Способ изготовления сварных листовых изделий из титановых сплавов



Способ изготовления сварных листовых изделий из титановых сплавов
Способ изготовления сварных листовых изделий из титановых сплавов

 

B23K103/14 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2410224:

Коломенский Александр Борисович (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способу изготовления сварных листовых изделий из титановых сплавов и может быть использовано в машиностроении, в частности в авиастроении при производстве самолетных конструкций из титановых сплавов. Сварку производят в один проход со скоростью охлаждения металла зоны термического влияния в интервале температур от Тα+β→β до Тнр, определяемой по формуле Vохл=К·(50…130)°С/с, где Тα+β→β - температура полиморфного превращения; Тнр - температура начала рекристаллизации; К - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства металла, К=0,8…1,5. Температуру отжига Тотж определяют по формуле Тотж=Vохл·К1+370, где K1 - коэффициент, зависящий от уровня легированности и прочности металла, K1=0,1…1,5. Повышается срок эксплуатации изделий из дорогостоящих титановых сплавов. 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению и авиастроению и может быть использовано при изготовлении сварных деталей из титановых сплавов, преимущественно α-, псевдоα- и мартенситного типа.

Известен способ изготовления сварных листовых изделий из титановых сплавов, включающий сварку (скорость охлаждения околошовной зоны не регламентируется) и последующий полный отжиг (см. Технология производства титановых самолетных конструкций / А.Г.Братухин, Б.А.Колачев, В.В.Садков и др. М.: Машиностроение, 1995. С.79-80 - прототип).

Недостатком способа является невысокая циклическая долговечность листовых сварных соединений из титановых сплавов.

Задачей изобретения является повышение циклической долговечности сварных листовых изделий из титановых сплавов.

Технический результат - повышение циклической долговечности сварных листовых изделий из титановых сплавов.

Достигается технический результат тем, что в способе изготовления сварных листовых изделий из титановых сплавов, включающем сварку и отжиг, сварку производят в один проход со скоростью охлаждения металла зоны термического влияния в интервале температур от Тα+β→β до Тнрα+β→β - температура завершения полиморфного превращения, Тнр - температура начала рекристаллизации), определяемой по формуле

Vохл=K·(50…130)°С/с,

где К - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства металла, К=0,8…1,5,

а температуру отжига Тотж определяют по формуле

Тотж=Vохл·К1+370,

где K1 - коэффициент, зависящий от уровня легированности и прочности металла, K1=0,1…1,5.

При Vохл=K·(50…130) в структуре металла зоны термического влияния фиксируется достаточное содержание метастабильных β- и α'-фаз, распад которых при последующем отжиге обеспечивает оптимальное сочетание прочности и пластичности и высокую циклическую долговечность сварного соединения.

При Vохл>130К в связи с высокими скоростями сварки формируются недопустимые подрезы шва, приводящие к низким механическим свойствам и пониженной циклической долговечности сварного соединения.

При Vохл<50К в структуре металла зоны термического влияния фиксируется недостаточное содержание метастабильных β- и α'-фаз, в связи с чем при последующем отжиге металл имеет заниженную прочность и повышенную пластичность, что приводит к недостаточно высокой циклической долговечности сварного соединения.

При Тотж=Vохл·K1+370 достигается оптимальный эффект дисперсионного упрочнения зоны термического влияния при распаде метастабильных β- и α'-фаз, зафиксированных в процессе сварки, что обеспечивает высокую циклическую долговечность сварного соединения.

При Тотж>Vохл·K1+370 происходит коагуляция дисперсных выделений в зоне термического влияния, снижается эффект дисперсионного упрочнения и уменьшается циклическая долговечность сварных соединений.

При Тотж<Vохл·K1+370 температуры недостаточно для выделения дисперсных частиц, эффект дисперсионного твердения достигается не в полной мере и, соответственно, снижается циклическая долговечность сварного соединения.

Известных решений, содержащих отличительные признаки, не обнаружено.

Примеры конкретного выполнения

Автоматической аргоно-дуговой сваркой с местной защитой сварного шва сваривали пластины толщиной 0,8 мм из титановых сплавов ВТ1-00, ОТ4-1 и ВТ20. Далее пластины раскраивали и изготавливали усталостные образцы, которые отжигали на воздухе при различных температурах в течение 1 ч.

Для указанных выше титановых сплавов экспериментально установленные коэффициенты равны:

Коэффициент Марка титанового сплава
ВТ1-00 ОТ4-1 ВТ20
K 0,8 1,2 1,5
K1 0,1 0,75 1,5

Для прототипов скорость охлаждения околошовной зоны выбрали равной Vохл=90°С/с, что соответствует режиму сварки с формированием шва согласно требованиям производственной инструкции, а температуру отжига Тотж сплавов ВТ1-00, ОТ4-1 и ВТ20 взяли равной соответственно 590, 650 и 700°С (см. табл.3.5 в кн.: Технология производства титановых самолетных конструкций / А.Г.Братухин, Б.А.Колачев, В.В.Садков и др. М., Машиностроение, 1995. С.80).

Образцы испытывали на повторно-статическое растяжение при частоте f=0,7 Гц, коэффициенте асимметрии цикла R=+0,1. Максимальные напряжения цикла σmax составляли для сплавов ВТ1-00, ОТ4-1 и ВТ20 соответственно 300, 560 и 820 МПа.

Результаты испытания образцов сведены в таблицу.

Таким образом, наибольшую циклическую долговечность имели образцы, обработанные по предлагаемому способу. Экономический эффект заключается в повышении срока эксплуатации изделий из дорогостоящих титановых сплавов.

Способ изготовления сварных листовых изделий из титановых сплавов, включающий сварку и отжиг, отличающийся тем, что сварку производят в один проход со скоростью охлаждения металла зоны термического влияния в интервале температур от Tα+β→β до Тнр, определяемой по формуле
Voxл=K·(50…130),°C/c,
где Тα+β→β - температура полиморфного превращения;
Тнр - температура начала рекристаллизации;
К - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства металла, К=0,8…1,5,
а температуру отжига Тотж определяют по формуле
Tотж=Vохл·K1+370,
где K1 - коэффициент, зависящий от уровня легированности и прочности металла, K1=0,1…1,5.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении промежуточных заготовок из ( + )-титановых сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к формованию вытяжкой металлической заготовки. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения изделий из -титанового сплава, содержащего 15% молибдена. .

Изобретение относится к технологии механической обработки металлов давлением при интенсивной пластической деформации и может быть использовано для изготовления нанокристаллических труднодеформируемых металлов.

Изобретение относится к деформационно-термической обработке металлов с целью формирования ультрамелкозернистой структуры, обеспечивающей значительное повышение их физико-механических свойств, и может быть использовано в машиностроении, авиастроении, медицине.

Изобретение относится к термической обработке полуфабрикатов, изделий и сварных конструкций из высокопрочных -титановых сплавов, которое может быть использовано в судостроительной и авиационной отраслях промышленности.
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения вольфрамовой проволоки для электроламповой промышленности. .

Изобретение относится к области деформационной обработки металлов давлением и может быть использовано в металлургии для изготовления сортового проката из нелегированного титана, например, медицинского назначения.
Изобретение относится к титановому сплаву, детали из упомянутого сплава и способу ее изготовления и может быть использовано для изготовления спортивного снаряжения, снаряжения для досуга, медицинских инструментов, а также промышленных узлов и деталей аэрокосмического оборудования.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовления изделий из полуфабрикатов, полученных термомеханической обработкой, обеспечивающей повышение физико-механических свойств.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сварному соединению, и может быть использовано в автомобилестроении в виде конструкционных элементов. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками.
Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для изготовления спиральношовных сварных труб большого диаметра для внутрипромысловых и магистральных газонефтепроводов, для трубопроводов атомных и тепловых электростанций, тепловых сетей и т.д.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из медных сплавов для уменьшения пористости в сварных швах.
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из меди для увеличения глубины проплавления основного металла без ухудшения качества металла шва.
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля типа МНЖМц 11-1,1-0,6 для уменьшения пористости в сварных швах и увеличения глубины проплавления основного металла.
Изобретение относится к технологии изготовления сварных конструкций и может быть использовано в судостроении, авиационной, космической и других областях промышленности.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для контактной стыковой сварки оплавлением и последующей термообработки полос, работающим в непрерывных металлургических агрегатах, например, в травильных линиях или агрегатах продольной резки, перерабатывающие преимущественно полосы из высокоуглеродистых сталей.

Изобретение относится к способам изготовления слоистых изделий, состоящих из слоев сотовой структуры, а именно тонкостенных титановых сотовых заполнителей для многослойных изделий различной протяженностью с развитой поверхностью контактирования, например сотовых панелей, применяемых в авиационной и ракетно-космической промышленностях.

Изобретение относится к способам сварки продольного шва труб большого диаметра и может быть использовано как при производстве сварных труб в электросварочных агрегатах, так и при строительстве магистральных, промысловых и морских трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности
Наверх