Способ соединения титановых сплавов с алюминиевыми

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.03.74(21)2013888/27

Союэ Советских

Социал нстииеских

Республик (1>) 562392 (51) М. Кл.е

В 23 К 9/02 с присоединением заявки №

Гасударственный номнтет

Совета Инннстроа СССР оо делам нэаоретеннй и открытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано25.06.77.Бюллетень ре 23 (46) Дата опубликования описаиия 12.08.77 (53) УДК 621.791 75 (088.8) Ю.Н. Кусков, В.С, Седых и Ю.П. Трыков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Волгоградский политехнический институт (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

С АЛЮМИНИЕВЫМИ

Изобретение относится к созданию рациональных, сварных конструкций в различных областях промышленности и техники эа счет применения комбинированных деталей и узлов из разнородных металлов и сплавов. Одной из наиболее важных проблем современной сварочной техники является сварка разнородных металлов. Однако не посредственная сваока разнородных метал лов, напоимео алюминий- гитан, алюминийсталь и других, сопряжена со значительны-. ными тоудностями, о6условленными большим различием Физико-химических и механичес ких свойств сваоиваемых металлов

Известен способ соединения деталей из разнородных металлов сваркой плавлением . через сваренную взрывом биметаллическую вставку с мягкой прослойкой (1), При этом вставку применяют неодинакового поперечного сечения со свариваемыми деталями, что приводит к увеличению веса и габаритов конструкции, а также к увеличению трудоемкости ее изготовления.

Известный способ не позволяет получать сварные конструкции оптимальных размеров и свойств, что обусловлено использованием вставок больших,,размеров, чем свариваемые детали, приводящих к увеличению веса конструкции и повышению трудоемкости ее иао5 готовления.

Это обусловлено нерациональным выбором толщины прослойки, применяемой в биметаллической вставке.

10 Uem ю изобретения является, во-первых, повышение прочности сварной конструкции до уровня временного сопротивления алюминиевого сплава за счет применения титано-алюминиевой вставки, равнопрочной б алюминиевому сплаву; во-вторых, упрощение конструкции и уменьшение ее веса и снижение трудоемкости ее изготовления эа счет применения вставки одинакового поперечного сечения со свариваемыми деталя20 ми.

По предложенному способу соединения титановых сплавов с алюминиевыми сварку осуществляют.через вставку, равнопрочную алюминиевому сплаву, одинакового сечения х5 со свариваемыми деталями, причем тодлоп1т

562392 мягкой прослойки вставки определяют по .следующей за исимости

d баба--4 в где И - толщина мягкой прослойки, d - диаметр или ширина переходника, 6 иб - временное сопротивление соот м т в ветственно мягкой прослойки и алюминиевого сплава.

Предложенный способ соединения титановых сплавов с алюминиевыми основан на эффекте контактного упрочнения мягкой проалойки который заключается в способности металла мягкой прм;поики увеличивать свою прочность при уменьшении ее толщины, что обусловлено изменением напряженного состояния в прослойке.

Новизной предложенного способа являеч ся обнаружение новой экспериментальной зависимости прочности титано-алюминиевой композиции от относительной толщины мягкой прослойки, позволяющей обнаружить условие равнопрочности композиционного соединения одному из металлов, выраженной новой зависимостью в виде отношения прочностных свойств алюминиевого сплава и мягкой прослойки.

На фиг.1 изображен сварной титано-алюминиевый узел, полученный сваркой плавлением с использованием вставки кругльго сечения; на фиг.2 - то же, с использованием вставки квадратного сечения.

На чертеже показаны свариваемая д таль 1 из алюминиевогосплава, сварной алюминиевый шов 2, составляющие слой вставки 3-5, соответственно ..апюминиевый сплав, мягкая прослойка, титановый сплав, сварной титановый шов 6, свариваемая деталь 7 из титанового сплава, Сущность предлагаемого способа зак- . лючается в том, что между свариваемыми деталями из алюминиевого сплава и титанового сплава 7 вводится биметаллическая вставка с мягкой прослойкой, полученная сваркой взрывом, одинакового поперечного сечения со свариваемыми деталями, Для обеспечения условия равнопрочности сварного узла алюминиевому сплаву за счет использования эффекта контактного упрочнения мягкой прослойки составляющие спои биметаллической вставки: алюминиевого сплава 3 и титанового сплава 5 сва риваются сваркой взрывом через мягкую прослойку 4 регулируемой толщины, зависящей от поперечного размера свариваемых . деталей и соотнсшении временных сопротивлений алюминиевого сплава и мягкой прослойки, опредеплемой по следующей зависимости где d - диаметр или ширина вставки, Q g g — временное сопротивление соотве з в ственно алюминиевого сплава и мягкой прослойки.

Разработанный способ позволяет получать рациональные конструкции и узлы специального назначения из титановых и алюминиевых сплавов с заранее заданными свойствами, равнопрочные алюминиевому .сплаву при одновременном упрощении сварной конструкции, снижении веса и трудоемкости ее изготовления.

Пример 1. Получение разнородного сварного узла иэ титана ВТ6С и алюминиевого сплава l120 плавлением круглого сечения диаметром 6 мм с использованием титано-алюминиевой вставки с прослойкой из алюминия АД1 о ученной сваркой взры-. вом.

Схема этого узла иллюстрируется на фиг.1. Прочностные характеристики используемых исходных материалов следующие:

ВТ6С АД1 Д20

Временное сопротивление в у кг/мм 100 8 18

Пластины из титанового сплава ВТ6С толщиной 10-20 мм плакируются 2 мм алюминием на следующих режимах:

Высота заряда ВВ 30 мм

Скорость детонации ВВ 1800-2100 м/сек

Скорость соударения 450-550 м/сек, 4О Осуществляют фрезеровку алюминия до толщины О, 36 мм, Толщину мягкой прослойки оставляют меньшей критической, определенной по выше приведенной формуле.

Подготовленная таким образом заготовка

45 плакируется алюминиевым сплавом Д20 толщиной 10-15 мм на следующих режимах:

Высота заряда ВВ 60-80 мм

Скорость детонации

ВВ 1900-2200м/сек

Скорость соударения 480-600 м/сек.

Иэ полученных трехслойных композиционных заготовок вырезают вставку диаметром 6 мм. Получение титано-алюминиевой

S5 вставки сваркой взрывом через толщину мягкой прослойки равной 0,36 мм возмож но также следующим способом, Для этого алюминиевый сплав Д?О пла60 кируется прокаткой алюминием ЛД1 зада ной толщины. Подготовлепцые таким обро562392

Скорость подачи эпекч родной проволоки

Диаметр электродной

1о проволоки

160-165 и/час

3 мм.

1,6-2,0 мм.

0,36 по алюминиевому сплаву

1 0 0 .круглый

0,5О по жноми0,42

0,36

19,5 по алюминиевому сплаву

19е2 8

100

0,40

18э 2 по апюми0,36 круглый

0,28

19,0 по апюминиевому сплаву

100

20 8

О, 40

18,6 по адюми0,34 нию эом пластины иэ сплава Д20 свариваются взрывом Ф титановыми заготовками на режимах, указанных выше. Вставка вварива-ется сваркой плавлением между алюминиевыми и титановыми деталями, 5

Режимы аргоно-дуговой сварки плавящим ся электродом со стороны сплава Д20 следующи9;

Ток 140«-220 А

Скорость сварки 20-36 м/час

Скорость подачи провопоки 210-250 м/час

Диаметр нровол

Сварка под споем фпюса титанового сплава осуществляется на следующих режимах:

Ток 270-290 А

Напряжение дуги 30-32 В

Скорость сварки 50 м/час

Результаты испытаний подученного узла, представленные в таблице, показывают, высокое качество данного удив.

562392

Нродолжение таблицы квадрат» ный

0,27

22 по алюминиевому сплаву

0,40

22,0 8 по ашс минию

100

19,3

0,30

28 по алюми0,10 круглый ниевому сплаву

100

0,40 где 4

1виб, ственно сплава.

Ф ормула изобретения

Способ соединения титановых сплавов с апюминиевыми преимущественно сваркой плавлением через сваренную взрывом биметаллическую вставку компактного сечения с мягкой прослойкой, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения веса, упрощения сварной конструкции, а также снижения трудоемкости, сварку осуществ ляют через вставку, равнопрочную алюминиевому сплаву, одинакового сечения со свариваемыми деталями, причем толщину мягкой прослойки вставки определяют по следующей зависимости .

22 по алюминию 0,21

- толщина мягкой рослойки;

- диаметр или ширина переходника;

- временное сопротивление соответмягкой прослойки и алюминиевого

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Казак H,Н. и др. Технология маипшо.строения, Волгоград, 1970, с.155-158. !

562392

Фиг!

Составитель А. Гаврилов

Редактор Л. Народная Техред A. Богдан Корректор С. И1екмар

Заказ 1897/173 Тираж 1207 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Минг.стров СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 11 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Прэектц: с..