Изобретение относится к обработке давлением и сварке давлением и может быть использовано для получения сварных плоских и профилированнь1х, в том числе трубчатых, металлических изделий, состоящих из 5 однородных или разнородных материалов.

Соединения листов или листовых элементов получакт сваркой плавлением, контактной электросваркой либо сваркой давлением, причем соединяемые элементы устанавлива- 10 ются внахлестку или встык. В последнем случае применяют различные виды предвари- тельного профилирования стыкуемых поверхностей, а также вводят в зону соединения вкладыш или элемент из присадочного мате- 15 риала, сваривакшегося с материалами основных соединяемых элементов. Недостатком таких соединении является их невысокая прочность, если материал вкладыша менее прочен, чем материал (или материалы) соеди- 20 няемых элементов. В таких случаях в месте шва можно предусматривать утоли„ение, но это вызывает усложнение, а иногда и невозможность выполнения различных узлов конструкции. При сварке внахлестку элементов из ма-25 териалов, не свариваюшихся между собой не-. посредственно, применяют прокларки из материала (обычно м енее про чного ), обеспечивающегоюшего сваривание, но либо не обеспечивающего достаточной прочности соединения, либо требуется, как и в предыдушем случае, утоп шение в месте соединения.

Известен способ получения соединений плоских и профилированных изделий, заклк чаюшийся в профилировании стыкуемьтх поверхностей соединяемых элементов, фиксации их прижимами, установке в зону соединения вкладыша Т-образного, трапецеидального или другого сечения, соответствующего профилированию стыкуемых поверхностей соединяемых элементов, из материала, свариваемого с материалами элементов, и сварке с помощью давильного токопроводяшего ролика. Отмеченный известный способ страдает недостатком, который заключается в невозможности получения высокопрочных изделий из материалов, непосредственно не свариваюшихся между собой, т.е. когда в качестве материала вкладыша используется (практичес ки всегда) пластичный, но менее прочный

543488 материал, обладающий высокой свариваемостью. В случае необходимости соединения е высокопрочных композиционных материалов этот способ вообще не пригоден, так как зо на соединения имеет прочность, в несколько раз уступающую прочности соединяемых элементов, Предлагаемый способ получения высокопрочных соединений плоских и профилированных листов или листовых элементов с целью устранения указанных недостатков, т. е. с целью обеспечения высокопрочного соединения независимо от прочности материала вкладыша, вводимого в зону соединения, предусматривает использование соединяемых элементов, армированных волокнами, по крайней мере, в околошовной зоне, причем волокна в элементах являются "консольными", т.е. часть их свободна, выступает из торца элемента и обращена в направлении зоны соединения, объемная доля волокон в зоне соединения легко устанавливается из требуемой прочности соединения и общеизвестного правила смеси для армированных материалов. Предлагаемый способ обеспечивает получение высокопрочных соединений за счет того, что оба сварных шва между основными элементами и вкладышем пересекаются армирующими волокнами. Для аффективного упрочнения соединения необходимо, чтобы протяженность зоны армирования основных элементов была не менее критической длины армируюших волокон, а длина выступающих участков волокон, расположенных консольно и обращенных к зоне соединения должна быть не менее удвоенной

"критической длины" волокон. Критическая длина волокна Определяется из соотношения где и „р м где 6,, - критическая pJIHHB ВОЛОКНа; бЬ - предел прочности при растяжении материала волокон; .Ф

- диаметр волокон;

- предел прочности на срез матеЪ риала, в который вводятся волокна (:матричного материала).

На фиг. 1 приведены листовые алементы с консольным армированием. (а - первый элемент, вид сверху; б - первый алемент, вид спереди; в - второй алемент, вид сверху; r - второй элемент,-вид спереди); яа фиг. 2 вЂ” схема процесса получения соединения листовых алементов, Оба элемента соединения 1 имеют выступы 2 длиной не менее критической длины" армируюших волокон 3, на выступах преду»

Я5

35 сматриваются зеркально расположенные стуьпеньки 4: высотой, равной половине высо ты выступа и длиной 3-5 мм. Элементы армированы как минимум в околошовной зоне протяженностью не менее 8<, а вь ступающие участки 5 волокон имеют длину не менее 28 . Волокна 3 располагаются в элекр ментах 1 так, что часть их, имеющая выступающие участки 6, расположена выше выступа первого элемента, а часть, имеющая выступающие участки во втором элементе, - ниже выступа второго элемента.

Тогда после сварки волокна первого элемента пересекают левый шов, а волокна второIa элемента - правый. Получение листов или листовых элементов с консольным армированием осуществляется прокаткой, прессовнием, диффузионной сваркой и другими известными процессами, применяемыми для армирования металлических материалов высокопрочными волокнами. После обычной для сварки давлением подготовки поверхностей элементов соединения и вкладыша из присадочного материала, соединяемые элементы 1 устанавливаются встык и в зону соединения вводятся вкладыши 7 из присадочного материала, свариваюшегося с материалами соединяемых элементов и с армируюшими волокнами в твердом состоянии. Вкладыши могут быть цельными, если для армирования зоны соединения достаточно использовать по одному ряду консольных волокон 3, или составными из параллельных полосок фольги, если необходимо армировать каждый из алементов 1 несколькими рядами волокон с консольными участками. Элементы после установки встык должны быть зафиксированы прижимами 3, причем прижимы должны быть установлены по всей длине кромок соединяемых элементов, чтобы при сварке давлением течение материала вкладыша происходило вдоль сварных швов. Сварка давлением производится в результате деформирования вкладышей с помощью пуансонов 9 (или давильных роликов). Размеры вкладыша устанавливаются, исходя из размеров выступов 2 элементов 1 и величины деформации схватывания, а также исходя иэ оптимального зазора между вкладышем и торцом основной части алементов 1, равного 0,3 - 1,0мм, Температурный и деформационный режимы устанавливаются исходя из природы свариваемых материалов, т.е. так же, как и во всех процессах сварки давлением.

Вынужденное течение материала вкладышей вдоль сварных швов (цри воздействии на вкладыши инструмента, передающего рабочее усилие машины) и наличие консольных

543488

1 ÂñòêÎÂ Вэлокон приводит к тому что в процессе сварки давлением по предлагаемому методу отмеченные участки волокон в зоне соединения совершают (увлекаемые течением материала вкладыша) угловые перемещения, причем консольные участки волокон, принадлежашие разным элементам 1, смешаются в противоположных направлениях, что дополнительно увеличивает конструктивную прочность соединения.

Предлагаемый способ использован для получения соединений листов из сплава АМг6 с применением алюминиевого вкладыша и волокнами из стали ЭП322 для упрочнения околошовной зоны и зоны соединения. Перед проведением пропесса сварки давлением поверхности элементов соединения, волокон и вкладышей очищали ацетоном. Сварку давлением производили при 400оС . Йеформация схватывания 40 - 45 %, удельное давление

3 - 7 кгс/мм . Соединения листовых элеФ ментов толщиной 2,5 - 5 мм имели прочность, превышающую прочность основного материала элементов.

Формула изобретения

Способ получения высокопрочных соединений, преимущественно плоских и прсфилированных листов и листовых элементов, заключающийся в том, что соединяемые элементы профилируют с образованием на одной из их торцовых поверхностей выступов, устанавливают выступами встык, закрепляют прижимами, вводят присадочный материал и сваривают его с соединяемыми элементами, отличающийся тем,что,сцелью повышения прочности соединения, соединяемые элементы предварительно перед сваркой армируют, оставляя свободно выступающие из элементов в направлении зоны соединения участки волокон, которые затем еваривают с присадочным материалом.

543488 р, 1 ! Фиг.2

См тавитель К., -.а ова

Редактор Хпебгиков Техред М. 1 -.иди::и Корректор В. Зоркая

Заказ 6157/46 Тирагк 1178 Поднисное

ЕШИИПИ Госуд".ственнот"о коглитетв. Совета Министров СССР по делам изобретений и открчтий

113035, Москва, Ж-35, Раудгская н-"б., д. 4/5

Филиал ППП "i атент", г. Ужгород„ул. Проектная, 4