Способ изготовления многослойных металлических панелей



Способ изготовления многослойных металлических панелей
Способ изготовления многослойных металлических панелей

 

B23K101/18 - 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 2595193:

Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (АО "ВПК "НПО машиностроения") (RU)

Изобретение может быть использовано при изготовлении сваркой давлением с подогревом многослойных панелей из титановых сплавов, в частности, для аэрокосмического машиностроения. Предварительно листы заполнителя соединяют лазерной сваркой. Затем электроконтактной сваркой по пересекающимся зонам локально соединяют листы заполнителя. Далее поочередно производят сверхпластическую формовку и диффузионную сварку при температуре 900°С аргоном под давлением 0,12 МПа внутренних и внешних слоев наполнителей и обшивок. Для предотвращения сварки листов осуществляют продувку аргоном под давлением 0,4 МПа. Способ обеспечивает повышение прочностных характеристик многослойных сотовых изделий из титанового сплава ОТ4-1. 2 ил.

 

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано для изготовления многослойных металлических панелей в различных отраслях аэрокосмического машиностроения.

Многослойные сотовые (ячеистые) панели широко используются в аэрокосмической промышленности благодаря способности удовлетворять требованиям малого веса и высокой прочности. В настоящее время технология сверхпластической формовки и диффузионной сварки (СПФ/ДС) является основным процессом для изготовления многослойных панелей. Кроме того, сотовые панели из титановых сплавов наиболее широко (из большого множества многослойных панелей) применяются в аэрокосмическом машиностроении.

Тем не менее, обычная технология СПФ/ДС имеет некоторые недостатки:

1) продолжительная диффузионная сварка при высокой температуре делает время всего процесса сварки более долгим;

2) нагружение при высокой температуре (около 900°С) ухудшает характеристики материала и уменьшает срок эксплуатации штампа;

3) продолжительность формовки (около 20 часов), включая время нагрева и охлаждения, приводит к росту себестоимости готовой продукции и снижению производительности труда.

Время протекания процесса сварки при заданных температуре и давлении в большинстве случаев должно быть минимальным, что обусловлено как физико-механическими, так и экономическими соображениями. Для диффузионной сварки необходимо лишь время для обеспечения плотного контакта и определенной степени развития процессов диффузии. Слишком значительная диффузия может привести к образованию пустот в зоне соединения, а в ряде случаев к изменению химического состава и образованию крупных интерметаллических фаз.

Известны способы изготовления многослойных металлических сотовых панелей, при которых листовые заготовки заполнителя собирают в пакет, предварительно соединяют между собой электроконтакной сваркой в определенных местах, затем располагают их между обшивкам и размещают в печи, где нагревают до определенной температуры, и при помощи штампа производят формовку и сварку заполнителя с обшивками давлением газа (патенты США №3920175, 1975 г., №4043498, 1976 г., №4304821, 1978 г., №4882833, 1987 г., а также а.с. СССР №1606287, В23К 20/14, 1990 г. и а.с. №1662790, В23К 20/14, 1991 г.).

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2537980, В23К 20/14, 2014 г., которое было принято авторами за аналог.

Предварительно листы заполнителя локально соединяют между собой по пересекающимся зонам электроконтактной сваркой. Сваренные листы заполнителя размещают в штампе между листами обшивок, нагревают их и производят формование ячеек заполнителя, осуществляя диффузионную сварку ячеек между собой и с листами обшивок. В процессе формования осуществляют контроль избыточного давления в полости обшивок.

Однако при использовании титанового сплава ВТ6С, который имеет (α+β)-структуру, дополнительная лазерная сварка для формирования ячеистой конструкции неприемлема из-за малого количества в составе сплава интерметаллидов.

Недостатком данного способа является то, что при более длительном процессе СПФ/ДС появляются нестабильности геометрических размеров многослойной конструкции и снижение прочностных характеристик в зонах соединения.

Целью изобретения является повышение прочностных характеристик многослойных изделий из титанового сплава за счет соединения заготовок заполнителя лазерной сваркой в пакет, их локального соединения, размещения между обшивками, установкой собранного пакета в штампе и его нагрева до температуры формовки, формования ячеек заполнителя и диффузионной сварки листов заполнителя с листами обшивок за счет сверхпластической деформации титанового сплава путем подачи газа под давлением между листами заполнителя.

Способ изготовления многослойных металлических панелей из титановых сплавов осуществляется следующим образом. Предварительно листы заполнителя 1 и 2 (фиг. 1) по внутренним пересекающимся линиям 3 и 4 (фиг. 2) соединяют путем лазерной сварки. Затем электроконтактной сваркой по пересекающимся зонам 5 и 6 локально соединяют листы заполнителя 1 и 2. Материал листов - титановый псевдо-α-сплав ОТ4-1, толщина заполнителей 1 и 2 составляет 1,3 мм, а толщина обшивок 7 и 8 составляет 1,5 мм. Затем поочередно производят сверхпластичскую формовку и диффузионную сварку при температуре 900°С аргоном под давлением 0,12 МПа внутренних и внешних слоев наполнителей и обшивок, а для того чтобы предотвратить сварку листов 1 и 2 заполнителя продували аргоном под давлением 0,4 МПа через трубопровод 9.

Таким образом, при применении способа, объединяющего сварку лазерным лучом, сверхпластическую формовку и диффузионную сварку, сокращается время всего процесса СПФ/ДС. Это приводит к снижению стоимости изготовления готовых деталей и увеличению срока службы штампа, повышаются прочностные характеристики за счет уменьшения влияния к изменению химического состава и образования хрупких интерметаллических фаз псевдо-α-сплава ОТ4-1.

Способ изготовления многослойных металлических панелей из титановых сплавов, включающий локальное соединение собранных в пакет листовых заготовок заполнителя по пересекающимся зонам, размещение их между обшивками, установку полученного пакета в штампе и его нагрев до температуры формовки, формование ячеек заполнителя и сварку листов заполнителя с листами обшивок за счет сверхпластической деформации титанового сплава путем подачи газа под давлением между листами заполнителя, отличающийся тем, что предварительно осуществляют соединение пакета листовых заготовок заполнителя с использованием лазерной сварки, а последующее локальное соединение листовых заготовок по пересекающимся зонам проводят электроконтактной сваркой, при этом используют листы заполнителя из титанового псевдо-α-сплава ОТ4-1.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для получения биметалла из меди и низкоуглеродистой стали при изготовлении деталей, применяемых в конструкциях установок для электролиза алюминия.
Изобретение относится к способу сварки давлением металлических деталей и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Свариваемые детали сжимают.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения композиционного материала из титана или его сплава, и может быть использовано для медицинских изделий, в частности, погружных фиксирующих имплантатов, применяемых в травматологии и ортопедии.
Изобретение относится к способу диффузионной сварки. Очищают детали из нержавеющей стали и мембраны из фольги палладия или палладиевого сплава электрополировкой.
Изобретение может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки при изготовлении ответственных силовых деталей, в частности шпангоутов, силовых нервюр, балок шассийных и т.д.
Изобретение может быть использовано при изготовлении сверхпластической формовки изделий сложной формы, в частности лопаток компрессора. Изготавливают лопатки компрессора из высокопрочного титанового сплава ВТ6 на основе эвтектоидной системы легирования.

Изобретение относится к способу диффузионной сварки элементов из литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе. Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих лопаток, дисков газовых турбин и др., которые работают при высоких нагрузках и температурах.

Изобретение может быть использовано для изготовления деталей из порошковых жаропрочных никелевых сплавов методом диффузионной сварки, например, при изготовлении рабочих лопаток и дисков газовых турбин.

Изобретение может быть использовано в аэрокосмическом машиностроении для изготовления многослойных панелей из титанового сплава ВТ-23. После предварительного отжига листов заполнителя при температуре 680°C с последующей выдержкой на воздухе в течение 25 минут осуществляют сборку в пакет упомянутых листовых заготовок.

Изобретение относится к способу диффузионной сварки изделий из разнородных материалов и может быть использовано для бронзирования внутренних, глубоких отверстий корпусов плунжерных гидронасосов, работающих в условиях трения-скольжения.

Изобретение может быть использовано при сварке высоколегированных с содержанием хрома до 25 мас. % и никеля до 30 мас.30% и разнородных сталей.

Изобретение относится к способу лазерной сварки соединений труба - трубная доска. Предварительно перед сваркой осуществляют сборку соединений труба - трубная доска с зазором меньше 0,2 мм.

Изобретение может быть использовано при изготовлении трехслойных металлических полых панелей для соединения их с корпусом судна при создании, например, переборок, выгородок, палуб, стенок рубок и надстроек судов.

Изобретение относится к способам формирования подводного трубопровода при его прокладке. При этом многослойные металлические трубные секции (2a, 2b), например с внутренним покрытием (6) коррозионностойким сплавом и с фасками на концах, стыкуют с концом трубопровода с формированием свариваемого кольцевого соединения (8).

Изобретение может быть использовано при ремонте изношенных или поврежденных бандажных полок лопаток турбомашин, выполненных из титановых сплавов. С поврежденных участков удаляют покрытие и поверхностный слой металла, например, алмазным шлифованием.

Изобретение может быть использовано для соединения секций железнодорожных рельсов стыковой сваркой оплавлением с использованием виброоборудования. Предварительно осуществляют настройку и прикрепление виброоборудования на железнодорожный рельс.
Изобретение может быть использовано при высокотемпературной пайке изделий из алюминия и его сплавов, например плоских термоплат. Сборку деталей под пайку производят через металлическую проставку, имеющую предел прочности, больший или равный пределу прочности материала паяемых деталей.
Изобретение относится к способу диффузионной сварки. Очищают детали из нержавеющей стали и мембраны из фольги палладия или палладиевого сплава электрополировкой.

Изобретение относится к способу сварки роторов для генерации энергии (газовых турбин, паровых турбин, генераторов), которые содержат множество роторных дисков, размещенных вдоль оси ротора.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для сварки длинномерных профильных металлоконструкций, например боковых стен грузовых вагонов. Сварка боковых стен осуществляется на опорной поверхности горизонтальной рамы сборочного стенда с закрепленными на ней фиксирующими элементами.
Наверх