Способ соединения титановых сплавов с алюминиевыми

ОП ИСАЙ ИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ СйввтскихСоциал нстицескихРеспубликсударстеенный иомнтетоаета Ииннстроа СССРо делам изобретенийи открытий(46) Дата опубликования описаиия 12.08.77(53) УДК 621 791 7 (088.8) Кусков, В.С 1 х и Ю.П ов 72) Авторы изобретения Волгоградский политехнический инстит 1) Заявитель) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВ С АЛЮМИНИЕВЫМИи свойств вставок б детали, пр струкции готовлениЭто об ром толщи доемк повыш условлено нераци ны прослойки, п еской вставке, аль нымименяем мет о ни т ние че еч оединениятми сваркуавнопрочнуюого сечения Изобретение относится к созданию рациональных, сварных конструкций в различных областях промышленности и техники эа счет применения комбинированных деталей и узлов из разнородных металлов и сплавов. Одной из наиболее важных проблем современной сварочной техники является сварка разнородных металлов, Однако не.посредственная сваока разнородных металлов, напоимео алюминий-фгитан, алюминий-10 сталь и других, сопряжена со значительны- ными тптдностями, о 6 условленными большим различием Физико-химических и механичес ких свойств сваоиваемых металловИзвестен способ соединения деталей из 5 разнородных металлов сваркой плавлением . через сваренную взрывом биметаллическую вставку с мягкой прослойкой 1,При этом вставку применяют неодинакового поперечного сечения со свариваемыми 20 деталями, что приводит к увеличению веса и габаритов конструкции, а также к увеличению трудоемкости ее изготовления.Известный способ не позволяет получать сварные конструкции оптимальных размеров 25 что обусловлено исцользованйемольшихразмеров, чем свариваемые иводящих к увеличению веса конелью изобретения является, во-первых, шение прочности сварной конструкции ровня временного сопротивления алюевого сплава за счет применения тио-алюминиевой вставки, равнопрочной миниевому сплаву; во-вторых, упрощеконструкции и уменыцение ее веса и ение трудоемкости ее изготовления эа применения вставки одинакового попеого сечения со свариваемыми деталями.По предложенному способу с титановых сплавов с алюминиевосуществляют. через вставку, р алюминиевому сплаву, одштоков риваемыми детолями, причем толлигде Д - диаметр или ширина вставки,Д и О - временное сопротивление соотве3 3ственно алюминиевого сплава и мягкойпрослойки,Разработанный способ позволяет получать рациональные конструкции и узлыспециального назначения из титановых иалюминиевых сплавов с заранее заданнымисвойствами, равнопрочные алюминиевомусплаву при одновременном упрощении сварной конструкции, снижении веса и трудоемкости ее изготовления.П р и м е р 1. Получение разнородногосварного узла иэ титана ВТ 6 С и алюминиЕ евого сплава Д 20 плавлением круглого сечения диаметром 6 мм с использованиемтитано-алюминиевой вставки с прослойкойиз алюминия АД 1 полученной сваркой взрывом.Схема этого узла иллюстрируется нафиг.1. Прочностные характеристики используемых исходных материаловследующие:ВТ 6 С АД 1 Д 20 10 Сущность предлагаемого способа заключается в том, что между свариваемыми детапями из алюминиевого сплава и титанового сплава 7 вводится биметаллическая вставка с мягкой прослойкой, полученная сваркой взрывом, одинакового поперечного сечения со свариваемыми детапями,Для обеспечения условия равнопрочности сварного узла алюминиевому сплаву за счет использования эффекта контактного упрочнения мягкой прослойки составляющие спои биметаллической вставки: алюминиевого сплава 3 и титанового сплава 5 сва риваются сваркой взрывом через мягкую прослойку 4 регулируемой толщины, зависящей от поперечного размера свариваемых деталей и соотнешении временных сопротивлений алюминиевого сплава и мягкой мягкой прослойки вставки определяют по.следующей зависимостидез вгде и - толщина мягкой прослойки,с диаметр или ширина переходника,6 иб - временное сопротивление соотм Тзветственно мягкой прослойки и алюминиевого сплава.Предложенный способ соединения титановых сплавов с алюминиевыми основан наэффекте контактного упрочнения мягкой проалойки, который заключается в способности металла мягкой прм;поики увеличиватьсвою прочность при уменьшении ее толщины, что обусловлено изменением напряженного состояния в прослойке.Новизной предложенного способа являеэся обнаружение новой экспериментальнойзависимости прочности титано-алюминиевойкомпозиции от относительной толщины мягкой прослойки, позволяющей обнаружитьусловие равнопрочности композиционногосоединения одному из металлов, выраженной новой зависимостью в виде отношенияпрочностных свойств алюминиевого сплаваи мягкой прослойки,На фиг.1 изображен сварной титано-алюминиевый узел, полученный сваркой плавлением с использованием вставки круглого сечения; на фиг.2 - то же, с использованием вставки квадратного сечения.На чертеже показаны свариваемая дталь 1 из алюминиевогосплава, сварной алюминиевый шов 2, составляющие слой вставки 3-5, соответственно,.апюминиевыйсплав, мягкая прослойка, титановый сплав,сварной титановый шов 6, свариваемаядеталь 7 из титанового сплава,прослойки, опредеплемой по следующей зависимости Временноесопротивлениебр экг/мм 100 8 18Пластины из титанового сплава ВТ 6 С толщиной 10-20 мм плакируются 2 мм апюминием на следующих режимах:Высота заряда ВВ 30 ммСкорость детонации ВВ 1800-2100 м/секСкорость соударения 450-550 м/сек,40 Осуществляют фрезеровку алюминия дотолщины О, 36 мм, Топшину мягкой прослойки оставляют меньшей критической, определенной по выше приведенной формуле.Подготовленная таким образом заготовка 45 плакируется алюминиевым сплавом Д 20толщиной 10-15 мм на следующих режимах:Высота заряда ВВ 60-80 ммСкорость детонацииВВ 1900-2200 м/секСкорость соударения 480-600 м/сек.Иэ полученных трехслойных композиционных заготовок вырезают вставку диаметром 6 мм. Получение титано-алюминиевой 55вставки сваркой взрывом через толщинумягкой прослойки равной 0,36 мм возможно также следукнпим способом,Для этого ацюминиевый сплав Д 20 плакируется прокаткой алюминием ЛД 1 зада- ной толщины. Подготовлеппые таким обро562392 Скорость подачи эпекчродной проволокиДиаметр электродной1 о провапоки 160-165 и/час 3 мм. 1,6-2,0 мм,8 по алюминиевомусплаву 100 о жноми 42,36 по алюминиевомусплаву 19,2 0 40 по апюми 0 0 руглый по апюмниевомусплаву 8 0 8 по алюминию 0,3 эом пластины иэ сплава Д 20 свариваются взрывом Ф титановыми заготовками на режимах, указанных выше. Вставка вварива-. ется сваркой плавлением между алюминиевыми и титановыми деталями, 5Режимы аргоно-дуговой сварки плавящим ся электродом со стороны сплава Д 20 следующие;Ток 140-220 АСкорость сварки 20-36 м/час Скорость подачипровопоки 210-250 м/часДиаметр нровол 6Сварка под слоем фпюса титанового сплава осуществляется на следующих режимах:Ток 270-290 А Напряжение дуги 30-32 ВСкорость сварки 50 м/час Результаты испытаний полученного узла, представленные в таблице, показывают, высокое качество данного узда.562392 Продолжение таблицы квадратныйй 0,27 22 по алюминиевому сплаву 0,40 22,0 8 по алю минию 100 19,3 0,30 28 по алюми 0,10 кругльй ниевомусплаву 28 100 0,40 где И",.вственносплава. ф ормула изобретения Способ соединения титановых сплавов с апюминиевыми преимущественно сваркой плавлением через сваренную взрывом биметаллическую вставку компактного сечения с мягкой прослойкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения веса, упрощения сварной конструкции, а также снижения трудоемкости, сварку осуществ ляют через вставку, равнопрочную ааоминиевому сплаву, одинакового сечения со свариваемыми деталями, причем толщину мягкой прослойки вставки определяют по следующей зависимости: 22 по алюминию 0,21- диаметр или ширина переходника;- временное сопротивление соответмягкой прослойки и алюминиевого Исочники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Казак Н.Н. и др. Технология машицо.строения, Волгоград, 1970, с.155-158,562302 б Фиг Составитель А, ГавриловНародная Техред А. Богдан Корректор С. И 1 екмар дактор аказ 1897/173 Тираж 1207 ЦНИИПИ Государственного комитет ло делам изобрете 113035, Москва, Ж, Ра