Способ изготовления изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2274 23 К 20/00 31 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ рных плит 6 и 7 9 и пуансонов 1 На этапе око уфабрикатлопатки заглушкой 12 изоте танавливается на па 14, эакрепленну Верхняя половина к ползуну 17 пресс Способ осущесолтов 8, клинь стяжны О и 11, нчатель через ок рмичес ижнюю ю наст штампа ои сварки полно, закрываемое ого блока 13, усполовину штаманине 15 пресса, 16 прикреплена а.твляют с ющим об зом.Части лопатки пера лки 2 и 3 и две антивибр 5 собирают в устройстве сионной сварки. Между замковой полкой 3 уста две замковые по- ионные полки 4 и ля термокомпресорной плитой 6 и вливают пуансон ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение может быть использовано при сварке с принудительным деформированием при изготовлении сложнопрофильных изделий, например лопатки газотурбинного двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют предварительную сварку с использованием Изобретение относится к сварке, в частности к спбсобам сварки с принудительным деформированием (ССПД-процесс), и может быть использовано при изготовлении сложнопрофильных изделий, например, лопатки газотурбинного двигателя.Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа, а также качества изделия.На чертеже изображено устройство для термокомпрессионной сварки с собранной в нем заготовкой лопатки,Лопатка состоит из пера 1, двух замкоых полок 2 и 3 и двух антивибрационйых олок 4 и 5, Устройство состоит из двух г . термокомпрессорной сварки при скорости нагрева Чнагре - ЬТ/я, где е - скорость деформации микровыступов, ЬТ - интервал температур деформирования микровыступов; е - степень деформации микровыступов. Усилия сварки дифференцируют в зависимости от шероховатости поверхности свариваемых частей, Для этого подбирают длину рабочей части инструменТа Н Из СООТНОШЕНИЯ НИдаал = ЕХ Яг/Чнагр, где Х Я - суммарная высота неровностей профиля поверхности свариваемых частей изделия, а даал - термический коэффициент линейного расширения, При этом при установке изделия в устройстве для термокомпрессорной сварки обеспечивают зазор д между поверхностями инструмента и иэ.-, Я делием д = Н а даал (Тн Тк 0 мн), где Тн - температура начала деформирования мик- (Л ровыступов, Ткомн - комнатная температу- С ра,2 з,п,ф-лы, 1 ил,Э10, между опорной плитой 6 и антивибрациОнной полкой 5 устанавливают пуансон 11, Устройство в вакуумной печи нагревается до температуры начала деформирования микровыступов Тн с произвольной скоростью, а в диапазоне температур деформирования - со скоростью, определяемой по формулеБАЛТЧнагрсгде я - скорость деформации микровыступов;ЛТ - интервал температур деформирования;е - степень деформации микровыступов.Длину Н и термический коэффициент линейного расширения а дав. для пуансона, необходимого для прихватки пера и замковых полок, а также для прихватки пера и антивибрационных полок, определяли по формулеЕ ХйгЯ дав=нагргде Х Кг - суммарная высота неровностей поверхности свариваемых частей.При сборке устройства обеспечивались зазоры д между поверхностью пуансона с изделием для каждого пуансона, определяемые по формулед = Н а дав. (Тн - Т )где Тн - температура начала деформирования;Т - комнатная температура.После нагрева до температуры конца деформирования печь охлаждали, устройство вынимали и разбирали. Далее для окончательной сварки производили деформацию в штампе. Полуфабрикат лопатки, предварительно подогретый в камерной печи, через окно изотермического блока устанавливали на нижнюю половину штампа. Ползун пресса с закрепленной к нему верхней половиной штампа, спускаясь, деформировал полуфабрикат лопатки,П р и м е р. Для изготовления лопатки ГТД из сплава ВТ 8 М с двумя замковыми полками и двумя антивибрационными полками были изготовлены ее части; две замковые полки, перо и две антивибрационные полки,Скорость нагрева сборки. нашли в фор- муле 6 ьЧрДля сплава ВТ 8 М с размером зерна 3 -5 мкм в диапазоне температур 900 - 950 С-4оптимальная скорость деформации е = 10- 10 с эти условия определяют сверхпластичность состояния сплава. ЬТ - диапазон температур деформирования микровыступов. Для сплава ВТ 8 М этот диапазон состав ляет 900 - 950 С. Степень деформации былавыбрана равной 0,4. При этом площадь физического контакта примерно равна Р = 0,6- - 0,7,Скорость нагрева равна10 - 4У 4 Т 1050 1 г 510-2 К -104,Ас.1Затем для каждой части изделия - замка15и антивибрационной полки - были опредеЛЕНЫ Н 1, Н 2, йдав 1 И Пдав 2 ПО фОРМУЛаМЕ Хйг 1Н 1г дав 1Чнар,20ЮЕгН 2 й дав 2Чнагр.где Н 1 и Н 2- длина пуансона соответственно для замковых и антивибрационных5 полок;Ядав 1, 2 дав 2 тврМИЧЕСКИй Коэффициент линейного расширения пуансона соответственно для замковых иантивибрационных полок;30 ( - Йг)1, Д Йг)2 - суммарная высота неровностей профиля, деформируемых поверхностей соответственно замковых иантивибрационных полок,35 ( Х Йг)1 = 0,010,01 0,001 + 0,001 т 0,01+Затем была произведена сборка заготовки лопатки в устройстве для термокомпрессионной сварки. При этом были обеспечены зазоры между поверхностями пуансона и изделием д 1 и д 2, равные 5д 1 - Н 1адав ТН - т 0 мн.) "-16,8 х 20 х 10 х(900-20) = 0,29 мм,д 2 = н 2адав 2(тн - ткомн.)-5 х 20 х 10 х(900 - 20) = 0,088 мм,ГДЕ Т 0 мн, - КОМНатНаЯ тМПЕРатУРа,Тн - температура начала деформирования микровыступов.Собранное устройство было помещенов вакуумную печь ОКБи в ней былсоздан вакуум 10 4 мм рт.ст, До 900 С былпроизведен быстрый нагрев,а в диапазоне900 - 950 С подрерживали скорость нагрева 1,25 Х 10.2 К с После достижения 9500 С 20печь была охлаждена, устройство вынуто иразобрано. Для окончательной сварки изделия была произведена изотермическаяштамповка полуфабраката лопатки на прес-се Ппри 950 С и скорости деформации 25детали е = 10 с ". Для этого полуфабрикатлопатки, предварительно нагретый в камерной печи КС, укладывали на нижнююполовину штампа через окно изотермического блока и осуществляли опускание пол;зуна с закрепленным к нему верхнимштампом со скоростью 10 мм/с,Лопатку вынимали из штампа через окно изотермического блока и охлаждали навоздухе. Металлографические исследования показали высокое качество сварного соединения.Таким образом, предлагаемое решениепозволяет повысить качество сварного шваи расширяет технологические возможностиспособа. Совокупность признаков предлагаемого решения дает новый экономичныйспособ изготовления иэделий, в том числесложнопрофильных, таких как лопатка газотурбинного двигателя, из отдельных составных частей сваркой давлением.Ф ор мул а и зоб ретен и я. 1. Способ изготовления изделий, включающий сборку отдельных частей изделия,их прихватку, сварку давлением на воздухеи механическую обработку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества изделия, прихватку выполняют термокомпрессионной сваркой, для чего собранные части изделия размещают в устройстве для термокомпрессорной сварки, имеющем инструмент, длину рабочей части которого Н устанавливают в зависимости от шероховатости поверхности свариваемых частей изделия, исходя из следующего соотношенияН Х дав= Е Хд .Инагр,где а дав. - коэффициент линейногорасширения материала пуансона;е - скорость деФормации микровыступов;"ЗЬ - суммарная высота неровностейповерхности свариваемых частей;Чнагр - скорость их нагрева при сварке, обеспечивая зазор д между изделием иинструментом "пуансоном", который определяют из соотношенияд = Н й дав (Тн - Тк),где Тн - температура начала деформирования выступов,Т - комнатная температура,нагревают со скоростью Чнагркоторую определяют в зависимости от скорости деформации микровыступов и температуры нагрева, исходя из следующего соотношенияЧнагр 5 Я АТЕЕгде ЛТ- интервал температур деформирования микровыступов;е - степень деформации микровыступов,и сдавливают.2. Способ по п 1, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения воэможности при сварке изменять степень деформации в широких пределах, после прихватки удаляют слой металла, больший или равный величине подреза, образующегося при термокомпрессионной сварке, а величину подреза определяют путем изготовления пробного изделия или методом цветной дефрактоскопии,3. Способ поп.1 и 2,отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности изготовления изделий со свариваемыми поверхностями, расположенными под углом друг к другу, в процессе сварки производят изменение положения свариваемого изделия.1722747 Составитель Д.СембиевМ.Кобылянская Техред М.Моргентал Корректо Редак ал ственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарин ои аказ 1023 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5