Способ изготовления конструкций сложной формы диффузионной сваркой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИКБЦ , 1706875 А 1 К 20/14 ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ У(71) Институт проблем сверхпластичностиметаллов АН СССР(54) СПОСОБ ИЗГ ОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКОЙ(57) Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в авиастроении, судостроении и дру ихобластях машиностроительной промышленности при изготовленил изделий методомсовмещения сверхпластической Формовки с диффузионной свдркои. Цель иэобрете ия повышение качества изделия Для эого между свариваемыми поверхностями чисто вых заготовок располагают ромежуочные прокладки иэ материала гбрдэуюцего звтектику при тем 1 рдтуре гвчрки с материалом Формуемои заготовки, голщинои г 5,РК / где 5 г . площадь поперечно агечениядп гс ли, Р - гериметр ячейки обрдзованн 11 ре брдми жесткости, 1, козф 1 ициен 1, учитывающий процентнге сод.р+:днилдтериачд,роклддки вГл ле здпо 1 нчелл. пуСтот, Я - ппощдд, прок пдкн Причемгая прокладки распсчдгд.1 с рГ р 1 одс,;янии, равном радиусу:дл 1 ели 5ргп,е гсварки исключается огппдзод 1 е п,; от зоне соряж.нич рб р жег ол-.н с облип кдми и с нижеи; рдз 1 еглр,.:,е и 1 г,У 1С. Заготовка сосгоит иэ лигтов 1 и 2 учоженных один 1 ротив другого В ггпгтд 1",.тве между листами дходятгя зп м.-,н 1 ы заполнителя 3 дпя Форл 1 иогдчич рбер жесткости и прокладка 4 прикоепленндд к листу 1 Лисгы 1 и 2 образет попгп ть ", Периметр прокладки 4 рдсгопо:+,ен нд рдг, - стоянииот боковги грани здгопнигепч 3 Стрелками показано направлено. прикладываемого ддэпен 1 ч Г к лигту 2, Позиии 6 обозначен учдстг;к гачтепи, здпспненный продуктом затектическг й редкцииСпособ осуществчяетсч спедчоци 1 об. 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 рдэнотолщинности.На чертеже изображена заготовка для формовки конструкций поперечный разрез (слева от оси симметрии - исходное положение, справа - после деформирования),дзом ПИСАНИЕ ИЗОБРЕВ штампе (не показан) размещают листы 1 и 2 один относительно другого на определенном расстоянии, Между листамирасполагают заполнитель, например, в видеобьемных элементов 3. Элементы заполнителя прикрепляют к одному из листов, например, точечной сваркой. Между листами1 и 2 также размещают прокладки 4 на участках, по которым будет происходить контакт листов,Прокладки 4 изготовлены иэ материалаобразующего эвтектику с материалом формуемого листа при температуре г. варки толщинойд =-. 5 РК/Я, (1)где 5 - гглощадь поперечного сечения галтели;Р - периметр ячейки, образованный ребрами жесткостиК - коэффициент, учитывающий процентное содержание материала прокладки вобьеме заполняемых пустот;8 - площадь прокладки,причем края прокладки располагают от ребер жесткости на расстоянии равном радиусу галтелиПолость 5 между листами вакуумируютШтамп нагревают до температуры сверхпластичности материала, иэ которого выполнены листыЗатем над одним из листов создают избыочное давление газа и формуют лист врежиме сверхпластичносги, Формуемыйлист соприкасается с другим листом черезпрокладку 4 В месте контакта начинает образовываться жидкость, которая по мереФормоизменения листа выдавливается к ребрам жесткости, При этом формуемый листоформляя ребра жесгкости, образует галтели, пустоты 6 в которых заполняются продуктом эвтектической реакцииНа заключительном этапе формовки листы и заполнитель соединяют диффузионной сваркой. В процессе сварки во времяизотермической выдержки происходит выравнивание цо химическому составу материала, заполнившего пустоты в галтелях, сосновным материалом. По окончании сварки давление снимают, штамп оазбираат иизвлекают отовую деталь.Изготавливали обечайку с внутреннимикольцевыми ребрами жесткости диаметром200 мм, высотой 160 мм. Материалом заготовок является титановый сплав ВТ 14 Заготовка включала в .ебя две цилиндрическиеоболочки, сваренные из листа 0,8 мм. К внутренней поверхности большей оболочки надиаметре 198,4 мм прикрепляли аргоновойсваркой заполнитель, выполненный в видеколец прямоугольного сечения с наружным диаметром 198,4 мм. Расстояние между боковыми гранями соседних колец равнялось 32 мм. При этом периметр Р ячейки, образованный боковыми гранями колец составлял 5 Р= 2 л О= 396,8 лмм, (2)где О - наружный диаметр колецС учетом того, что радиус галтели г мм, медные прокладки размещали на расстоянии 1 мм от боковых граней колец, при крепляли их к оболочке контактнойточечной сваркой При этом прокладки изготавливали в виде полосы шириной 30 мм, свернутой в кольцо диаметром 198,4 мм.зПлощадь 5 прокладки равнялась 5952 л мм 15 Площадь поперечного сечения галтелипри г-.1 мм составляла5, - г (1- т /4) = 0 215 мм (3) Медь вэаимодеиствует с титаном с образованием эвтектики при температуре выше 20 870"С. Обьемное соотношение компонентовпри этом сос,авляетСо - 65, Т 35 Поэтому коэффициент К, учитывающий процентное содержание материала прокладки в обьеме заполняемых пустот равнялся 25 0 65Толщина д прокладки. определеннаяпо формуле (1), составила 9 мкмцилиндрические обечайки устанавливали соосно в штампе, предусматривающем 30 вакуумирование цолости 5 между оболочками и создание избыточного давления на внутреннюю поверхность меньшей оболочкиШтамп помещали в вакуумную печь и 35 нагревали до 880"С, соответствующии температуре сверхпластичности сплава ВТ, Меньшую оболочку формовали, прикладывая давление газа с ее внутреннеи стороны Максимальное давление газа (аргона) 1,5 40 МПа При этом происходила формовка листовой оболочки скорость деформации обеспечивали в интервале 10 10 с На3 4заключительном этапе Формовки сборку выдерживали под давлением 1,5 МПа в тече ние 2 х ч для обеспечения диффузионногосоединения листовых заготовок с заполнителемПо окончании процесса сварки давление аргона снимали штамп раскрывали и 50 извлекали отовую деталь. Полученную таким способом обечайку разрезали с целью контроля заполнения втектикои пустот в галтелях Макрострукгурый анализ показал отсутствие пустот и цор в местах сопря жен я ребер .кесткости с обшивкой,Предлагаемыи с ц".соб изготовления металлических многослойных конструкций обесгечивает цо сравнению с известными способами получение и"делий лучшего ка1706875 20 СоставительТехред М.Моргентал Редактор О.Хрипта Корректор Э Лончакова Заказ 232 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035. Москва, Ж, 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 чению конструкции,Формула изобретенияСпособ изготовления конструкций сложной формы диффузионной сваркой, 10 при котором свариваемые детали в виде листовых заготовок и заполнителя, расположенного междуними, 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 выдержкуотл ича ю щи йс я 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, равноид =ЬРКЗ,где Яг - площадь поперечного сечения галтели;Р - периметр ячейки, образованной ребрами жесткости,К - коэффициент, учитывающий процентное содержание материала прокладки в объеме заполняемых пустот,причем края прокладки располагают от ребер на расстоянии, равном радиусу галтели