Способ изготовления листовых конструкций из алюминиевых сплавов

(19) (1) 1)5 В 23 К 20/О ГОСУДАРСТВЕННЬИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ ССС МРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСтВУ ВТО У СВИД 2(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ А СПЛАВОВ ститут . (57) Использование: ма авиационная и космич, Кирил- . ность, Сущность иэобрет ную сварку осуществляют После этого зону сварк пульсной лазерной обраб тем производят окойчате диффузионную сварку Те берут равной 0,85-0;95 сплава. 4 ил.(56) Патент СВА 1 ч. 448347кл. В 23 К 31/02, 1978. ьский иня шиностроительная, еская промышленения: диффузионна узких участках. и подвергают имотке (отжигу), а зальные формовку и мпературу отжига от температуры ев, О. Изобретение относится. к области иэго- сплавов, по которому предварительно изготовления листовых конструкций из сверх- товленные поверхностей соединяют диффупластичных сплавов методом зионной сваркой по отдельным участкам, диффузионной сварки и формирования и далее производят формовку свободных от может быть использова:1 о в машинострои- соединения участков листов,тельной, авиационйой и космической про- Недостаткомэтогоспособаявляетсято, мышленности.. что при формовке напряжения в местахИзвестен способ диффузионной сварки сварки могут превышать прочность диффулистовых алюминиевых конструкций. Позионныхсоединений,всвяэисчемсоединеэтому способу на одну из соединяемых по-" ния разрушаются.верхностей алюминиевого сплава наносятЦелью изобретения являетсяулучшепокрытие меди. Соединяемые детали сдав- ние качества конструкций за счет повышеливают, йагревают до температуры 500- ния прочности диффузионныхсоединений.560 С, делают изотермическую-выдержку иПоставленная цель достигается тем, что охлаждают. Прочность таких соединений после диффузионной сварки по отдельным недостаточна для последующего формова- участкам производят импульсный отжиг сония в режиме сверхпластичности, т,к. прй единенных участков сканированием лучом этом может происходить расслоение соеди- лазера, причем температуру отжига берут нения и разрыв. равной 0,85-0,95 от температуры плавленияНаиболее близок к заявляемому способ, сплава, после чего проводят окончательную изготовления конструкций из алюминиевых формовку и диффузионную сварку.чНа фиг. 1 изображены листы заполнителя и нижней обшивки в штампах перед сверхплатическим деформированием в момент диффузионной сварки с нижней обшивкой; на фиг. 2 - заполнитель и нижняя обшивка в процессе предварительного сверхпластического деформирования заполнителя; на фиг, 3 - заполнитель и нижняя обшивка в процессе импульсного отжигаСбединенных участков сканированием лучом Лазера; на фиг. 4 - . калибровка эаполните 7 Й содновременной диффузионной сваркой с верхней обшивкой с получением готовой конструкции,Способ заключается в следующем,: Поверхности листовых заготовок заполнителя 1 и нижней обшивки 2 из алюминиевых сплавов подвергают травлению в 10-20 растворе щелочи КОН (или МаОН), осветляютконцентрированной азотной кислотой, промывают дистиллированной водой, просушивают. На одну из соединяемых поверхностей наноСят вакуумное покрытие меди толщиной до 1,0 мкм. Размещают листы заполнителя 1 и нижней обшивки 2 в штампе 3, Штамп устанавливают в камеру диффузионной сварки (не показано), Вакуумируют камеру и герметизируют пакет из заполнителя 1 и нижней обшивки 2 по контуру зубом, за счет сжатия штампа 3 (фиг, 1),Нагревают листы до температуры 490520 С, сдавливают по соединяемым участкам 4 шириной до 3 мм с усилителем, обеспечивающим давление 2.5 МПа (фиг.1). Делают изотермическую выдержку в течение 2040 минут и производят диффузионную сварку по этим участкам. Между листами заполнителя 1 и нижней обшивки 2 подают газ, производят предварительную формовку заполнителя 1 при температуре сверхпластичности алюминиевого сплава и давлении газа 515 МПа (фиг. 2). Охлаждают соединенные по участкам 4 листы заполнителя 1 и нижней обшивки 2 до температуры 3050 С и извлекают из камеры,Затем производят импульсный отжиг соединенных участков 4 сканированием лучом лазера диаметром (шириной) 1,01,5 мм (фиг. 3). Температура отжига 560640 ОС, т.е. в интервале 0,85 - 0,95 температуры плавления. Нарушение этого температурного режима отрицательно сказывается на качестве сварки, т.к. или недостаточно активизирует атомы для процесса диффузии или вызывает оплавление и пережог зоны сварки. Сканирование луча производится по диффуэионно сваренным участкам 4, представляющим собой ребра создаваемой конструкции, Заданное температурноевоздействие луча лазера производится только на центральную зону сваренных участков 4; по краям температура существенно меньше, а формируемые участки 5 заполни 5 теля 1 подвергаются нагреву до температур, ниже характеристик для выбранного сплава температур проявления сверхпластических свойств,. Воздействие луча лазера приводит к ин 4, граница перестает существовать как структурная единица, соединение равнопрочна основному материалу. В то же время непроисходит потери сверхпластических свойств участков 5 листа, не подвергавшихся на этой стадии диффузионной сварке Помещают повторно пакет из сваренных листов заполнителя 1 и нижней обшивки 2 в камеру, нагревают и производят окончательную формовку (калибровку) с одновременным диффузионным соединением 20 с листом верхней обшивки 6, Охлаждают штамп и извлекают готовую ячеистую конструкцию (фиг. 4),Изготовлены ячеистые конструкции из25 алюминиевого сплава 01570. Поверхность листовых заготовок травили в 15 6 растворе йаОН, осветляли азотной кислотой, промывали дистиллированной водой и просушивали. На одну из соединяе 30 мых поверхностей наносили вакуумное покрытие меди толщиной от 0,3 до 0,1 мкм Размещали листовые заготовки в .штампе, Нагревали штамп с листовыми заготовками в вакууме 102 Па до температуры 500 С и 35 сдавливали давлением 3 МПа по соединительным участкам (ребрам) шириной 3 мм. Изотермическая выдержка при этом - 30 минут. Осуществляли предварительную формовку при температуре 470 С давлени 40 ем газа 7,5 МПа, После охлаждения штампа с заготовками до температуры 40 С последние извлекали из камеры,Импульсный отжиг производили путемсканирования лучом лазера диаметром пят на нагрева 1,2 мм со скоростью 350 ммlмин,работающего в периодическом импульсном режиме, Температура в пятне нагрева 570 С. 50 Помещали повторно пакет заготовок вштамп и камеру, нагревали до температуры 470 С и калибровали газом до полного формирования конструкции.Испытания показали, что прочность при 55 испытании на растяжение диффузионныхсоединений составляет 280 МПа. По способу, взятому за прототип, прочность равна 210 МПа. 10 тенсификации диффузионных процессов на контактной границе сварки, т,е, участковФормула изобретения Способ изготовления листовых конструкций из алюминиевых сплавов, при котором осуществляют диффузионную сварку на 5 отдельных участках листов и формовку газом в режиме сверхпластичности, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества конструкции, после диффузионной .сварки на сваренных участках импульсный отжиг осуществляют сканированием лучом лазера по их центральной зоне при температуре, равной 0,85-0,95 температуры плавления сплава, после чего проводят повторные формовку и диффузионную сварку.1757823 ЩЧ ЛВЗОИ е орректор Н,Гунько Пооизводствен но-издательский комбинат "Патент", г. Ужго Гагарина 10 Составитель А.МедРедактор Техред М.Моргентал каз 2960 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССР ская наб., 4/5