Способ сварки многослойных композиционных материалов

всюз)лаиб ка-СПИИЗОБРЕТЕНИЯ АИИЕ Союз Советскик Социалнстицеских Республик,Э/02 5/22 рисоединением заявки осударственный ноцнт Совета Мнннотров СС". оо делан изооретеннйи открытий.75(088 Дата опубликования описанияА. Бе ов,Ю. М, Кореню 1 11;тров 2 и и 1) Заявите ЕЕОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИШИОЕЕНЫАДОВ ставля 1 о 1 теля - т Зт, п ется за1 рица на ее тощ кромою и ют с приИзобретение относится к сварочному производству и может бьггь использовано при изгото)ленин корпусных конструкций из мно)гослойных композиционных материалов впро)изводстве судов, аппаратов и приборов.Известен способ сварки многослойных композиционных материалов с матрицей из алюмичия и его сплавов. Согласно этому )способу, свариваемые кромки предваритель но покрываются алюминнево - галиевым спла-О вом. Поверх этого покрьггия наплавляется )алюминиевый сплав, например алюминиевомагниевый, и производится сварка встык таких чромок, Прочность сварных. соединений, Евыполненных по известному способу с использованием в качестве присадочного материала высокопрочных сплавов, пропорциональна объемной доле матрицы и пралически будет определяться только прочностью соединения металла шва с материалом матрицы, 2Цель изобретенич - павышениа механических свсйств сварных соединений и улучше-, ние техники безопасносги при сварке мнсл ослойиь)х омпозпцпон 11 ых матерна)юв, состоюцих из ч.редуюшихся слоев м 1 трицы, прод анов сплава емому способу достигавленных кромок,оя убирается мат5) Ь где ы а наплавкусварку выполнятствующего титао чре ет св ки напланаг 1 павк- (1,2матриц перед бину Ь ина слопоследуюадкой и 1 Ц."Ю ИХ соотве нового сплава, Предлагаемый способ поясняется че1 жом,Суи 1 г)ость из что со стыкуем ),О 1 а Х на глубин кромки наплавл )ле чеготакие к ,собой с примен ного материала рете)тючается в том аляется матрини я,зак мок уд 1,2 1,5 титанов х)4, Наэ с етс свариваются междув ка естве приседоч. гстну.о 111 его титаново ОМК нем тах трудно добиться полной очистки упрочителя 2 от матрицы 1. Дл этого еще тре-, уе 1)ся дополнительный кропотливый слесар ый труд,Жьшческий способ осуществляется погрух жени ем кромок композиционного материала,.:Водный раствор едкой щелочи. По этому" "пособу достигается практически полноедаление матрицы с упрочнителя, но процесс идет медленно и большие трудности10 Встре 11.;О 1 ся в достижении равномерногостравливания и собственно получением задар 4 1 ной глубины удаления матрицы.Коглбин 1 рованный способ включает удале нио ма.рицы при помощи механизированного 15 металлорежушего инструмента, а оставшие- ся участки матрицы с поверхности упрочнит, теля стравливаются.Поело такой подготовки на кромку наплавлястся титан и затем эти кромки сварива- ,ЯО ЮТСЯ ВС 1 ЫК.Проведены сравнительные испытании сп соба сварки, Опыты проводились на трехслф-, ном материале толщиной 6 мм, состоящем 1 иэ двух паружпых слоев титана ВТ-0 и Ь матрицы - сплава Д, Толщины. слоев бь)ъ ГЦ 1)1 МЕРНО ОСП 1 НВКОВЫ И СОСтаВИЛИ ПО фа М,) с.,:о:111;1 свар 11 вапи аргонодуговой сваркой,1 Бой пяплавк Ой кром ок, 1 к к 1 авящ 11 мся электродом с предваритель-30ПО одному варианту кромки были торцоВ; ны под прямым углом, а по второму дополнительно была удалена матрица на глуб, чу 2,5 мм, Из сварных соединений были изготовле- ЖНЬ Обраэць 1 дЛя ИСПЫтаиня На разрЫВ И удар-, 11 Вязкоот 1,. По обоим вариантам сварки ир:здел прочности образцов при растяжениисс 1 авлял 32 35 кг/мм, а ударная вяз-кость Образцов, сваренных без удаления матрицы перед наплавкой, - 0,8-1,0 кг/см У образцов, сваренных с предварительно удаленной матрицей, эта величина составила от 13,8 до 22)5 кгм/см . Сваривались также стыковые соединени 1(45 композиционного материала толщиной 18 мМ.,Прсдварительное удаление матрицы перед наплавкой крэмок 1 итаном не толька улучшает мех;аические свойства сварных соеди- ,50 нс)1.111, Особен 11 О это Оа 1 ущается когда в 1 саЧСС 1 ВС ъ 1)1) РИАЛ 11 СЦО 11 ЬЭУ 1 ОТСЯ аЛЮМИНИЕВЫЕ 1, сп.1 О 11 ы, легцровашгые легко иснаряюшими-,ксхли)л 1 еп 1 сил 11. Если предварительно не у,):)пс 1 ь крсгмок матрицу, то и соприкоснО-.М В 111 Ш О ПОП,1 ПВЛО 1 ШЫМ титПНОМ ПрОПСХОди 1, Пк СС:)."11 Ь) ) ПРО 1 Р)СВ аЛЮМ 11 ПИЕВОГО 13 аСПЛВ 3)1 с.;,.; кого пс.г) грсва между этим 1:.О,1,)1 аво;,1 и т 1., аово 11 каплей создае 1 сябол 1- Н). ДйЬ.й.1;С П .РОВ ПЕГ 1:1 РУ 10111 ИХ Э,"1 ЬГЛЕН 1 ОЬ)О под дсйствием которо 1 о расплавляемый присадочный металл разбрасывается во Все стороны, что может привести к иесчаст 11 глм случаям, Удалением матрицы на глубину 6(1,2 1,51 У обеспечивается спокойное протекание процесса сварки беэ раэбрыэгивания, .П р и м е р 1, 13-слойный компоэици онный материал толщиной 17 мм, состоящий из 7 слоев матрицы - алюминиевого сплава В 48-4 толщиной 1,5 мм и 6 слое упрочнителя толщиной 1 мм, сваривается в . такой последовательности. Кромки металла, торцуются под прямым углом. С них удаля1 ется матрица ха глубину 2-0,2 мм, Поверх матрицы в месте выбранных пазов уклады- вается титановая проволока ВТ-0 диамефром. 2 мм. Наплавка кромок производитсяпостоянным током прямой полярности с подачей в дугу дополнительной присадочнойпроволоки той же марки, При этом одновременно сплачиваются. слои упрочнителя и ул- )женная проволока,Режим наплавки: диаметр вольфрамового электрода 2 мм, диаметр присадочнойпроволоки 2 мм, сварочный ток 90-100 А,расход аргона 15-18 л/мин.Этот режим обеспечивает слой наплавле 1 ного металла толщиной 3-4 мм. Заготовкис наплавленными кромками собираются встыкс зазором 6-7 мм. и сварива 1 отся по обыч-ной технологии сварки титана со щелевойразделкой кромок. Режим сварки соответствует режиму наплавки за исключением д 1 аметра вольфрамового электрода, равного3 мм, и величины сварочного тска - 120240 А.)П р и м е р 2. Композиционный материал того же строения толщиной 34 мм. сва-,ривс 1 ется согласно описанной последователь.ности. Поскольку у него толщина матрицысоставляет 2,5 мм, ее выбирают на глуби-ну 3,0-3,5 мм, Перед наплавкой в местевыбранных пазов укладывается титановаяпроволока диаметром 3 мм,Режим наплавки арг Онодуговьпл методом.диаметр вольфрамового электрода 3 мм, диамегр присадочной проволоки 3 мм, сварочный ток 100-110 А, расход аргона 15 - 18 л/мин. 1/Такой режим обеспечивает слдй наппаеленного металла толщиной 4-5:лм. Затем заготовк 11 с наплазленными кромками собираются встык с зазором 8-10 мм и свариваются по обычной технологии сварки титана со шелевой разделкой 1 кромок, Режим свар ки соответствует наплавоч 11 ому за искл 1 эче.нием Вел 1111 ы свароч 11 Ого сока - 140 170 Л.Составитель Г. ТютченковаТехред, И. Ковач " Корректор А, Гриценко Редактор И. Бродская Заказ 4991/420 Тираж 1178 Подписное Ц 11 ИИПИ Государственного комите 1 а Совета Министров СССРФ 11 л 11 ал П 11 П "Патент", г. Уж 1 эрод, у:1. Проектная, 4 Р р и м е р 3, 1 Л"ч;.1 ой 11 ь 111 кое,1 позипонны 11 материал ео 11 щи 11 ой 18 мм, состоящийиз 6 слоев матрицы - алюмиииевот о спла-, ва Д, 5 слоев упро"иштеля - титаново 1 го с 11 лава ВГи илакироиа 1 п 1 ый с двух сторон техническим титаном марки ВТ-0, сваривается в такой последовательности. Кромки торцуются под прямем угломе С нф удаляется матрица на глубину 2+0,2 мм. Наплавка кромок производится вольфрамо- . 10 .;вым, электродом в аргоне с подачей присадочной проволоки, Дуга при этом концентр.;руется на присадочномматериале.Режим. наплавки: диаметр вольфрамового электрода 3 мм, диаметр присадочной пров 15оки 2 мм, сварочный ток 90-100 А, рас 1 ход аргона 15-18 л/мин,Такой режим. Обеспечивает слой наплавленного металла толщиной Эмм,Заготовси с наплавленньг:1 и кромками собираются р 1 встык с. зазором 6-7 мм и свариваются по ,обычной технологии сварки титана со щелевой разделкой кромок, Сварочный ток при ;этом. увеличен до 120-140 А.Способ сварки. позволяет применить мно гослойные композиционные материалы для1 изготовления конструкций, при этом. без ка.1 ких-либо дополнительных конструктивных офрр:млений может быть обеспечена прочность сварных соединений на уровне прочности са 1 мого упрочнителя композиционного материа ла, что составляет 111)1 ф;,1 е 11111 г 0 и ;фго НГоч;ности. Дополнительным ко 11 структ 11 вн 1,:м офор 1 млен 11 ем, например, при помои,1 усиления шва 31 можст быть достигнута и ре 1 вно 1 роч 11 ость 1 сварных соединений по отношепик к основ- ному металлу.Создание описанной технологии сьарки ,многослойных компазиционных материаловпозволяет уверенно применять ь 1 ногослойные композиционные материалы, состоящие из1 сплавов титана и алюминия, в корпусных коНструкцнях кораблей, морских приборов и ап.паратов, В свою очередь это обусловливает, снижение веса корпуса при сохранении и даже увеличении его жесткости и других параметров. Формула изобретения Способ сварки многослойных композиционных материалов, состоящих из чередую- шихся слоев матрицы-алюминия и его сплавов и упрочнителя - титана и его сплавов,: , включающий предварительную наплавку кро;- мок матрицы, отличающийся теМ, что, с целью повышения механических свойств сварных соединений, перед наплавкой кромок удаляют,слой матрицы на глубину 1,2- 1,5 от толщины слоя матрицы, а наплавку и последующую сварку ведут:с присадкой иэ соответствующего титанового сплава.