Способ изготовления оболочек из листовых заготовок

 

Использование: способ относится к обработке металлов давлением и может быть использован в авиастроении, судостроении и химической промышленности для изготовления замкнутых емкостей сверхпластической формовкой. Сущность изобретения: сваривают две заготовки по их периметру с образованием полуфабриката с внутренней полостью и формуют полуфабрикат в условиях сверхпластичности материала заготовок давлением среды, создаваемым в его внутренней полости. Заготовки располагают одну относительно другой так, что направления прокатки совпадали. Достигаемый при этом технический результат заключается в исключении несимметричности формы оболочки путем обеспечения расположения сварного шва в одной плоскости.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении различных емкостей из листовых материалов сверхпластической формовкой.

Известен способ изготовления оболочек из листовых заготовок, при котором сваривают две заготовки по их периметру с образованием полуфабриката с внутренней полостью и формуют полуфабрикат в условиях сверхпластичности материала заготовок давлением среды, создаваемым в его внутренней полости [1].

Наиболее близким к предлагаемому способу по техническому осуществлению является способ изготовления оболочек из листовых заготовок [2], при котором предварительно в заготовках определяют направления прокатки, располагают заготовки одну относительно другой так, чтобы эти направления не совпадали, сваривают заготовки по фланцу и осуществляют их последующее формоизменение в режиме сверхпластичности давлением среды, создаваемым в полости между заготовками. Деформация зон фланца протекает равномерно, поскольку тенденции к большей деформации в одной заготовке противодействует противоположная тенденция материала близлежащих приваренных зон другой заготовки. Для реализации этой схемы фланец сварного полуфабриката во время формовки зажимают между двумя матрицами, при этом листы в прижатой зоне полуфабриката работают совместно.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - исключить при свободной формовке несимметричность формы оболочки путем обеспечения расположения сварного шва в одной плоскости.

Задача решается способом изготовления оболочек из листовых заготовок, по которому предварительно в заготовках определяют направления прокатки, сваривают две заготовки по их периметру с образованием полуфабриката с внутренней полостью и формуют полуфабрикат в условиях сверхпластичности материала заготовок давлением среды, создаваемым в его внутренней полости, при этом заготовки располагают одну относительно другой так, чтобы направления прокатки совпадали.

Одним из условий, обеспечивающих симметричность формы оболочек, получаемых свободной (т.е. без матрицы) формовкой полуфабрикатов из сваренных по периметру листовых заготовок, является расположение сварного шва в одной плоскости. В идеальных условиях, например, при отсутствии температурного градиента, этой плоскостью является экваториальная плоскость оболочки. Смещение какой-либо точки сварного шва из общей плоскости приводит из-за разной длины меридиональных отрезков к локализации утонения на большей дуге меридиана, на котором находится эта точка, и в итоге к появлению на оболочке местного выпучивания. Местное выпучивание является труднопрогнозируемым дефектом и требует для своего исправления трудоемких калибровочных операций. В процессе формовки каждая точка сварного шва сохранит свое расположение в общей для всех точек плоскости, если длина отрезков, ею отсекаемых, на проходящем через нее меридиане будет одинакова. Утонение материала вдоль меридиана и длина этих отрезков зависят от напряжения течения материала заготовок. Таким образом, исключить смещение какой-либо точки сварного шва из общей плоскости можно, обеспечив равенство напряжений течения, действующих вдоль меридиана, проходящего через эту точку, в обеих заготовках.

При изготовлении изделий из листового проката, когда исходные заготовки характеризуются анизотропией механических свойств, данная задача решается путем определения в заготовках направления прокатки и расположения свариваемых заготовок друг относительно друга так, чтобы эти направления совпадали, что обеспечит равенство напряжений течения, действующих вдоль каждого меридиана.

П р и м е р. Изготовляют деталь "поплавок" диаметром 200 мм из листового титанового сплава ВТ-20. Из листа толщиной 3 мм вырезают две заготовки диаметром 250 мм, в которых определяют направления прокатки. В одной из заготовок выполняют центральное отверстие диаметром 2 мм и соосно ему приваривают штуцер из того же материала. Заготовки собирают в пакет, расположив их друг относительно друга так, чтобы направления прокатки совпадали, и обваривают по периметру контактной шовной сваркой. Сваренный полуфабрикат за штуцер крепят к перекладине, установленной в печи. Штуцер соединяют с трубопроводом подачи формующего газа. После нагрева до 900^оС полуфабрикат деформируют, подавая в его внутреннюю полость аргон под давлением. Максимальное давление газа 0,8 МПа. Скорость деформации поддерживают в интервале 10^-3 - 10^-4 с^-1.

В полученной оболочке все точки сварного шва располагались в одной плоскости.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧЕК ИЗ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК, при котором две заготовки сваривают по их периметру с образованием полуфабриката с внутренней полостью и формуют полуфабрикат в условиях сверхпластичности материала заготовок давлением среды, создаваемым в его внутренней полости, отличающийся тем, что заготовки располагают одну относительно другой так, чтобы направления прокатки совпадали.