Способ линейной сварки трением

Изобретение может быть использовано при сварке блисков. На диске и лопатке формируют выступы с поверхностями контакта при сварке трением с необходимым технологическим припуском Р на периферии свариваемых деталей. Приводят лопатку в линейное колебание относительно диска в заданном направлении при одновременном приложении сварочного усилия. Величину Р предварительно определяют путем сварки заготовки лопатки с имитатором диска, имеющих на выступах предварительно заданные технологические припуски. Затем механической обработкой удаляют сварочный грат и проводят послойное удаление металла по образующей сварного шва на толщину S. После удаления каждого слоя металла определяют методом капиллярной дефектоскопии наличие дефектов и выявляют глубину нахождения бездефектной области сварного шва L=S×N, где S - толщина одного удаленного слоя и N - количество удаленных слоев. Величину Р необходимого технологического припуска на выступах деталей определяют равной L. Способ позволяет обеспечить отсутствие дефектов в окончательно обработанном сечении сварного соединения, полученного линейной сваркой трением, при минимальной величине технологического припуска по периферии выступа. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано для назначения технологических припусков при сварке блисков методом линейной сварки трением.

Известен способ линейной сварки трением, при котором определяют форму поверхности выступа лопатки, которая в осевом направлении и вдоль окружности определяется согласно пересечению внешней границы лопатки с сужающейся периферией блиска, а в третьем направлении - траекторией прямой линии, параллельной определенному направлению сварочного колебания (патент US 6095402, МПК B23K 20/12, опубл. 01.08.2000).

Недостатком известного способа является то, что определяют форму выступа без установления величины припуска по его периферии на послесварочную механическую обработку, обеспечивающего получение бездефектного соединения.

Наиболее близким к заявленному является способ изготовления блисков линейной сваркой трением, включающий формирование на диске и лопатке выступов с поверхностями контакта при сварке трением, имеющих на периферии необходимый технологический припуск, приведение лопатки в линейное колебание относительно диска в заданном направлении при одновременном приложении сварочного усилия и удаление сварочного грата (RU 2496987, МПК B23K 20/12, F01D 5/30, опубл. 27.10.2013 г).

Задача изобретения - обеспечение отсутствия дефектов в окончательно обработанном сечении сварного соединения, полученного линейной сваркой трением, при минимальной величине технологического припуска по периферии выступа.

Технический результат - уменьшение сварочных усилий, остаточных напряжений от зажатия деталей, минимизация послесварочной механической обработки.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом изготовления блисков линейной сваркой трением, включающим формирование на диске и лопатке выступов с поверхностями контакта при сварке трением, имеющих на периферии необходимый технологический припуск, приведение лопатки в линейное колебание относительно диска в заданном направлении при одновременном приложении сварочного усилия и удаление сварочного грата. В отличие от прототипа величину необходимого технологического припуска Р на периферии выступов свариваемых деталей определяют путем сварки заготовки лопатки с имитатором диска, имеющих на выступах предварительно заданные технологические припуски, после которой механической обработкой удаляют сварочный грат и проводят послойное удаление металла по образующей сварного шва на толщину S, при этом после удаления каждого слоя металла определяют методом капиллярной дефектоскопии наличие дефектов и выявляют глубину нахождения бездефектной области сварного шва L=S×N, где S - толщина одного удаленного слоя и N - количество удаленных слоев, при этом величину Р необходимого технологического припуска на выступах деталей определяют равной L.

Технический результат достигается благодаря следующему.

Известно, что при линейной сварке трением на поверхности свариваемого сечения по всему его периметру имеют место неполное сплавление и дефекты типа окислов. При этом глубина залегания таких дефектов отличается у свариваемых деталей разной формы сечения и материала, а также от параметров режима сварки. Для исключения таких дефектов в окончательно обработанном изделии предназначен технологический припуск, накладываемый по периферии выступов свариваемых деталей. При этом он должен быть достаточной величины. При послесварочной механической обработке вместе с технологическим припуском удаляются вышеуказанные дефекты и получается бездефектное соединение. Однако большая величина припуска увеличивает сварочное сечение. Поэтому для обеспечения требуемой величины давления в сварочном стыке необходимо увеличение сварочного усилия и, соответственно, усилия зажатия деталей в оснастке. Это, в свою очередь, ведет к увеличению остаточных напряжений в сваренном изделии. Также с ростом сечения сварки возрастает объем послесварочной механической обработки. Поэтому важной задачей является назначение минимальной величины сварочного технологического припуска, не допускающего попадания дефектов в окончательно обработанном сварном соединении. В заявляемом способе решается эта задача.

Сущность изобретения пояснена чертежом, где проиллюстрирован заявляемый способ линейной сварки трением.

На чертеже представлено сварное соединение лопатки с имитатором секции 6 диска, полученное линейной сваркой трением. На схеме обозначено: 1 - заготовка лопатки; 2 - имитатор диска; 3 - сварочный грат; 4, 5 - выступы под сварку соответственно на заготовке лопатки и на имитаторе секции блиска; 6 - поперечное сечение выступа; 7 - поперечное сечение выступа с наложенным предварительным припуском K; 8 - слои металла, удаляемые вдоль образующей выступа; 9 - бездефектное сечение; S - толщина удаляемого слоя; L - глубина залегания бездефектного слоя.

Способ осуществляют следующим образом.

При проектировании заготовок свариваемых деталей на выступы свариваемых деталей накладывают предварительный припуск K. Его величина устанавливается на основании опыта сварки других деталей. Обычно она составляет от долей до нескольких миллиметров на сторону вдоль всего сечения.

После сварки удаляют грат 3 и на получившейся поверхности методом каппиллярной дефектоскопии оценивают наличие дефектов типа неполного сплавления и окислов. После чего проводят удаление слоя металла определенной небольшой толщины S (доли миллиметра) вдоль образующей выступа и повторяют капиллярный контроль. Если при этом были обнаружены дефекты, то снимается еще один слой металла и вновь проводится люминесцентный контроль. Операции повторяются до нахождения бездефектной поверхности.

После этого по количеству удаленных слоев металла определяют глубину нахождения бездефектной области сварного шва по соотношению L=S×N, где S - толщина одного слоя, а N - количество удаленных слоев, и назначают окончательный технологический припуск Р, равный L вдоль всей образующей выступа.

Далее вносят изменения в конструкцию заготовок свариваемых деталей: лопаток и дисков, накладывая на их выступы окончательный технологический припуск вдоль их образующих. Заготовки свариваются, после чего с них удаляют грат и весь технологический припуск. Получившаяся поверхность подвергается капиллярной дефектоскопии. При отсутствии дефектов величина технологического припуска окончательно утверждается. При наличии же дефектов величину припуска уточняют вновь по вышеописанному способу.

Пример конкретной реализации способа.

Сваривались заготовка лопатки 1 и имитатор диска 2. При их проектировании вдоль образующей выступа был заложен предварительный припуск 2,0 мм. Была произведена сварка с осадкой 2 мм. Оценка глубины залегания дефектов производилась на нескольких образцах методом послойного снятия металла с шагом 0,5 мм с последующим проведением люминесцентного контроля (чувствительность порядка 0,1 мкм). Глубина залегания бездефектной области составила 1.5 мм. В соответствии с этим был назначен окончательный технологический припуск, равный 1.5 мм.

Далее спроектированные и изготовленные заготовки лопатки и диска с окончательным технологическим припуском сваривались с осадкой 2 мм. После чего производилось удаление сварочного грата и всего технологического припуска (1,5 мм вдоль образующей выступа). Люминесцентный контроль получившейся после механической обработки поверхности не выявил дефектов сварного шва.

Таким образом, заявляемый способ позволяет обеспечить отсутствие дефектов в окончательно обработанном сечении сварного соединения, полученного линейной сваркой трением, при минимальной величине технологического припуска по периферии выступа.

Способ изготовления блисков линейной сваркой трением, включающий формирование на диске и лопатке выступов с поверхностями контакта при сварке трением, имеющих на периферии необходимый технологический припуск, приведение лопатки в линейное колебание относительно диска в заданном направлении при одновременном приложении сварочного усилия и удаление сварочного грата, отличающийся тем, что величину необходимого технологического припуска Р на периферии выступов свариваемых деталей определяют путем сварки заготовки лопатки с имитатором диска, имеющих на выступах предварительно заданные технологические припуски, после которой механической обработкой удаляют сварочный грат и проводят послойное удаление металла по образующей сварного шва на толщину S, при этом после удаления каждого слоя металла определяют методом капиллярной дефектоскопии наличие дефектов и выявляют глубину нахождения бездефектной области сварного шва L=S×N, где S - толщина одного удаленного слоя и N - количество удаленных слоев, при этом величину Р необходимого технологического припуска на выступах деталей определяют равной L.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в роторах турбомашин. Устройство для блокирования ножки роторной лопатки в пазу роторного колеса содержит кольцевой сектор, установленный перпендикулярно оси турбомашины в канавке роторного колеса.

Изобретение относится к области турбомашиностроения и, в частности, может быть реализовано в конструкции роторов осевых компрессоров и турбин. Рабочее колесо ротора газотурбинного двигателя содержит диск ротора с кольцевой канавкой, в которой посредством хвостовиков закреплены лопатки ротора, и, по крайней мере, одно фиксирующее устройство.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сваркой трением блисков, преимущественно для роторов газотурбинных двигателей. Неподвижно закрепленный на станине узел вращения диска блиска выполнен в виде сменной револьверной головки, установленной с помощью втулки в сменном корпусе, смонтированном на станине по ее фланговой и опорной поверхностям.

Средство блокировки кольцевого уплотнителя на диске турбины включает кольцевой зажим, устройство блокировки и средство стягивания. Кольцевой зажим закреплен на задней по потоку поверхности диска, ориентирован в радиальном направлении и ограничивает вместе с поверхностью диска канавку, в которой размещен кольцевой уплотнитель.

Крепление турбинной лопатки содержит канавку для лопатки и хвостовик лопатки, расположенный в канавке. Хвостовик лопатки имеет расположенную на стороне конца в направлении оси вращения ротора вершину хвостовика лопатки.

Ротор турбомашины содержит вращающийся элемент с установленной на нем лопаткой. Лопатка содержит хвостовик с выступающей структурой, формирующей стопорную поверхность, поддерживающую установленный хвостовик относительно вращающегося элемента под действием силы, направленной радиально внутрь.

Газовая турбина содержит диффузор выхлопа, расположенный по направлению потока ниже последней ступени турбины и включающий секцию прохождения струи и стойку. Секция прохождения струи содержит части первой и второй стенок, а стойка имеет переднюю кромку, проходящую между частью первой стенки и частью второй стенки.

Вентилятор газотурбинного двигателя содержит диск ротора, на наружной периферийной части которого предусмотрены ячейки (14), предназначенные для установки корневых частей (24) лопаток и ограниченные продольными ребрами (12).

Система штифтового крепления хвостовика для диска ротора паровой турбины с осевым потоком содержит штифты, проходящие аксиально через отверстия в чередующихся зубьях хвостовиков лопаток и зубьях диска.

Ротор барабанного типа осевого компрессора предназначен для газотурбинных двигателей, преимущественно авиационных. Рабочие лопатки (4) ротора установлены своими хвостовиками (3) в пазах (2), разнесенных по длине барабана (1) кольцевыми рядами.

Изобретение может быть использовано для соединения пары металлических деталей, в частности деталей двигателя, с использованием тепла трения. Осуществляют этап нагрева соединяемых поверхностей путем их перемещения относительного друг друга.

Способ может быть использован при сварке стальных листов трением с перемешиванием. Для вращающегося инструмента скорость вращения RS устанавливают равной 100-1000 об/мин.

Cпособ изготовления полой детали для транспортного средства, образованной путем соединения предварительно сформованных элементов из листового металла, включает сверление первого отверстия путем прижимания вращающегося сверла для термического сверления к одному из указанных элементов из листового металла с образованием первого кольцевого выступа на внутренней окружности отверстия, отведение сверла от образованного отверстия и сверление второго отверстия на другом элементе в местоположении, противоположном указанному отверстию, путем прижимания вращающегося сверла для термического сверления к другому элементу в направлении, перпендикулярном поверхности другого элемента, во внутреннем направлении с одновременным образованием второго кольцевого выступа, а также образованием цилиндрического соединительного элемента путем сплавления второго и первого кольцевых выступов.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сваркой трением блисков, преимущественно для роторов газотурбинных двигателей. Неподвижно закрепленный на станине узел вращения диска блиска выполнен в виде сменной револьверной головки, установленной с помощью втулки в сменном корпусе, смонтированном на станине по ее фланговой и опорной поверхностям.

Установка может быть использована при сварке трением прессованных или катаных тонкостенных полуфабрикатов неограниченной длины из алюминиевых сплавов. Сварочный инструмент закреплен на корпусе, имеющем привод его поступательного перемещения вдоль линии сварки по горизонтальной поверхности свариваемых элементов.

Изобретение может быть использовано для термической обработки сварных соединений, полученных линейной сваркой трением, в частности, соединения диска и лопаток блисков.

Изобретения могут быть использованы для соединения проводящих металлических элементов. Проводят этап предварительного скользящего перемещения пары соединяемых элементов относительно друг друга без резистивного нагрева.

Изобретение относится к области сварки трением с перемешиванием, в частности к способу изготовления штифта инструмента для перемешивающей сварки трением, который устанавливается в держателе инструмента.

Способ может быть использован при изготовлении титановых конструкций методом сварки трением с перемешиванием. Соединяют сваркой титановые листы (802, 804) с образованием заготовки, имеющей несколько литых зон швов (918).

Изобретение может быть использовано для приваривания орбитальной сваркой трением лопаток к барабану осевого компрессора. Барабан (14) удерживают в люльке (44) с помощью делительного стола (54).

Изобретение может быть использовано при изготовлении электрохимического анода, сформированного с использованием сварки трением с перемешиванием (FSW). Электрохимический анод включает токопроводящую шину и свинецсодержащий анодный лист, электрически связанный с токопроводящей шиной. Анодный лист соединен с токопроводящей шиной посредством сварного соединения, обеспечивающего электрическую связь, которое выполнено сваркой трением с перемешиванием по меньшей мере на одной из сторон электрохимического анода. Упомянутое соединение расположено с углублением в токопроводящую шину и анодный лист вдоль области их сопряжения. Соединение может быть сформировано между токопроводящей шиной и анодным листом или между свинцовой оболочкой и анодным листом. FSW-соединение также может быть угловым и стыковым. FSW-соединение может быть использовано для герметизации торцов электрохимических анодов для предотвращения коррозии. Сварка трением обеспечивает отсутствие паров свинца при изготовлении анода, приводит к уменьшению зоны термического влияния и изменения структуры материала анода. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение может быть использовано при сварке блисков. На диске и лопатке формируют выступы с поверхностями контакта при сварке трением с необходимым технологическим припуском Р на периферии свариваемых деталей. Приводят лопатку в линейное колебание относительно диска в заданном направлении при одновременном приложении сварочного усилия. Величину Р предварительно определяют путем сварки заготовки лопатки с имитатором диска, имеющих на выступах предварительно заданные технологические припуски. Затем механической обработкой удаляют сварочный грат и проводят послойное удаление металла по образующей сварного шва на толщину S. После удаления каждого слоя металла определяют методом капиллярной дефектоскопии наличие дефектов и выявляют глубину нахождения бездефектной области сварного шва LS×N, где S - толщина одного удаленного слоя и N - количество удаленных слоев. Величину Р необходимого технологического припуска на выступах деталей определяют равной L. Способ позволяет обеспечить отсутствие дефектов в окончательно обработанном сечении сварного соединения, полученного линейной сваркой трением, при минимальной величине технологического припуска по периферии выступа. 1 ил., 1 пр.

Наверх