Способ изготовления конструкций сложной формы диффузионной сваркой
Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в авиастроении, судостроении и других областях машиностроительной промышленности при изготовлении изделий методом совмещения сверхпластимеской формовки с диффузионной сваркой. Цель изобретения повышение качества изделия. Для згого между свариваемыми поверхностями 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.ечения галгп ли, Р - периметр ячейки, 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 ..стоянии , равном радиусу галтели. В рро:;ес.ггсварки исключается образование пусмот в зоне сопряжения ребер жест. с, обшинками и снижени1-; р.э но10 щинг;г ти ; «л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4781912/27 (22) 29.11.89 (46) 23.01.92. Бюл. М 3 (71) Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР (72) В. К, Бердин, А. А. Круглов, P. M. Кашаев и Р, Я. Лутфуллин (53) 621,791, бб(088. 8) (56) Патент США М 14071183 кл. B 23 К 19/00, 1978, (54) СПОСОБ ИЗГ ОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ СЛОЖНОЙ ФОРЕЛЬ! ДИ ЭФУЗИСННОЙ СВАРКОЙ (57) Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может бь<ть использовано в авиастроении, судостроении и дру-их областях машиностроительной промышленности при изготовлении иэделий м тодом совмещения сверхпластической форме яки с Изобретение относится к сварке давлением и может быть использовано при изготовлении конструкций методом совмещения сверхпластической формовки с диффузионной сваркой. Целью изобретения является повышение качества изделия эа счет исключения пустот в зоне сопряжения ребер жесткости с Обшивками и снижения степени разнотолщинности. На чертеже изображена заготовка для формовки конструкций. поперечный разрез (слева от оси симметрии -- исходное положение, справа — после деформирования), ... Ц „, 1706875 Al диффузионной сваркои. Цель иэобрете> ия повышение качес тва изделия. /<л я:. < о< о между свариваемыми поверхностями Чисто ВЫХ 33 ЗаготоBка сос <оит из листоB 1 и 2 уч0женных один против дру<ого. В гГ>пот<>а ..тВе между листами ><аходятгя зп>.мг,нпы заполнителя 3 дпя фор<1<1аг<еачич р бер жесткости и прокладка 4. орик<1«плен><ач к листу 1. Лис гы 1 <1 2 обраэукт r Периметр прокладки 4 расг<опо:+,ен нп раг.— стоянии I от боковг<и грани эа«опнигепч 3 Стрелками показано направлен<1>. прикладывэемого дав> е><ия Р к лист 2. Позиi 6 обозначен участг;к гàчтепи, запс пнен <ый ПРОДУКТОМ ЭВТЕК1И,ЕСкой РЕЛКЦИ< Способ осуществляет сч спел ю<ци>1 06разом 1706875 В штампе (не показан) размещают листы 1 и 2 один относительно другого на определенном расстоянии. Между листами располагают заполнитель, например, в виде обьемных элементов 3. Элементы заполнителя прикрепляют к одному из листов. например, точечной сваркой. Между листами 1 и 2 также размещают прокладки 4 на участках, по которым будет происходить контакт листов, Прокладки 4 изготовлены иэ материала образующего эвтектику с материалом формуемого листа при температуре сварки толщиной д == 5,РК/S, () где Sr — площадь поперечного сечения галтели; P — периметр ячейки, образованный ребрами жесткости: К вЂ” коэффициент, учитывающий процентное содержание материала прокладки в обьеме заполняемых пустот; 8 — площадь прокладки, причем края прокладки располагают от ребер жесткости на расстоянии равном ради усу гзлтели. Полость 5 между листами вакуумируют Штамп нагревают до температуры сверхпластичнос и материала, иэ которого выполнены листы. Затем над одним из листов создают из бы очное давление газа и формуют лист в режиме сверxïëàñòè÷ности, Формуемblé лист соприкасается с другим листом через прокладку 4. В месте контакта начинает образовыват ься жидкость. которая по мере формоизменения листа выдавливается к ребрам жесткости, При этом формуемый лист. оформляя ребра жесгкости. образует галте ли, пустоты 6 в которых заполняются продуктом эвтектической реакции На заключительном этапе формовки листы и заполнитель соединяют диффузионной сваркой. В процессе сварки во время изотермической выдержки происходит выравнивание по химическому составу материала, заполнившего пустоты в галтелях, с основным материалом. По окончзнии сварки давление снимают, ILòàìï оазбираат и извлекают отовую деталь. Изготавливали обечайку с внутренними кольцевыми ребрами жесткости диаметром 200 мм, высотой 160 мм. Материалом заготовок является титановый сплав ВТ 14 Заготовка включала в себя две цилиндрические оболочки, сваренные из листа 0,8 мм. К внутренней поверхности большей оболочки нз диаметре 198,4 мм прикрепляли аргоновой сваркой заполнитель, выполненный в виде колец прямоугольного сечения с наружным диаметром 198,4 мм. Расстояние между боковыми гранями соседних колец равнялось 32 мм. При этом периметр P ячейки, образованный боковыми гранями колец составлял 5 Р= 2л D= 396,8лмм, (2) где 0 — наружный диаметр колец. С учетом того, что радиус галтели r-1 мм, медные прокладки размещали на расстоянии 1 мм от боковых граней колец, при10 крепляли их к оболочке контактной точечной сваркой. При этом прокладки изготавливали в виде полосы шириной 30 мм, свернутой в кольцо диаметром 198,4 мм. з Площадь S прокладки равнялась 5952л мм 15 Площадь поперечного сечения гзлтели при r--1 мм составлялз S г (1- т /4) = 0.215 мм . (3) Медь вэаимодеиствует с титаном с образованием эвтектики при температуре выше 20 870"С. Обьемное соотношение компонентов при этом сос,авляет. ь Cu - 65, Ti 35. Поэтому коэффициент К, учитывающий процентное содержание материала прокладки в обьеме заполняемых пустот равнялся 25 0 65 Толщина д прокладки. определенная по формуле (1). составила 9 мкм Цилиндрические обечайки устанавливали соосно в штампе, предусматривающем 30 вакуумирование полости 5 между оболочками и создание избыточного давления на внутреннюю поверхность меньшей оболочки Штамп помещали в вакуумную печь и 35 нагревали до 880"С, соответствующии темперзтуре сверхпластичности сплава BT-14. Меньшую оболочку формовали, прикладывая давление газа с ее внутреннеи стороны Максимальное давление газа (зргона) 1,5 40 МПа При этом происходилз формовка листовой оболочки. скорость деформации обеспечивали в интервале 10 10 с На -3 4 заключительном этапе формовки сборку выдерживали под давлением 1,5 МПа в тече45 ние 2 х ч для обеспечения диффузионного соединения листовых заготовок с заполнителем По окончании процесса сварки давление аргона снимали. штамп раскрывали и 50 извлекали готовую детлль. Полученную таким способом обечзйку разрезали с целью контроля заполнения . втекTèкои пустот в гзлтелях Макрострукгур ый анализ показал отсутствие пустот и иОр в местах сопря55 жения ребер .кесткости с обшивкой. Предлагаемыи с и".соб изготовления металлических многослпйнык конструкций обеспечивает по сравнению с известными способами получение и: делий лучшего ка1706875 Составитель Техред М.Моргентал Редактор О.Хрипта Корректор Э Лончакова Заказ 232 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101 чества эа счет оформления галтелей в местах сопряжения ребер жесткости с обшивками и устранения такого дефекта, как пустоты в этих местах, а также позволяет снизить степень разнотолщинности по се- 5 чению конструкции. Формула изобретения Способ изготовления конструкций сложной формы диффузионной сваркой. 10 при котором свариваемые детали в виде листовых заготовок и заполнителя, расположенного между ними, нагревают до температуры сварки, одну из листовых заготовок формуют в режиме сверхпластичности до контакта с 15 другой листовой заготовкой с образованием галтелей при формировании ребер жесткости и осуществляют изотермическую выдержкуот л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества изделия, между свариваемыми поверхностями листовых заготовок располагают промежуточную прокладку из материала, образующего эвтектику при температуре сварки с материалом формуемой заготовки, толщиной д, равнои д=S РК)З, где S — площадь поперечного сечения галтели; P — периметр ячейки. образованной ребрами жесткости, К вЂ” коэффициент, учитывающий процентное содержание материала прокладки в объеме заполняемых пустот. причем края прокладки располагают от ребер на расстоянии, равном радиусу галтели.
