Способ получения высокопрочных соединений

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликован 23 Р Э/О Гасударственный номите Соввта Министров СССР па делам изобретений и отнрытий(72) Авторы изобретени Московский авиационный техноло им, К, Э. Циолковс) Заявитель скии институ ЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СОЕДИНЕН 1 ЛЙ 54) СПОСОБ бработке да может быть варных плос алов, не свариваюшихся между едственно, применяют прокларки ала (обычно менее прочного), о его сваривание, но либо не обе достаточной прочности соедине тери поср Изобретениеением и сварк обои неиз ма- беспечи- спечиваю осится к давлением ия получения сваннь 1 х, в токих изделий,разнородных тери использовано д ких и профилир в м числе трубчсостоящих изматериалов.стовых элемен щего треб шени Иния, либо тых, металличеоднородных или уетс е в предыддинения м случае, утоь ест вес некии ением, контактаркой давлением,ты устанавливаВ последнемчаю иися ей с прижимами, установке в зону соединениявкладыша Т-образного, трапецеидального идругого сечения, соответствующего профилированию стыкуемых поверхностей соедислучае применяют различные виды предвари-тельного профилирования стыкуемых поверхностей, а также вводят в зону соединениявкладыш или элемент из присадочного материала, свариваюшегося с материалами основных соединяемых элементов. Недостаткомтаких соединений является их невысокая прочность, если материал вкладыша менее прочен, чем материал (или материалы) соединяемых элементов, В таких случаях в местешва можно предусматривать утолиение, но этовызывает усложнение, а иногда и невозможность выполнения различных узлов конструкции. При сварке внахлестку элементов из маяемых элементов, из материала, свмого с материалами элементов, и св рив рке сролимощью да а дает невозка. Отмеченннедостатком,можности пол зде чения высокопрочнь свариваюачестве(практичео из материало шихся между в, непосредственно нсобой, т,е, когда владыша используется астичный, но менее материала вк ки всегда) пл ныи Соединения листов илитов получают сваркой плавной электросваркой либо свпричем соединяемые элемеются внахлестку или встык ен способ получения соеди профилированных изделийв профилировании стыкуемь единяемых элементов, фик льного токопроводяшегоый известный способ стркоторый заключается вбО материал, обладающий высокой свариваемостью. В случае необходимости соединенияф высокопрочных композиционных материалов этот способ вообще не пригоден, так как зо на соединения имеет прочность, в несколько раз уступающую прочности соединяемыхэлементов,Предлагаемый способ получения высокопрочных соединений плоских и профилированных листов или листовых элементов с цельюустранения указанных недостатков, т. е. сцелью обеспечения высокопрочного соединения независимо от прочности материалавкладыша, вводимого в зону соединения,предусматривает использование соединяемыхэлементов, армированных волокнами, покрайней мере, в околошовной зоне, причемволокна в элементах являются "консольнымиф, т.е. часть их свободна, выступает изторца элемента и обращена в направлениизоны соединения, объемная доля волокон взоне соединения легко устанавливается изтребуемой прочности соединения и общеизвестного правила смеси для армированныхматериалов. Предлагаемый способ обеспечивает получение высокопрочных соединенийза счет того,что оба сварных шва междуосновными элементами и вкладышем пересекаются армирующими волокнами. Зля аффективного упрочнения соединения необходимо, чтобы протяженность зоны армированияосновных элементов была не менее "критической длины" армирующих волокон, а длина выступающих участков Волокон, расположенных консольно и обращенных к зоне соединения должна быть не менее удвоеннойзакритической длины" волокон. Критическаядлина волокна определяется из соотношениягде6фмгде 6 р - критическая длина волокна;Юф - предел прочности при растяжении материала волокон;Э3 - диаметр волокон;- предел прочности на срез матеЪриала, в который вводятсяволокна (матричного материала).На фиг. 1 приведены листовые алементы с консольным армированием. (а - первый элемент, вид сверху; б - первый алемент, вид спереди; в - второй алемент, вид сверху; г - второй элемент,-вид спереди); яа фиг. 2 - схема процесса получения соединения листовых алементов,Оба элемента соединения 1 имеют выступы 2 длиной не менее критической длиныф армируюших волокон 3, на выступах преду Ь е 15 20 Я 5 ЗО 35 сматриваются зеркально расположенные стуьпеньки 4: высотой, равной половине высо,ты выступа и длиной 3-5 мм. Элементыармированы как минимум в околошовной зоне протяженностью не менее 6, а вьступающие участки 5 волокон имеют длину не менее 28, Волокна 3 располагаются в элекрментах 1 так, что часть их, имеющая выступающие участки 6, расположена вышевыступа первого элемента, а часть, имеющая выступающие участки во втором элементе, - ниже выступа второго элемента.Тогда после сварки волокна первого элемента пересекают левый шов, а волокна второго элемента - правый. Получение листов илилистовых элементов с консольным армированием осуществляется прокаткой, прессованием, диффузионной сваркой и другими известными процессами, применяемыми для армирования металлических материалов высокопрочными волокнами. После обычной длясварки давлением подготовки поверхностейэлементов соединения и вкладыша из присадочного материала, соединяемые элементы 1устанавливаются встык и в зону соединениявводятся вкладыши 7 из присадочного материала, свариваюшегося с материалами соединяемых элементов и с армируюшими волокнами в твердом состоянии. Вкладыши могут быть цельными, если для армированиязоны соединения достаточно использоватьпо одному ряду консольных волокон 3, илисоставными из параллельных полосок фольги, если необходимо армировать каждый изалементов 1 несколькими рядами волокон сконсольными участками. Элементы после установки встык должны быть зафиксированыприжимами 8, причем прижимы должны бытьустановлены по всей длине кромок соединяемых элементов, чтобы при сварке давлением течение материала вкладыша происходило вдоль сварных швов. Сварка давлением производится в результате деформирования вкладышей с помощью пуансонов 9(или давильных роликов). Размеры вкладышаустанавливаются, исходя из размеров выступов 2 элементов 1 и величины деформациисхватывания, а также исходя иэ оптимального зазора между вкладышем и торцом основной части алементов 1, равного 0,3 - 1,0 мм,Температурный и деформационный режимыустанавливаются исходя из природы свариваемых материалов, т.е. так же, как и вовсех процессах сварки давлением,Вынужденное течение материала вкладышей вдоль сварных швов ( цри воздействии на вкладыши инструмента, передающего рабочее усилие машины) и наличие консольныхучастков велокон приводит к тому, что в процессе сварки давлением по предлагаемому методу отмеченные участки волокон в зоне соединения совершают ( увлекаемые течением материала вкладыша) угловые пере- Ь мещения, причем консольные участки волокон, принадлежащие разным элементам 1, смещаются в противоположных направлениях, что дополнительно увеличивает конструктивную прочность соединения.30Предлагаемый способ использован для получения соединений листов из сплава АМг 6 с применением алюминиевого вкладыша и волокнами из стали ЭП 322 для упрочнения околошовной зоны и зоны соединения. Перед проведением пропесса сварки давлением поверхности элементов соединения, волокон и вкладышей очищали ацетоном. Сварку давлением производили при 400 оС . Иеформация схватывания 40 - 45 %, удельное давление ф 3 - 7 кгс/мм . Соединения листовых эле 4ментов толщиной 2,5 - 5 мм имели прочность, превышающую прочность основногоматериала элементов.формула изобретенияСпособ получения высокопрочных соединений, преимущественно плоских и профилированных листов и листовых элементов, заключающийся в том, что соединяемые элементы профилируют с образованием на одной из их торцовых поверхностей выступов, устанавливают выступами встык, закрепляют прижимами, вводят присадочный материал и сваривают его с соединяемыми элементами, отличающийся тем,что,сцелью повышения прочности соединения, соединяемые элементы предварительно перед сваркой армируют, оставляя свободно выступающие из элементов в направлении зоны соединения участки волокон, которые затем еваривают с присадочным материалом,543488 СоставительК; .-.а:.оэаб)икая Техред М, 1. -,ии.и Херрект Редактор В, .эОриля офисное та Совета МииисЗаказ 6157/46 БНИИПИ Гос ов СССР Ффилиал ППП "Патент", г. Ужгородул. Проектная,Тираж 1178 дарственного комит по делам изобретений 3035, Москаа, Ж 35