задачей изобретения является дальнейшее повышение качества изделия за счет уменьшения количества микропор в зоне соединения.
Поставленная задача решается способом изготовления изделия путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки, по крайней мере, из двух заготовок из титанового сплава, при котором на поверхности, по крайней мере, одной заготовки обозначают участки, подвергаемые и не подвергаемые соединению, собирают заготовки в пакет, осуществляют нагрев до заданной температуры T и приложение давления пресса заданной величины р для соединения заготовок посредством диффузионной сварки до получения полуфабриката, нагрев и подачу рабочей среды под давлением во внутреннюю полость полуфабриката для сверхпластической формовки, по крайней мере, одной из заготовок до получения изделия заданной формы, отличающимся тем, что диффузионную сварку осуществляют через прокладки из титанового сплава, с меньшим, чем в заготовках, напряжением течения, при этом, преимущественно, когда изготавливают изделие из трех и более заготовок, по крайней мере, на часть поверхности, по крайней мере, одной из заготовок на участках, не подвергаемых соединению, наносят материал, препятствующий соединению.
Поставленная задача решается также, если:
- используют прокладки из промышленного листового проката, при этом давление прикладывают в процессе нагрева пакета при достижении температуры (T-IOO...15O)0C;
- используют прокладки из листового проката с подготовленной структурой, с размером зерен 0,5-1,0 мкм, при этом давление прикладывают в процессе нагрева при достижении температуры (T-150...20O)0C; - используют прокладки из листового проката с подготовленной структурой, с размером зерен 0,1-0,5 мкм, при этом давление прикладывают в процессе нагрева при достижении температуры (T-200...250)°C;
- после формовки осуществляют выдержку изделия под давлением рабочей среды р и выше, при температуре не ниже T в течение времени 30...60 мин.;
- выдержку изделия под давлением рабочей среды осуществляет непосредственно после формовки;
- приложение давления пресса осуществляют в условиях наружного вакуума.
Пояснение сущности изобретения.
Экспериментальные исследования микроструктуры зоны соединения, полученного в заявляемом способе, показали, что скопление микропор имеет место, преимущественно, в центральной части участков, подвергаемых соединению, в отличие от прототипа, где скопление микропор, как уже было отмечено выше, имеет место на периферии участков соединения. Кроме того, отсутствуют подрезы на периферии участков соединения. Указанные факты объясняются изменением характера распределения напряжений и деформаций при образовании физического контакта.
В способе [3] приложенное к листовым заготовкам давление для диффузионной сварки, первоначально воздействует на участки, где нанесен стоп-материал, вызывая его вдавливание в пластичный материал заготовок. Распределение напряжений в зоне соединения происходит в соответствии с решением Прандтля задачи о вдавливании жесткого штампа с плоским основанием в пластическую среду [4,5]. При этом в соединяемых заготовках образуются жесткие зоны, где действуют напряжения сжатия, выходящие на поверхность и прилегающие к периметру участков со стоп-материалом. Напряжения сжатия являются неблагоприятными для осуществления деформации, необходимой для образования физического контакта, что вызывает появление подрезов и скопление микропор на периферии участков соединения.
В заявляемом способе за счет использования более пластичных, чем заготовки, прокладок распределение напряжений в зоне соединения приближено к решению Прандтля задачи о сжатии тонкого пластического слоя конечной толщины между жесткими плитами [4,5]. При приложении давления к листовым заготовкам в прокладке образуется жесткая зона, выходящая на поверхность в центре прокладки и пластическая зона по периферии прокладки. Наличие пластической зоны способствуют осуществлению необходимой для образования физического контакта деформации, которая предотвращает появление подрезов и скопление микропор на периферии участков соединения.
Результаты численного моделирования подтверждают указанный характер распределения напряжений (фиг.2) и деформаций (фиг.З) в зоне соединения заготовок через прокладку.
Результаты теоретического анализа и численного моделирования согласуются с экспериментальными исследованиями микроструктуры зоны соединений, полученных способом прототипом и заявляемым способом, и позволяют сделать вывод о том, что на стадии образования физического контакта возникновение пор и подрезов зависит от распределения напряжений в зоне соединения, и их преимущественное расположение соответствует расположению жестких зон.
В обоих случаях наличие жестких зон неблагоприятно для деформации, необходимой для образования физического контакта.
Но в заявляемом способе отсутствие жестких зон на периферии участков соединения приводит к тому, что дефекты типа подрезов устраняются, а дефекты типа скопления микропор оказываются удаленными от периферии, не приводя к возникновению опасных сечений.
В способе прототипе образование физического контакта происходит за счет смятия микронеровностей на поверхностях соединяемых заготовок. Локализация деформации в прокладке изменяет характер процесса образования физического контакта. В этом случае происходит заполнение микронеровностей на поверхности заготовки более пластичным материалом прокладки, что способствует уменьшению количества и размеров микропор.
В результате повышаются качество соединения и эксплуатационные свойства изделия.
В случае использования стоп-материала прокладки служат барьером, исключающим возможность попадания его частиц в зону соединения.
Кроме того, прокладки позволяют локализовать усилия на участках, подвергаемых соединению, что позволяет использовать менее мощное прессовое оборудование.
Меньшее, чем в заготовках, напряжение течения в прокладках из титанового сплава, обеспечивается использованием прокладок из того же сплава, что и заготовки, но с меньшим размером зерен. Или же прокладки могут быть изготовлены из титанового сплава, который даже при равном или большем размере зерен имеет меньшее напряжение течения, чем сплав, из которого изготовлены листовые заготовки.
Разница между размерами зерен в прокладках и заготовках и/или градиент концентрации легирующих элементов и примесей, обеспечивает более активное протекание диффузионных процессов, что также повышает качество соединения.
Поскольку толщина прокладки по определению меньше толщины заготовок, даже при использовании для её изготовления листового проката без специальной подготовки структуры, размер зерен в прокладке будет меньше, чем в листовых заготовках.
Кроме того прокладки могут быть изготовлены из листового проката со специально подготовленной субмикро- (CMK) или нанокристаллической (HK) структурами, с размером зерен соответственно меньше 1 мкм и меньше 0,1 мкм. Осуществить специальную подготовку CMK и HK структуры в прокладке достаточно просто, благодаря малым размерам прокладки.
Чем меньше размер зерен в прокладке, тем лучше материал прокладки заполняет микронеровности на поверхности заготовок. Объясняется это тем, что, во-первых, размер зерен в прокладке соизмерим с размером мельчайших микронеровностей на поверхности заготовок, а во- вторых, при деформации более активно протекают процессы зернограничного проскальзывания, способствующие . заполнению микронеровностей. Однако, в интервале температур 650...7500C происходит интенсивный рост зерен в материале прокладки с CMK или HK структурой. Причем, чем меньше исходный размер зерен, тем выше скорость их роста. Поэтому, чтобы максимально использовать преимущества специально подготовленной структуры при образовании физического контакта рекомендуется давление прикладывать в процессе нагрева пакета при более низкой температуре, чем заданная температура для диффузионной сварки. В тоже время при температурах порядка 4500C напряжение течение материала прокладок становится выше напряжения течения материала заготовок, что нарушает благоприятную картину распределения напряжений. Для того чтобы картина распределения напряжений при образовании физического контакта соответствовала вышеупомянутому решению Прандтля, предлагаются с учетом исходной структуры материала прокладки оптимальные интервалы температур, при достижении которых следует прикладывать давление для образования физического контакта.
В процессе нагрева и выдержки при диффузионной сварке происходит неизбежный рост зерен, сопровождающийся миграцией границ. При условии, что физический контакт уже сформирован, это явление полезно используется для уменьшения количества и размеров микропор в зоне соединения. При этом же условии также полезно используются, развивающиеся с повышением температуры фазовые превращения, приводящие к увеличению доли более пластичной β-фазы.
Как было отмечено, в интервале температур 700...7500C происходит интенсивный рост зерен в материале с CMK или HK структурой, со скоростью на порядок превышающей скорость роста зерен в материале с микрокристаллической структурой, например, в промышленном прокате. Поэтому в течение времени диффузионной сварки, закрутки и формовки размер зерен в прокладках приблизится к размеру зерен в заготовках. Таким образом, разница между исходными размерами зерен в прокладках и заготовках не приведет к недопустимой разнозернистости в готовом изделии.
Для дальнейшего повышения качества рекомендуется после формовки осуществлять выдержку изделия под внутренним давлением рабочей среды, величину которого выбирают равным р и выше. Данный прием можно рассматривать, как продолжение процесса диффузионной сварки. При этом с учетом предшествующего роста зерен температура выбирается не ниже T. Повышение температуры также способствуют увеличению объемной доли β-фазы, которая в условиях всестороннего сжатия эффективно заполняет поры. Кроме того, выдержка при температурах не ниже T под давлением в течение заданного отрезка времени приводит к полному выравниванию размера зерен в готовом изделии. Целесообразно выдержку полуфабриката осуществлять непосредственно после формовки, с использованием оборудования для формовки, т.е. в едином технологическом цикле.
Рекомендуется приложение давления для соединения заготовок осуществлять в условиях наружного вакуума. Данный прием направлен на минимизацию площади контакта между заготовками на участках, не подвергаемых соединению. Когда изготовляют изделие из двух заготовок, контакт между заготовками на участках, не подвергаемых соединению, не возникает, и операцию нанесения стоп-материала можно исключить. Когда изготавливают изделие из трех и более заготовок происходит прогиб внутренней заготовки между прокладками под воздействием давления р, приводящий к контакту заготовок на участках, не подвергаемых соединению, на площади, соизмеримой с площадью прокладок (фиг.l), поэтому, по крайней мере, на соответствующую часть поверхности необходимо наносить стоп-материал. При этом между заготовкой и стоп- материалом под воздействием давления/? возникает адгезионная связь.
В условиях отсутствия наружного вакуума возможен прогиб наружных заготовок под действием атмосферного давления, который может привести к контакту между заготовками на участках, не подвергаемых соединению, как в случае изготовления изделия из двух заготовок, так и в случае изготовления изделия из трех и более заготовок. Площадь контакта определяется толщиной наружных заготовок и расстоянием между прокладками. При изготовлении изделия из трех и более заготовок минимальная площадь, на которую наносится стоп- материал определяется с учетом прогиба, как наружных, так и внутренних заготовок. Необходимо отметить, что под действием атмосферного давления адгезионная связь между заготовкой и стоп-материалом не возникает. Стоп-материал может быть нанесен на всю поверхность заготовок на участках, не подвергаемых соединению. Прием, заключающийся в нанесении стоп-материала только на часть поверхности заготовок на указанных участках, снижает трудоемкость операции нанесения стоп- материала.
В любом случае прогиб заготовок не приводит к контакту между заготовками по всей площади участков, не подвергаемых соединению, что обеспечивает условия для свободного прохода рабочей среды во внутреннюю полость полуфабриката для формовки и разрыва адгезионной связи между заготовкой и стоп-материалом при изготовлении изделия из трех и более заготовок. Причем, разрыв адгезионной связи между заготовкой и стоп-материалом будет происходить на начальном этапе формовки, при малых значениях давления рабочей среды, благодаря тому, что площадь поверхности, на которую воздействует давление рабочей среды, значительно больше площади адгезионно связанной поверхности.
Необходимо отметить, что в технике известен прием использования прокладок при осуществлении диффузионной сварки [6]. Прокладки применяются для сварки, например, алюминия и его сплавов с другими металлами (сталью, медью, титаном и др.). Непосредственная сварка этих металлов затруднена в связи с образованием интерметаллидов (типа FeAl), охрупчивающих соединение. Прокладки применяются также для сварки тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама), поскольку непосредственная сварка этих металлов требует использования очень высоких температур. В этом случае используются прокладки из материалов, обладающих достаточной пластичностью при более низких температурах, необходимой для заполнения микронеровностей на поверхности заготовок в процессе образования физического контакта. Диффузионная сварка титана и его сплавов осуществляется, как правило, без прокладок, благодаря свойству титана растворять окисные пленки на соединяемых поверхностях в условиях вакуума, а также его высокой пластичности. Однако известно использование прокладок и для сварки титановых сплавов. В частности, известен способ [7], согласно которому между соединяемыми заготовками устанавливают прокладку из того же материала, что и материал заготовок, но с размером зерен на порядок меньше, чем в заготовках. Этот прием позволяет локализовать деформацию в прокладке и при значительных степенях деформации (не менее 0,2) обеспечить активное протекание процесса зернограничного проскальзывания в объеме прокладки. В результате снижается количество дефектов соединения типа микропор.
Однако, ни из одного источника научно-технической информации не известно об использовании влияния прокладок на характер распределения напряжений в зоне соединения заготовок. В заявляемом способе это свойство полезно используется для предотвращения появления подрезов и скопления микропор на периферии участков соединения. При этом не ставится задача устранения микропор, поскольку способ не допускает использования необходимых для этого степеней деформации. Хотя эффект, заключающийся в том, что пластичные прокладки лучше заполняют микронеровности на поверхности заготовок при образовании физического контакта, что уменьшает количество и размеры микропор, сопутствует основному достигаемому эффекту. Также не известны дополнительные приемы заявляемого способа заключающиеся в том, что давление прикладывают в процессе нагрева пакета при более низкой температуре, чем заданная температура для диффузионной сварки, для того, чтобы полезно использовать рост зерен, сопровождающийся миграцией границ и развивающиеся с повышением температуры фазовые превращения, приводящие к увеличению доли более пластичной β-фазы для уменьшения количества и размеров микропор.
Изобретение поясняется следующими графическими материалами: Фиг.l. Схема процесса образования соединения в заявляемом способе при изготовлении изделия из трех заготовок в условиях наружного вакуума:
- слева от оси, до приложения давления;
- справа от оси, после приложения давления;
Фиг.2. Эпюра распределения напряжений в зоне соединения заготовок через прокладку;
Фиг.З. Эпюра распределения деформаций в зоне соединения заготовок через прокладку;
Фиг.4. Микроструктура зоны соединения в способе-прототипе на периферии участка, подвергаемого соединению (увеличение хlООО);
Фиг.5. Микроструктура зоны соединения в заявляемом способе на периферии участка, подвергаемого соединению (увеличение хlООО);
Фиг.6. Микроструктура зоны соединения в заявляемом способе в центральной части участка, подвергаемого соединению, при использовании прокладок из промышленного листового проката (увеличение хlООО);
Фиг.7. Микроструктура зоны соединения в заявляемом способе в центральной части участка, подвергаемого соединению, при использовании прокладок с исходной CMK структурой (увеличение хlООО);
Фиг.8. Микроструктура зоны соединения в заявляемом способе в центральной части участка, подвергаемого соединению, при использовании прокладок с исходной HK структурой (увеличение хlООО);
Фиг.9. Поперечное сечение изделия, полученного заявляемым способом.
Фиг.10. Фото изделия, полученного заявляемым способом.
На фиг.l позициями обозначены: 1,2 - заготовки обшивок; 3 - заготовка наполнителя; 4 - прокладки, 5 - стоп-материал, 6 - верхняя подвижная плита штампа, 7 - нижняя неподвижная плита штампа. Стрелкой показано направление приложения давления.
Примеры осуществления изобретения:
Изготавливали модель пустотелой вентиляторной лопатки, состоящей из обшивок и наполнителя, образующего наклонные ребра жесткости.
В качестве материала изготавливаемого изделия использовался титановый сплав состава Ti-6A1-4V. Данный сплав наиболее широко используется при изготовлении изделий путём диффузионной сварки и сверхпластической формовки. Однако изделие или его отдельные части могут быть изготовлены и из других сплавов. В частности, обшивки могут быть изготовлены из менее пластичных сплавов титана, вплоть до интерметаллидов титана. Примеры на изготовление более простого изделия из двух листовых заготовок не приводятся. То есть, примеры не исчерпывают всех возможностей заявляемого способа.
При осуществлении различных операций способа: диффузионной сварки, закрутки, сверхпластической формовки, - были использованы режимы, характеризующиеся известными, в частности из [2,3], значениями температуры, давления, скорости деформации.
Пример JN2l. Из промышленного листа толщиной 1 мм с размером зерен 3 мкм вырезали три заготовки 240x160 мм (две для обшивки и одну для наполнителя) с учетом технологической зоны. Из промышленного листа толщиной 0,3 мм с размером зерен 1,5 мкм вырезали прокладки.
На поверхности одной заготовки обшивки размещали три прокладки длиной 200 мм: одну шириной 8 мм в центре и две шириной 20 мм по краям заготовки на расстоянии 46 мм друг от друга. На поверхности другой заготовки обшивки размещали две прокладки шириной 8 мм симметрично центральной оси заготовки также на расстоянии 46 мм друг от друга. Прокладки закрепляли контактной точечной сваркой. Режим контактной сварки выбирали таким, чтобы исключить образование литой структуры металла. Таким образом, были размечены участки, подвергаемые и не подвергаемые соединению. На поверхность заготовок обшивки между прокладками наносили стоп-материал на основе нитрида бора в виде полос. Полосы наносили в центральной части участков, не подвергаемых соединению. Ширину полос стоп-материала определяли с учетом, во-первых, прогиба заготовки наполнителя под воздействием давления при диффузионной сварке, во-вторых, прогиба заготовок обшивки под воздействием атмосферного давления, так как сварка осуществлялась без применения наружного вакуума. Ширину полос стоп- материала, исходя из ширины прокладок, толщины заготовок обшивки и расстояния между прокладками, выбирали равной 36 мм на всех участках, не подвергаемых соединению. В технологической зоне одной заготовки обшивки выполняли отверстие и приваривали штуцер для подвода газа. Отверстие также выполняли в соответствующей технологической зоне заготовки наполнителя. Далее заготовки собирали в пакет, который герметизировали контактной шовной сваркой по контуру.
Для удаления летучих компонентов стоп-материала полученный пакет помещали в электрическую печь и нагревали до температуры 2000C. Удаление летучих компонентов из полостей пакета осуществляли с помощью вакуумного насоса, соединенного через трубопровод со штуцером до достижения вакуума глубиной не менее 13,3 Па. Затем пакет переносили в нагревательный блок пресса и устанавливали между плоскими плитами. После нагрева до температуры 8500C и достижения глубины вакуума не менее 1,33 Па к пакету прикладывали усилие пресса, обеспечивая давление 2 МПа, и выдерживали под давлением в течении 2 часов для осуществления процесса диффузионной сварки. После охлаждения сваренный полуфабрикат переносили в устройство для закрутки. Край полуфабриката со стороны штуцера фиксировали в неподвижном захвате, противоположный край - в подвижном захвате. После нагрева до температуры 8000C к подвижному захвату прикладывали крутящий момент и производили закрутку полуфабриката. После закрутки полуфабрикат зажимали по контуру между фигурными матрицами в штамповой оснастке с помощью клиновых соединений. Штуцер пакета соединяли с трубопроводом подачи рабочей среды (аргона). Штамп нагревали в электрической печи. Формовку осуществляли при температуре 8500C5 создавая в полостях пакета давление газа по режиму, обеспечивающему деформацию листовых заготовок в интервале скоростей т 0 1 деформации 10" ...10" с" . Максимальное давление газа 2,5 МПа. После формовки штамп охлаждали в печи до 400C, извлекали изделие и производили удаление технологических зон.
Пример N°2. Данный пример аналогичен примеру N°l за исключением следующих операций:
- в процессе нагрева пакета до температуры 85O0C при достижении температуры 7500C к пакету прикладывали усилие пресса, обеспечивая давление 2 МПа;
- после формовки, не охлаждая штамп и не снимая давление, повышали температуру до 9000C5 а давление - до 3 МПа и осуществляли выдержку изделия в течение 40 мин.
Пример N°3. Данный пример аналогичен примеру JYs 1 за исключением следующих операций:
- для изготовления прокладок использовали полосу из промышленного листа толщиной 1 мм, которую подвергали дополнительной деформации прокаткой в изотермических условиях за три прохода до толщины 0,25 мм, что обеспечило размер зерен в прокладках около 0,8 мкм; - в процессе нагрева пакета до температуры 8500C при достижении температуры 7000C к пакету прикладывали усилие пресса, обеспечивая давление 2 МПа;
- после формовки, не охлаждая штамп и не снимая давление, повышали температуру до 9000C, а давление - до 3 МПа и осуществляли выдержку изделия в течение 40 мин.
Пример N°4. Данный пример аналогичен примеру NsI за исключением того, что диффузионную сварку осуществляли в вакуумной камере, а также следующих операций:
- для изготовления прокладок использовали полосу из промышленного листа толщиной 2 мм, которую подвергали дополнительной деформации прокаткой в изотермических условиях за семь проходов до толщины 0,25 мм, что обеспечило размер зерен в прокладках около 0,2 мкм;
- ширину полос стоп-материала, учитывая прогиб заготовки наполнителя под воздействием давления при диффузионной сварке, выбирали больше ширины прокладки на 2 мм с каждой стороны;
- в процессе нагрева пакета до температуры 8500C при достижении температуры 65O0C к пакету прикладывали усилие пресса, обеспечивая давление 2 МПа;
- после формовки, не охлаждая штамп и не снимая давление, повышали температуру до 9000C, а давление - до 3 МПа и осуществляли выдержку изделия в течение 40 мин.
На фиг.9 показано поперечное сечение готового изделия, на фиг.10 представлена фотография готового изделия. Из готового изделия вырезали образцы для металлографического анализа. На фиг.5 показана микроструктура зоны соединения на периферии участка соединения заготовок через прокладку без подрезов и цепочки микропор (см. для сравнения фиг.4). На фиг. 6, 7 и 8 показана микроструктура зон соединения в центральной части участка, подвергаемого соединению, при использовании прокладок соответственно из промышленного проката, с исходной CMK структурой и с исходной HK структурой. Заметно уменьшение количества и размера микропор при использовании прокладок с исходной CMK структурой. При использовании прокладок с исходной HK структурой имеются только единичные микропоры. Также заметно, что размер зерен в прокладках стал таким же, как в листовых заготовках, из-за разницы в скорости роста зерен с разным исходным размером. Получению указанного результата способствовала выдержка изделия под давлением после формовки.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Заявка РФ JVa 2002121285, F04D 29/38, 2004.
2. Патент Великобритании JYs 2095137, B21D 53/78, 1973.
3. Европейский Патент Ns 0568201, B21D 53/78, 1993.
4. Ишлинский A.Ю., Ивлев Д.Д. Математическая теория пластичности. M.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 704с.
5. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. M.: Наука, 1969. 420с.
6. Гуревич CM. Справочник по сварке цветных металлов. Киев : Наук. думка, 1981. 608 с.
7. Патент РФ Jte 2134308, C22F 1/18, 1999.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления изделия путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки, по крайней мере, из двух заготовок из титанового сплава, при котором на поверхности, по крайней мере, одной заготовки обозначают участки, подвергаемые и не подвергаемые соединению, собирают заготовки в пакет, осуществляют нагрев до заданной температуры T и приложение давления пресса заданной величины р для соединения заготовок посредством диффузионной сварки до получения полуфабриката, нагрев и подачу рабочей среды под давлением во внутреннюю полость полуфабриката для сверхпластической формовки, по крайней мере, одной из заготовок до получения изделия заданной формы, отличающийся тем, что диффузионную сварку осуществляют через прокладки из титанового сплава, с меньшим, чем в заготовках, напряжением течения, при этом, преимущественно, когда изготавливают изделие из трех и более заготовок, по крайней мере, на часть поверхности, по крайней мере, одной из заготовок на участках, не подвергаемых соединению, наносят материал, препятствующий соединению.
2. Способ по п.l, отличающийся тем, что используют прокладки из промышленного листового проката, при этом давление прикладывают в процессе нагрева пакета при достижении температуры (T-IOO...15O)0C.
3. Способ по п.l, отличающийся тем, что используют прокладки из листового проката с подготовленной структурой, с размером зерен 0,5-1,0 мкм, при этом давление прикладывают в процессе нагрева пакета при достижении температуры (T-150...20O)0C.
4. Способ по п.l, отличающийся тем, отличающийся тем, что используют прокладки из листового проката с подготовленной структурой, с размером зерен 0, 1-0,5 мкм, при этом давление прикладывают в процессе нагрева пакета при достижении температуры (T-200...25O)0C.
5. Способ по любому из п.п.l или 2, 3, 4, отличающийся тем, что после формовки осуществляют выдержку изделия под давлением рабочей среды р и выше, при температуре не ниже T в течение времени 30...60 мин.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что выдержку изделия под давлением рабочей среды осуществляет непосредственно после формовки.
7. Способ по п.l, отличающийся тем, что приложение давления пресса осуществляют в условиях наружного вакуума.
PCT/RU2006/000104 2005-03-23 2006-03-10 Procede de fabrication d'un article au moyen du formage superplastique et de soudage par diffusion WO2006101420A2 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/597,607 US20090008428A1 (en) 2005-03-23 2006-03-10 Method of manufacturing an article by superplastic forming and diffusion welding
EP06733232A EP1872882A4 (en) 2005-03-23 2006-03-10 METHOD FOR PRODUCING AN ARTICLE USING SUPERPLASTIC FORMING AND DIFFUSION WELDING

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005109282 2005-03-23
RU2005109282/02A RU2291019C2 (ru) 2005-03-23 2005-03-23 Способ изготовления изделия путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2006101420A2 true WO2006101420A2 (fr) 2006-09-28
WO2006101420A3 WO2006101420A3 (fr) 2006-12-28
WO2006101420A8 WO2006101420A8 (fr) 2007-01-25

Family

ID=37024242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2006/000104 WO2006101420A2 (fr) 2005-03-23 2006-03-10 Procede de fabrication d'un article au moyen du formage superplastique et de soudage par diffusion

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090008428A1 (ru)
EP (1) EP1872882A4 (ru)
CN (1) CN101166589A (ru)
RU (1) RU2291019C2 (ru)
WO (1) WO2006101420A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112247334A (zh) * 2020-10-12 2021-01-22 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种有复杂曲面焊接界面的空心零件的固相扩散焊工艺

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100941613B1 (ko) * 2008-01-22 2010-02-11 한국표준과학연구원 홀을 갖는 자기양자센서용 흡수체 및 그 정렬방법
RU2412017C2 (ru) * 2008-12-24 2011-02-20 ОАО "Авиадвигатель" Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
CN101733571B (zh) * 2009-10-28 2012-07-18 河南科技大学 利用电场作用下的超塑性焊接实验装置及方法
CN102601518B (zh) * 2012-03-22 2014-08-06 上海桦厦实业有限公司 多层冷凝器壁板及其制造工艺
FR2997644B1 (fr) * 2012-11-08 2015-05-15 Technicatome Procede de soudage par diffusion
CN103008998B (zh) * 2012-12-14 2015-05-27 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种钛合金筒形三层结构的超塑成形/扩散连接成形方法
CN103331513B (zh) * 2013-07-03 2016-01-20 北京科技大学 一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法
RU2555274C1 (ru) * 2013-12-12 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН) Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
CN104174751B (zh) * 2014-07-11 2016-08-24 航天材料及工艺研究所 一种超塑成形/扩散连接四层结构的网格协调成形方法
CN104588982B (zh) * 2014-11-26 2019-11-15 北京航星机器制造有限公司 大曲率复杂型面钛合金零件的超塑成形/扩散连接成形方法
CN105032979B (zh) * 2015-08-24 2017-06-20 北京星航机电装备有限公司 一种多层膜片结构波纹管的加工方法及装置
CN107096890B (zh) * 2017-06-19 2022-07-05 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种等厚型面分体铸造的超塑成形/扩散连接成形模具及其制备方法
CN111432972B (zh) * 2018-06-14 2022-05-03 日本轻金属株式会社 多层包覆件的制造方法
US11318553B2 (en) * 2019-01-04 2022-05-03 Raytheon Technologies Corporation Additive manufacturing of laminated superalloys
CN110315190B (zh) * 2019-05-28 2021-12-21 北京航星机器制造有限公司 适用超塑成形-扩散连接的热成形机液压控制方法及系统
US11260952B2 (en) * 2019-09-26 2022-03-01 The Boeing Company Reinforced superplastic formed and diffusion bonded structures
CN113305509B (zh) * 2021-05-26 2023-03-14 中国航空制造技术研究院 一种钛合金空心夹层结构的制备方法
CN113600997A (zh) * 2021-08-26 2021-11-05 合肥工业大学 一种低温扩散焊接钨与低活化钢的方法
CN115365772B (zh) * 2022-09-23 2023-11-07 航天特种材料及工艺技术研究所 一种复杂曲面变壁厚钛合金带筋板的制备方法
CN116813358A (zh) * 2023-06-21 2023-09-29 杭州沈氏节能科技股份有限公司 一种碳化硅板的成型工艺及由此制得的碳化硅板

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3927817A (en) * 1974-10-03 1975-12-23 Rockwell International Corp Method for making metallic sandwich structures
GB1495655A (en) * 1975-03-20 1977-12-21 Rockwell International Corp Method for making metallic structures from two or more selectively bonded sheets
SU836251A1 (ru) * 1979-02-12 1981-06-07 Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут Легкого И Текстильного Машино-Строения Устройство дл автоматической стабилизацииРАСХОдА ВОлОКНиСТОй МАССы B пНЕВМОпРОВОдАХ
US4406393A (en) * 1981-03-23 1983-09-27 Rockwell International Corporation Method of making filamentary reinforced metallic structures
SU1109293A1 (ru) * 1983-04-12 1984-08-23 Предприятие П/Я Р-6601 Способ изготовлени многослойных панелей диффузионной сваркой
US5063662A (en) * 1990-03-22 1991-11-12 United Technologies Corporation Method of forming a hollow blade
GB9209464D0 (en) * 1992-05-01 1992-06-17 Rolls Royce Plc A method of manufacturing an article by superplastic forming and diffusion bonding
JP3398246B2 (ja) * 1995-02-24 2003-04-21 日本飛行機株式会社 金属サンドイッチ構造体およびその製造方法
RU2134308C1 (ru) * 1996-10-18 1999-08-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Способ обработки титановых сплавов
US7533794B2 (en) * 2004-03-31 2009-05-19 The Boring Company Superplastic forming and diffusion bonding of fine grain titanium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of EP1872882A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112247334A (zh) * 2020-10-12 2021-01-22 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种有复杂曲面焊接界面的空心零件的固相扩散焊工艺
CN112247334B (zh) * 2020-10-12 2022-06-03 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种有复杂曲面焊接界面的空心零件的固相扩散焊工艺

Also Published As

Publication number Publication date
US20090008428A1 (en) 2009-01-08
EP1872882A2 (en) 2008-01-02
RU2291019C2 (ru) 2007-01-10
CN101166589A (zh) 2008-04-23
WO2006101420A3 (fr) 2006-12-28
EP1872882A4 (en) 2010-10-06
RU2005109282A (ru) 2006-09-27
WO2006101420A8 (fr) 2007-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2291019C2 (ru) Способ изготовления изделия путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки
US4882823A (en) Superplastic forming diffusion bonding process
RU2412017C2 (ru) Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
EP2901023B1 (en) Aluminum brazing of hollow titanium fan blades
US5469618A (en) Method for manufacturing hollow airfoils (two-piece concept)
RU2134308C1 (ru) Способ обработки титановых сплавов
US20080217808A1 (en) Curved extrusions and method of forming the same
US7523850B2 (en) Method of forming and blank therefor
CA2706289C (en) Method for producing a forging from a gamma titanium aluminum-based alloy
SE469927B (sv) Sätt för framställning av superplastiskt formade och diffusionsbundna alster samt de därvid framställda alstren
US5322740A (en) Solid state joint between aluminum alloys and/or magnesium alloys, and a method of making same
JP2005238334A (ja) 金属間チタンアルミナイド合金を含有する部品または半完成品の製造方法、およびこの方法により製造し得る部品
EP0535935A1 (en) Improvement relating to diffusion bonded/superplastically formed cellular structures
US3711936A (en) Method for forming composite articles from alloy in temporary condition of superplasticity
CN110508735B (zh) 一种碳化硅晶须增强铝基复合材料的增量约束多向锻造方法
EP0502620A1 (en) Improvements relating to superplastically formed components
RU2477203C2 (ru) Способ изготовления слоистого композиционного материала титановый сплав-алюминид титана
US20040105774A1 (en) Process for improving the hot workability of a cast superalloy ingot
CZ101698A3 (cs) Způsob výroby kol z lehkých slitin
RU2553759C1 (ru) Способ изготовления металлической защитной накладки
RU2381083C1 (ru) Способ изготовления лопаточных заготовок
RU2203975C2 (ru) Способ обработки заготовок из металлов и сплавов
US20040134574A1 (en) Method for working billets of metals and alloys
WO2015053955A1 (en) Method and system for diffusion bonded components having internal passages
EP4067526A1 (en) Manufacturing method for nickel-base alloy product or titanium-base alloy product

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200680009264.7

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006733232

Country of ref document: EP

DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 7146/DELNP/2007

Country of ref document: IN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2006733232

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11597607

Country of ref document: US