Способ изготовления многослойных тонколистовых вафельных конструкций из легких сплавов

Способ изготовления многослойных тонколистовых вафельных конструкций из легких сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам из^ готовления мнвгослойных тонколистовых вафельных конструкций и может быть использовано в отраслях общего машиностроения. Цель изобретения - снижение веса и повышение качества конструкций. Собранный пакет свариваемых листовых элементов фиксируют между массивными теплоотво-дящими.плитами, имеющими сквозные пазы в местах расположения шврв на листовых элементах. Затем в местах прорезей выполняют сварку листового пакета электронным лучом, перемещаемым по заданной траектории с программируемым тепловложением, герметизируют пакет по замкнутому контуру сквозным проплавлением листовых элементов, приваривают штуцер для подачи газа и раздувают пакет в формообразующем устройстве в,состояНИИ сверхпластичности. В месте сварки одного из листовых элементов выполняют прорези шириной а = 0,3-0,5 толщины привариваемого листа, а сварку выполняют электронным лучом, мощность которого выбирают из расчета проплавления листов на глубину всей толщины элемента с прорезью и 0,3- 0,5 толщины среднего элемента. Использование данного способа позволяет на 30% снизить вес конструкций при снижении стоимости общего цикла их изготовления. 6 з.п. ф-лы, 5 табл., 6 ил.слс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 15/00

6 )

О о

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4791371/27 (22) 14.02.90 (46) 15.02.92. Бюл. KL 6 (71) Институт электросварки им. Е,О.Патона (72) А.А.Бондарев, Е.Г.Терновой, О.К.Назаренко и А.Я.Ищенко (53) 621.791.72(088.8) (56) Патент Великобритании hh 1228896, кл. В 23 К 15/00, 24.09.68.

Патент США hL 4304821, кл.219-121 (В 23 К 28/02), 08.12.81. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКОЛИСТОВЫХ ВАФЕЛЬ НЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЛЕГКИХ

СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к способам изготовления мнегослойных тонколистовых вафельных конструкций и может быть использовано в отраслях общего машиностроения. Цель изобретения — -снижение веса и повышение качества конструкций. Собранный пакет свариваемых листовых элементов фИксируют между массивными теплоотвоИзобретение относится к изготовлению сварных конструкций из легких сплавов, в частности к изготовлению облегченных вафельных конструкций из алюминиевых сплавов, и может быть использовано при изготовлении корпусов или оболочек различных летательных аппаратов в аэрокос -. мической промышленности.

Известны конструкции и способы изго-. товления вафельных конструкций из легких сплавов, применяемые в аэрокосмической промйшленности,.при которых осуществляют изготовление, сборку и сварку элементов

„„SU „„1712106 А1 дящими, литами, имеющими сквозные па-. зы в местах расположения швов на листовых элементах. Затем в местах прорезей выполняют сварку листового пакета электронным лучом, перемещаемым по заданной траектории с программируемым тепловложением, герметизируют пакет по замкнутому контуру сквозным проплавлением листовых элементов, приваривают штуцер для подачи газа и раздувают пакет в формообразующем устройстве в,состоянии сверхпластичности. В месте сварки одного из листовых элементов выполняют прорези шириной а = 0,3 — 0,5 толщины привариваемого листа, а сварку выполняют электронным лучом, мощность которого выбирают из расчета проплавления листов на глубину всей толщины элемента с прорезью и 0,3—

0,5 толщины среднего элемента. Использование данного способа позволяет на 30Д снизить вес конструкций при снижении стоимости общего цикла их изготовления. 6 з,п. ф-лы, 5 табл., 6 ил. вафельных конструкций. При этом для получения необходимой жесткости и прочности вафельной панели средний элемент, располагаемый между плоскими листовыми элементами, подвергают штамповке или горячему прессованию с целью получения заданного профиля внутренних перегоро док, затем к нему приваривают указанные плоские листовые элементы. Основной трудностью и ри осуществлении и роцессов сборки и сварки этих конструкций является фиксация заготовок по всей длине швов, гарантирующая отсутствие зазоров в месте

1712106 стыка между свариваемыми аемыми листовыми эле- Целью изобретения является снижение ментами, со людени с б ение соосности заготовок веса и повышение надежности и качества и обеспечение каче т качественного сварного сое- изготовления сварных конструкций, а также динения. Кроме того, эти способы ограничи- стабилизация размеров конструкции. заготовок а также исключают 5 Поставленная цель достигается тем, что применение тонколистовых элементов, что в конструкции используют алюминиевые приводит к увеличени в е чению веса и расходу ма- или магниевые сплавы, имеющие меньшую териалов на создание в з ание вафельных конструк- плотность по сравнению с титановыми сплавами и значительно меньшие температурций, Наиболее близким к предлагаемому по 10 ные характеристики для достижения технической сущности явл сти является способ из- состояния сверхпластичности. Элементы, готовления металлической многослойной входящие в конструкцию, соединяют электпанели, которыи поза ля озволяет получить тонко- ронно-лучевой сваркой, причем сварные стенную облегченную ваф б ю вафельную панель из швы выполняют прерывистыми или по всей титановых сплавов, для чего изготавливают 15 длине. Средний лист пакета, выполняющий многослойную конст укци струкцию из отдельных после раздувания роль каркаса жесткости, листовых элементов, Для, Для этого листы накла- выполняют с отверстиями или окнами, котои соединяют их в рые служат каналами для перетока газа пакет на заданных участкахдиффузионной при раздувании, что способствует также сваркой. Полученный пакет герметизируют 20 снижению общего веса конструкции. Плотпо периметру и прива ив риваривают штуцер для ность и прочность сварных швов повышают напуска газа под давлени м а по авлением в зазор между исключением оксидных плен в металле шва листами. После этого пакет устайавливают за счет выполнения прорезей в наружных в приспособление таким образом, что по- листовых элементах шириной 0,3-0,5 толверхности листов находятся на заданном 25 щины привариваемоголиста. Прорезимогут расстоянии от стенок приспособления. За- иметь перемычки шириной (1-3) д, что потем пакет из сваренных листов нагревают зволяет избежать деформации заготовок до температуры сверхпластической дефор- при их изготовлении и выдерживать одинамации, подают сжатый газ в зазор между ковую ширину прорези и шва по всей длине ез ьтате чего один из листов 30 в процессе сварки. Перемычки располагают

= 1 — 0 пакета деформируется между сварными в шахматном порядке с шагом с =(0-5 )д, швами, образуя перегородки вафельной а минимальное расстояние между паралконструкции. лельными прорезями выбирают B = (10Данный способ имеет целый ряд недо- 30)д, где д — толщина привариваемого лисстатков, к основным из которых относятся 35 тового элемента, что-значительно снижает следующие. влияние нагрева от сварки на изменение

1. Способ диффузионной сварки для со- ширины параллельно расположенных проединения листовых элементов отличается резей. Приэтомдля снижениядеформаций нестабильностью свойств, т.к. сказывается и равномерного проплавления листов свар" краевой эффект и не всегда обеспечивается 40 ку выполняют электронным лучом, переменеобходимая прочность в местах наложе- щаемым по U-образной траектории таким ния швов при раздувании конструкции в образом, чтобы ветви траектории были орирежиме сверхпластичности. При необходи- ентированы в сторону движения источника мости получения, прерывистых швов в от- нагрева, а расстояние между ветвями устадельных участках листов наносят 45 навливают шириной а+ 2dn, где а — ширина специальные покрытия, обеспечивающие прорези, бл — диаметр луча. Мощность элекнесплавление в этих местах, после чего по- тронного луча выбирают из расчета прокрь! Têe необходимо удалять. плавления, соединяемых листов на суммарную глубину всей толщины элемента

2. Герметизация многослойной конст- 50 с прорезью и 0,3-0,5 толщины среднего weрукции по периметру не всегда обеспечива- мента. Для стабилизации глубины проплавет необходимую плотность, которая ления отношения тепловложения на фронте требуется при раздувании конструкции в плавления и в хвостовой части сварочной режиме сверхпластичности. ванны по траектории сканирования уста3. Способ имеет ограничения по исполь- 55 навливают 2:1. Кроме того, для стабилизазуемым материалам; так, применение спла- ции размеров в процессе сварки пакет вов на основе алюминия или магния листовых элементов фиксируют между масвследствие наличия у них на поверхности . сивными -теплоотводящими плитами, исоксидныхпленвописаннойконструкциине пользуемыми как кондуктор и имеющими возможн.о.

1712106

55. сквозные пазы. в местах расположенйя швов, а после сварки пакет в зафиксированном состоянии подвергают нагреву до температуры 0.5-0,75 Tnn., где Tnn. — температура плавления материала листовых элементов. С целью гарантированного обеспечения герметичности многослойного па- кета выполняют проплавление его на всю толщину сваренных листовых элементов по замкнутому контуру сквозными прорезными швами, располагаемыми рядом с кром ками- прижимного приспособления, йри этом режим проплавления увеличивают на

15-20; по сравнению с оптимальным режимом проплавления пластины сплошного сечения, равной по толщине многослойному пакету, а основной теплоотвод при сварке осуществляют плотным прижатием кромок к нижней плите по всему периметру пакета в.сборочно-сварочном приспособлении, После обварки листов по контуру в пакете, в месте приварки штуцера для подачи газа, вырезают паз глубиной от края пакета в среднем элементе не менее 2д, где дтолщина наружного листового элемента.

Штуцер выполняют из того же материала, что и листы панели, и перед приваркой к пакету один конец его выполняют плоским, чтобы он входил в паз пакета и стыковался ,с ним. Приварку штуцера к пакету выполняют герметичным швом одним из дуговых способов сварки, например микроплазменной сваркой. Для предотвращения затекания жидкого металла при сварке внутрь штуцера устанавливают тугоплавкую вставку, например, из меди или нержавеющей стали, сохраняя при этом зазор и перехОдное отверстие между средним элементом и торцом плоской части штуцера. После сварки вставку удаляют из штуцера, Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, на которых представлены порядок сборки и сварки листовых элементов с прорезями, распределение тепловложения при этом, фиксация многослойного пакета между теплоотводящими плитами и герметизация его по замкнутому контуру, приварка штуцера для подачи газа, показана также готовая многослойная тонколистовая вафельная конструкция в уст.ройстве для раздувания при нагреве и в раздутом состоянии.

На фиг.1 изображены листовые элементы и последовательность их расположения при сборке; на фиг.2а — привариваемый наружный листовой элемент с прорезями и перемычками между ними, расположейными в шахматном порядке по отношению к перемычкам соседних прорезей; на фиг.:2б — собранные под сварку листовые элементы

45 с прорезями и распопагаемый между ними элемент с отверстиями, схема распределения программируемого тепловложения на фронте плавления и в хвостовой части ванны при сварке электронным лучом, схема сварки швов; на фиг.3 — схема фиксации многослойного пакета между двумя теплоотводящими плитами, а также выполнение сварных швов электронным лучом; на фиг.4 — расположение герметизирующих швов со сквозным проплавлением пакета по замкнутому контуру; на фиг.5 — технологическая операция приварки штуцера для подачи газа; на фиг.ба,б-сварная многослойная тонколистовая вафельная конструкция из алюминиевого сплава в устройстве для раздутия в режиме сверхпластичности и после раздутия.

Способ осуществляется путем изготов- ления трех листовых элементов 1,2,3 (фиг.1) из алюминиевого сплава, в наружных элементах 1 и 3 выполняют прорези 4 шириной а = 0,3 — 0,5 толщины этих элементов, а в среднем элементе — отверстия 5 для прохождения газа. Перед сборкой листы обезжиривают и кромки прорезей 4, а также участки на листовом элементе 2, совпадающие с прорезями 4, подвергают шабрению, затем листовые элементы 1,2,3 накладывают один на другой в пакет в указанной последовательности (фиг.1 и 2), пакет фиксируют между массивными теплоотводящими плитами 1:,2, 13 (фиг.3), имеющими сквозные пазы 14 в местах сварки, и с помощью сборочно-сварочного приспособления сжимают эти плиты между собой (по стрелкам) для обеспечения плотного сжатия листовых элементов между собой.

После поиска места сварки и совмещения траектории сканирования пучка с предварительно выполненными прорезями 4, расположенными по осям сквозных пазов

14 (фиг.3), осуществляют сварку прорезных швов 7 электронным пучком 10, формируемым электронной пушкой 11. Программирование тепловложения с помощью электронного пучка 10, перемещаемого по U-образной траектории, осуществляют таким образом, чтобы ветви траектории перемещения были ориентированы в сторону направления перемещения источника нагрева с расстоянием между ветвями траектории, равным а+ 2 dn, где а — ширина прорези, dn — диаметр луча, причем тепловложение на фронте 8 плавления в 2 раза большим, чем в хвостовой части 9 (фиг.26). При этом мощность электронного луча выбирают из расчета проплавления соединяемых листов на суммарную глубину всей толщины элемен1712106 сп о езью и0,3 — 0,5толщины сред- После этого пакет с приваренным штуе стиями (фиг.2б). Цером 18 помеща»от в ограничива»ощее устля ф ооб м юы (фиг 6 ) ва ке неп е ывных или прерыви- ройство для

После нагрева до температуры сверхпластистых шв ц швов с елью исключения поперечных и 4 5 ческого состояния (для алюминиевых сплапе емычки 6 (фиг,2,а), причем вов эта температура составляет 470- 0 ) ко очений листовых элементов прорези че

-6 0 С) р ограничивающим устройством 22, по отношению к сосед р р

23 многослойный пакет раздувают до необвыполнения параллельно расположенных 23 многослоиныи б. швов пере и емычки ши иной = (— ) р

b =(1-3) д аспо- ходимых размеров по толщине Н (фиг,6, ). м по = 10 П этом остаточное давление воздуха в еж полостях 24 (фиг 6а) устраняется через дрем по я ке с шагом t = ри (0-50) д, а минимальное расстояние между и о езями выбирают .В = нажные отверстия, а от с я параллельными проре

18 и и воздействии нагрузки (по стрелкам) (10†- 30)д, д — )д г е д — толщина наружного эле- при в в местах его соединений с выступающими мента 1 или 3.

15 ромками элементов 1 и 3 предусматривают

Для стабилизации р р азме ов пакета, его к выточки 26 в ограничивающем устройстве. после сварки в зафи ки в зафиксированном состоянии

2 и 13 которыеобразуютзазорысдвухсторон штувместе с теплоотводящими плитами 1 и (фиг.3) подвергают нагр у д н г ев о температуры цера.

Таким образом, в предлагаемом реше0,5-0,75 температуры и ат ы плавления материала

20 нии по сравнению с прототипом возможнс листовых элементов. и именение тонколистовых материалов н;

Пос

П ле этого выполняют герметизацию прим н та и тем и оплавления основе алюминия и магния, осуществлени< многослойного пакета путем проплавления борки исключающей зазоры в ме тол ин сваренных листовых качестве с его на всю толщину б- прилегания стыкуемых листовых эле по замкнутому контуру, об- стах элементов 1,2,3 по у у

25 ментов, и соответственно качественно» разованному пр д м и о ольными и поперечными ментов, и с рки плавлением с помощью электронно сквозными швами 5 (ф . 1, 15 и 16 (фиг.4), которые с сва ючающего дефекты в швах, ко ения асслоения пакета го луча, исключ целью предотвращения р то ые по прочностным характеристика»

17 при р р сва ке асполагаютот края кромок торые п соответствуют свойствам основного метал

- 30 ла, а за счет прорезей в листовых элемента.

С = (3-4)б,, где с4 — диаметр . П и этом, читывая повышенный тепта и ижатого к и программируемого тепловложения дости т елкам ежим и о- гается высокая стабильность по глубин сс (ре ) р я величивают на 15 — 20 по сра- проплавления. р плавления увеличивают на способ позволяет получать качественну» внению с нию с оптимальным режимом проплав35 ге метизацию многослойного пакета пс ленияп а пластины сплошного сечения, равной г р м пакет . средством проплавления,его на всю толщ» по толщине многослойному пакету. ну сваренных листовых овых элементов и

Затем после полного охлаждения сва- замкнутому контуру прочными и бездефек ными продольными и поперечными скво: г и испособления, Вырезают на 40 ными швами. и. Наличие перемычек с соотве рочного приспосо л однои или на неско р нескольких кромках пакета ств ующим шагом исключает деформаци ки шт е а 18, через кото- листов при их о р б аботке и уменьшает поп паз для приварки штуц р ечные садочные деформации листовь

ый по ают газ в многослойный пакет речные ус б б элементов при наложении большого колич фиг.5). Паз вырезают таким образом, что ы

2 (e сти- 45 ства швов на изделии, а для стабилизац к омка 19 с еднего элемента с отверстиями была топлена в торцовой части по ра азмеров всей конструкции ее после свари с нию к на жным элементам 1 и на и

3 подвергают нагреву до, температуры (О,. отношению к ру

0,75) Тпл выбранного материала с последу»

4 глуоину 2 д, где д — толщина наружных элементов 1 или 3. Затем приваривают герме- щим охлаждением в фиксирующе шт е 18 с двух сторон 50 приспособлении до комнатной температ уцер у р его плоской части к выступающим кромкам ры. ысокое кач элементов 1 и 3, а по бокам — к элементам ная гермЕтизация пакета по замкнуто»

1,2,3. Кроме того, для исключения перекры- к контуру и стабилизация размеров констру бом а ции способствуют получению спосо ом ра тия жидким металлом сквозного отверстия а 18 эту 55 дувания в ограничивающем устроистве д он защ щ у 2 формирования соответствующего качест ля по ачи газа при сварке штуцера эту он защищают тугоплавкой вставкой 1t зону защ щ у облегченных многослойных тонколистов вставленной в штуцер и выступающей из т него что позволяет легко удалять ее после вафельных конструкций из алюминиевых магниевых сплавов с заданным профиле сварки.

Это позволяет по сравнению с TttTBH08ttl

1712106

10 сборку сжимали по периметру прижимным, устройством до полного отсутствия зазоров в многослойном пакете. Затем сборку в фиксированном состоянии помещали в вакуумную камеру электронно-лучевой установки

У-212М с источником питания У-250А и электронно-лучевой пушкой УЛ-119. После получения с помощью программатора

U-образной траектории развертки; ветви котЬрой были ориентированы в сторону перемещения источника нагрева, а расстояние между ветвями превышало ширину прорвзи на два диаметра пучка, устанавливали соотношение тепловложения на фронте плавления и в хвостовой части сварочной вайны равным 2;1 и выполняли сварку по прорезям электронным лучом в режиме Uyc, = 25 кВ; п = 30 мА; !ф = 67 мА; Vcs. = 50 м/ч: 1скан,=

610 Гц. Рабочее расстояние от торца пушки до изделия соответствовало 150 мм. Сварку производили вначале с одной стороны пакета, затем с другой. Анализируя результаты экспериментов, представленные в табл.1, установили, что оптимальные, значения ширины и расположения прорезей на листовых элементах толщиной д = 1 мм с глубиной проплавления швов на среднем элементе с отверстиями, соответствующей 0,3-0;5,:его толщины, получены при а = 0,3 — 0,5 мм ; в =

1 — 3 мм; В =10 — 30 MM; t= 10 — 50 мм.

55 сплавами более чем на 30%.ñíèçèòü общий вес вафельных конструкций.

Пример. Способ проверен экспериментально на макетных образцах издеЛий из сплава АМг2. Листовые элементы толщи- 5 ной 1,0 мм вырезали размером 240 х.120 мм. На каждой паре элементов выполнили электроискровой обработкой прерывистые прорези шириной а с перемычками в, которые располагались в шахматном порядке с 10 шагом t и минимальным расстоянием В между параллельными прорезями. Численные значения этих обозначений приведены в табл,1.

В средних элементах сверлили отвер- 15 стия для подачи газа при раздутии. Затем листовые элементы обезжиривали, шабрили на глубину 0,05 мм кромки прорезей и места расположения швов с двух сторон на среднем листовом элементе с отверстиями. 20

После этого листовые элементы собирали, укладывая их в пакет на нижней телоотводящей плите, изготовленной из меди М1, располагая элементы по разметке, соответствующей их размерам с учетом совпадения 25 осей прорезей на листовых элементах и сквозных пазов на медной плите. Таким же образом прикладывали сверху вторую медную теплоотводящую плиту, после чего всю

После каждой сварки сборку с пакетом. помещали в муфельную печь и производили нагрев ее до температур Т = 300 — 600"С с охлаждением в фиксирующем приспособлении (см. табл.2). В результате этого оптимальными значениями температур, при которых устраняются остаточные сварочные деформации и при которых сваренный пакет не уменьшается по толщине, приняты от 350 до 500 С, что соответствует 0,5 — 0,75 температуры плавления алюминиевых сплавов, После каждого нагрева и охлаждения сборку разбирали и прижимали по всему периметру кромки пакета к нижней теплоотводящей плите до полного исключения зазоров между пакетом и нижней теплоотводящей плитой. При этом применяли только те пакеты, в которых не было остаточных сварочных деформаций. Затем сборку с пакетом помещали в вакуумную камеру и выполняли герметизацию пакета проплавлением его на всю толщину сваренных листовых элементов продольными и поперечными сквозными швами, образующими замкнутый контур и отстоящими от края кромок на расстояние С = (3-4)dn, где

d — диаметр луча, Режимы сварки приведены в табл.3. Для свободного выхода газов и паров металла на нижней теплоотводящей плите по периметру шва были выполнены канавки глубиной 3,0 мм и шириной 4,0 мм.

Как показывают результаты экспериментов, представленные в табл.3.4, мощность режима сварки пакета из сплава АМг2 необходимо увеличить на 15-20% по сравнению с проплавлением пластины сплошного сечения, равной по толщине многослойному пакету.

После герметизации пакета сваркой его вынимали из приспособления, вырезали на кромке пакета паз для приварки штуцера таким образом, чтобы кромка среднего элемента была утоплена внутрь пакета на две толщины наружного элемента (см. табл.5).

После этого выполняли приварку плоской части штуцера к наружным листовым элементам герметичными швами с двух сторон.

Сварку производили микроплазменным источником МПУ-4, Для предохранения сквозного отверстия штуцера от попадания жидкого металла внутри штуцера вставляли медный пруток с заточенным с одной стороны плоским концом толщиной 0,8 мм и шириной 5 мм. Затем пакет с приваренным штуцером помещали в формообразующее устройство, располагаемое в печи, где и производили после нагрева до 580 С в течение 1 ч раздутие пакета инертным газом при давлении 5.атм. После снятия давления и

1712106

12 остывания устройства с раздутым многослойным пакетом его вынимали и выполняли контрольные замеры габаритов раздутой конструкции, осмотр сварных швов, испытание на вакуумную плотность гелиевым тече- 5 искателем ПТИ-10, порезку ее на макрошлифы и испытания сварных узлов на отрыв.

В табл,1 представлены критерии выбора конструктивных элементов соединения 10 тонких листов в пакет; в табл.2-температура отжига пакета для стабилизации размеров; в табл.3 — выбор режима сварки при герметизации пакета по замкнутому контуру; в табл.4 — выбор оптимального расстоя- 15 ния С от края кромок пакета до оси сквозного проплавления в зависимости от диаметра луча d>, в табл.5 — выбор оптимальной глубины фрезерования промежуточного элемента в зависимости оттолщины 20 наружных элементов.

Экспериментальная проверка способа показала, что предлагаемое техническое решение позволяет, получить бездефектные швы, обеспечивающие равнопрочность с 25 основным металлом из алюминиевого сплава АМг2, необходимую герметичность конструкции, а также получить заданные ее размеры и профиль перегородок при раздувании в режиме сверхпластичности. 30

В предлагаемом техническом решении была применена электронно-лучевая сварка листов из алюминиевого сплава АМг2 тол. щиной 1 мм с прорезями и программируемым тепловложением с последующим 35 отжигом после сварки, что практически полностью исключило наличие пор и оксидных включений в швах, а также поперечные усадки и деформации от сварочного нагрева. 40

Использование данного способа позволяет на 30 снизить вес по сравнению с аналогичными конструкциями, изготовленными из титановых сплавов, повысить качество изготовления сварных вафельных 45 конструкций из алюминиевых или магниевых сплавов, исключает брак изделий и снижает стоимость всего цикла изготовления.

Формула изобретения

1. Способ изготовления многослойных 50 тонколистовых вафельных конструкций из легких сплавов, при котором листовые элементы собирают в пакет, сваривают их между собой, приваривают штуцер для подачи газа, пакет герметизируют, а затем его на- 55 гревают до сверхпластичного состояния и раздувают газом в формообразующем устройстве, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и повышения качества конструкций, в наружных элементах пакета в местах сварки выполняют прорези по всей длине шириной а = 0,3-0 5 толщины привариваемого листа, в среднем листовом элементе выполняют отверстия, которые располагают между. прорезями, и сварку выполняют электронным лучом мощностью, обеспечивающей проплавление соединяемых элементов на глубину, равную толщине элемента с прорезью и 0,3-0,5 толщины среднего элемента.

2. Способ поп.1, отл ича ющийся тем, что прорези в наружных листовых элементах выполняют с перемычками шириной

Ь = (1-3)д, которые располагают в шахматном порядке с шагом t = (10-50)д, а минимальное оасстояние между прорезями выбирают В =(10 — 30)д, гдед -толщина наружного листового элемента, 3. Способ по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и йсятем,,что сварку прорезных швов выполняют электронным лучом, сканирующим по

U-образной траектории, ветви которой ориентируют в направлении перемещения луча с расстоянием между ветвями а + 2бл, где а — ширина прорези, d> — диаметр луча, причем на фронте плавления тепловложение задают в 2 раза большим, чем по траектории сканирования.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью стабилизации размеров конструкции, до сварки пакет листовых элементов фиксируют в формообразующем устройстве, имеющем сквозные пазы над местами сварки на пакете,.а после сварки пакет подвергают нагреву до температуры, равной 0,5 — 0,75 температуры плавления материала листовых элементов.

5. Способ по пп.1-4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что многослойный пакет герметизируют по замкнутому контуру швами со сквозным проплавлением элементов пакета, швы располагают на расстоянии С = (3...4)dpi, где бд— диаметр луча, от края кромок, а мощность луча увеличивают на 15 — 20% по сравнению с мощностью, необходимой для сквозного проплавления пластины сплошного сечения, толщиной равной толщине многослойного пакета.

6, Способ по пп.1-5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в месте приварки штуцера вырезают паз глубиной от края пакета в среднем элементе не менее 2д, где д — толщина наружного листового элемента.

7. Способ по пп.1-6, отл ич а ю щийс я тем, что привариваемую часть штуцера выполняют плоской и равной толщине пакета, между средним элементом пакета и плоской частью штуцера устанавливают тугоплавкую вставку, при этом штуцер приваривают к наружным листовым элементам.

1712106

Таблица 1

Результаты экспериментов

Разме ы,мм

Нет сплавдения наружных элементов с промежуточным. Перемычки порвались, ширина соседних прорезей уменьшилась до О.

Низкая прочность швов на отрыв, выявлены оксидные включения и поры в швах. Поперечные укорочения составляют от 3 до 5 .

Механические свойства на уровне основного металла. Пор не выявлено. Поперечные деформации около 1 .

То же, за исключением деформаций менее

1 ф> °

То же

0,5

0,5

0,1

0,1

8

0,8

0,8

0,2

0,2

1,0

1,0

0,3

0,3

1,5

1,5

2,0

2,0

3,0

3,0

0,4

0,4

0,5

0,5

0,6

0,6

Широкий шов, местами несплавление в верхней части с промежуточным элементом.

Деформация менее 1 .

Несплавления, частые в верхней части шва.

Прорези в процессе нагрева расширились о1 мм.

4,0

4,0

0,7

0,7

Таблица 2

Нагрев до температуы С, втеч.1ч.

Результаты экспериментов

600

ТаблицаЗ

Рез льтаты экспе иментов

Режим сва ки

Сплошная пластина толщиной 3 мм проплавилась насквозь.

Набор из трех пластин толщиной по 1 мм не проплавился

Сплошная пластина толщиной 3 мм проплавилась с провисанием корня шва 1,0 мм и проседанием в верхней части шва до 0,8 мм, Набор из трех пластин толщиной по 1 мм проплавился насквозь с провисанием корня шва на 0,1 — 0,15 мм, а в верхней части шов остался заподлицо с пластиной

Сплошная пластина 3 мм проплавилась с провисанием корня шва на 1,5-2 мм, а в верхней части до 1 — 1,5 мм. Набор из трех пластин проплавился насквозь с провисанием корня на 0,2-0;25 мм. Вверху шов заподлицо с, пластиной

На сплошной пластине образовался рез. Набор из трех пластин проплавился с провисанием корня шва до 0,8 мм и ослаблением в ве хней части на 0,5 — 0,7 мм.

1л,=65 мА;

Чсв=60 м/ч

1л.=75 МА;

Чсв=60 м/ч

0уск=ЗОк В! ф 67мА

0уск 30кВ

1ф 67мА

1л. 78 мА;

Чсв=60 м/ч

Оуск=ЗОк В

1ф=-67мА

1л.=80 мА;

Чсв=60 м/ч

Оуск=ЗОк В

1ф=67мА

Остаточные деформации те же, что и после сварки

Деформаций нет

Деформаций нет

Деформаций нет

Деформаций нет, но металл пластин в некоторых местах утонился до 20 в результате его повышенной пластичности при высокой темпе ате ы

1712106

16, Таблица 4

Таблица 5

1712106

iJV

55 п г оь 1712106

I . ЛЗа

""„з4:4

1 Щ

t с

L у л» ф

Q.>

QJ (1:, . фХ 1712106

1712106

Составитель Г.Квартальнова

Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор Н. Ревская

Редактор M.Öèòêèíà

Производственно-издательский комбинат "Патент", r . Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 495 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5