Слоистая конструкция из алюминиевых сплавов

)5 В 23 К 20/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКОМ вляе- тФфуз- яющая ыш ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский институттехнологии машиностроения и Московскийавиационный технологический институт им.К.Э. Циолковского(56) Патент СШАВ 4483478, кл. В 23 К 31/02, 1984. Изобретение касается изготовления ячеистых конструкций из алюминиевых сплавов методом СДЛС и может быть использовано в авиационной промышленности и в различных отраслях машиностроения,Известна конструкция из алюминия и его сплавов, которая представляет собой лист заполнителя, отформованный в условиях сверхпластичности, диффузионно соединенный с обшивкой. При нагревании пакета происходит диффузионное соединение деталей в местах, лишенных окисных пленок, Сверхпластическая формовка заполнителя осуществляется под действием давления газовой среды. Недостатком такой конструкции я ся низкая прочность получаемых ди онных сварных соединений, составл не более 190 МПа.Целью изобретения является по ние качества конструкции.(54) СЛОИСТАЯ КОНСТРУКЦИЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ(57) Использование: в авиационной и других отраслях промышленности для изготовления ячеистых конструкций, Сущность изобретения: конструкция содержит заполнитель из сверхпластичного материала системы А - Со, диффузионно сваренный с обшивками из сплава А - гп - М 9, После диффузионной сварки производят упрочняющую термообработку конструкции по режиму термообработки обшивки. 6 ил,Поставленная цель. достигается тем, что слоистая конструкция из алюминиевых сплавов, содержащая заполнитель, соеДиненный с обшивками диффузионной сваркой, заполнитель выполнен из сплава системы А - Со, а обшивки - из сплава А - гп - Мд.На фиг, 1 изображены листы заполнителя и обшивки в штампах перед сверхпластическим деформированием; на фиг, 2 - (Язаполнитель и обшивки в закрытых штампах фЪ в процессе сверхпластического деформиро вания заполнителя; на Фиг, 3 - слоистая 0конструкция в штампах в момент диффузионной сварки с верхним листом обшивки; на фдад фиг. 4 - конструкция в момент. диффузион- а ной сварки с нижним листом обшивки; на фиг. 5 и 6 - готовая конструкция.Готовая слоистая конструкция состоит из заполнителя 1, изготовленного из сплава системы А - Сц, диффузионно сваренного с листами обшивки 2(10) из сплава системы А 1 -гп-. М 9.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Слоистую конструкцию изготавливают следующим образом.Соединяемые листы заполнителя и обшивок обеэжиривают ацетоном, подвергают травлению в 1018%-ным растворе йаОН, после чего промывают последовательно горячей, холодной дистиллированной водой, просушивают. Размещают соединяемые листы заполнителя 1 и обшивки 2 в устройстве для диффузионной сварки и сверхпластического деформирования, состоящем из верхнего 3 и нижнего 4 штампов, помещают устройство в камеру установки диффузионной сварки (фиг, 1).Вакуумируют камеру установки диффузионной сварки до разрежения 1010Па, нагревают соединяемые листы до температуры сверхпластичности сплава заполнителя.Закрывают штампы, и приложением усилия сжатия герметизируют по внутренней контактной площадке с помощью зуба 5. Давлением газа, например аргона, подаваемого через трубку 6, деформируют лист заполнителя 1 в режиме сверхпластичности на вкладышах 7, придавая ему ячеистую форму (фиг. 2).Производят диффузионную сварку сформированнйх ребер заполнителя с листом обшивки при 480530 С подачей газа в мембрану 8 через трубку 9 (фиг, 3). Далее осуществляют повторный нагрев, сверхпластическое деформирование и диффузионную сварку заполнителя с вторым листом обшивки 10 давлением газа, подаваемого в наполнитель 1 через трубку 6 (фиг. 4). После этого ячеистую конструкцию 11 подвергают термической обработке по режиму закалки и старения. При этом конструкция может оставаться в штампах, а ее термическую обработку производят путем нагрева и охлаждения штампов с помощью газа (воздуха), подаваемого через каналы 12, выполненные в штампах,Контакт разнородных металлов систем А - 2 п - Му и А - Со облегчает диффузионную сварку алюминиевых сплавов обшивки и заполнителя,В процессе нагрева и на начальной стадии иэотермической выдержки на границе соединения сплавов обшивки и заполнителя образуется низкотемпературная эвтектика, приводящая к контактному оплавлению поверхностных слоев, разрушению и диспергированию окисной пленки, При дальнейшей иэотермической выдержке образуется термодинамически равновесная переходная диффузионная зона с температурой плавления не ниже температуры плавления более легкоплавкого сплава в композиции, Прочность диффузионного соединения составляет 90 - 95% прочности алюминиевого сплава заполнителя.Окончательная прочность и жесткость слоистой ячеистой конструкции достигается за счет термической обработки по режиму термической обработки сплава обшивки, Технологичность конструкции заключается в том, что алюминиевые сплавы названных систем хорошо формуются при высоком уровне диффузионной свариваемости. Кроме того, конструкция в целом и сварные соединения могут быть термически упрочнены,Предлагаемая конструкция имеет более высокое качество за счет увеличения прочности диффузионных соединений, Прочность повышается в результате интенсивного разрушения и диспергирования окисной пленки вследствие контактного оплавления и сверхпластического деформирования,П р и м е р. При изготовлении слоистой ячеистой конструкции из сплавов 1201 и 1970 соединяемые поверхности листа заполнителя из сплава 1201 и листа обшивки из сплава 1970 обеэжиривали бязью, смоченной ацетоном, травили в 15%-ном растворе йаОН, промывали горячей и холодной водой, осветляли поверхность концентрированной НМОз, промывали горячей, холодной дистиллированной водой.Штампы с установленными в них листами заполнителя и обшивки помещали в камеру установки диффузионной сварки, Листы предварительно раздвигали. Вакуумиовали камеру установки до разрежения 10 Па, после чего нагревали до 475 С. Давлением газа деформировали лист заполнителя в ячейки вкладышей до образования ячеистой формы, Далее давлением газа в мембране через вкладыши усилием сжатия, необходимым для диффузионной сварки. соединяли листы заполнителя и обшивки, Давление для диффузионной сварки составляло 3 МПа. После охлаждения полученной заготовки в нИжнем штампе размещали второй лист обшивки иэ сплава 1970,Помещали штампы в камеру установки диффузионной сварки. Создавали в камере разрежение 10 Па, Нагревали штампы до 475 С и давлением газа, равным 20 ати, производили окончательное формообразование ячеек заполнителя. Далее увеличивали давление до 40 ати для ведения процесса диффузионной сварки заполнителя с вторым листом обшивки (фиг, 6), Время изотермической выдержки под давлением - 40 мин.Производили термическую обработку зафиксированной в штампах ячеистой конструкции по режиму закалки листов обшивок: охлаждали штампы с ячеистой конструкцией по режиму закалки (охлаждение холодным воздухом через каналы штампов до 20 С в течение 1 ч), затем по режиму старения (нагрев горячим воздухом через каналы штампов до 200 С с выдержкой в течение 10 ч и последующим охлаждением до 20 С). При этом обеспечивается отсутствие термических поводок и сокращается подготовительное время на термообработку,После разгерметизации камеры извлекали готовую конструкцию.Проведенные испытания показали, что прочность при испытании на сдвиг диффузионных соединений в изготовленной конструкции равна 240 МПа. Формула изобретения 5 Слоистая конструкция из алюминиевых сплавов, содержащая заполнитель, соединенный с обшивками диффузионной сваркой, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения качества конст рукции, заполнитель выполнен иэ сплавасистемы А - Сц, а обшивки - из сплава системы А - Еп - Мд.. Редактор Т,Зубкова о Тираж . Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент"., г, Ужгород, ул.Гагарин Заказ 2350 ВНИИПИ Госуд Составител Техред М.М