Слоистая конструкция из алюминиевых сплавов

Слоистая конструкция из алюминиевых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в авиационной и других отраслях промышленности для изготовления ячеистых конструкций. Сущность изобретения: конструкция содержит заполнитель из сверхпластичного материала системы AI - Си, диффузионно сваренный с обшивками из сплава AI - Zn - Mg. После диффузионной сварки производят упрочняющую термообработку конструкции по режиму термообработки обшивки. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECilYbflVIK (я)з В 23 К 20/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4833499/08 (22) 05. 06.90 (46) 07.07.92. 6юл, Ф 25 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения и Московский авиационный технологический институт им.

К.Э. Циолковского (72) В.Н.Чудин, Е;Н.Сидоренков, А.В.Сергеев, И;Е.Тихонова, В.И.Михеев и В,Н.Косолапов (53) 621.791.66 (088,8) (56) Патент США

% 4483478, кп. В 23 К 31/02, 1984.

Изобретение касается изготовления weистых конструкций из алюминиевых сплавов методом СДДС и может быть использовано в авиационной промышленности и в различных отраслях машиностроения, Известна конструкция из алюминия и его сплавов, которая представляет собой лист заполнителя, отформованный в условиях сверхпластичности, диффузионно. соединенный с обшивкой. При нагревании пакета происходит диффузионное соединение де- талей в местах, лишенных окисных пленок, Сверхпластическая формовка заполнителя осуществляется под действием давления газовой среды.

Недостатком такой конструкции является низкая прочность получаемых диффузионных сварных соединений, составляющая не более 190 МПа.

Целью изобретения является повышение качества конструкции.

«Ы „1745469 А1 (54) СЛОИСТАЯ КОНСТРУКЦИЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ (57) Использование: в авиационной и других отраслях промышленности для изготовления ячеистых конструкций, Сущность изобретения: конструкция содержит заполнитель из сверхпластичного материала системы Al — Cu, диффузионно сваренный с обшивками из сплава AI — Zn — Mg. После диффузионной сварки производят упрочняющую термообработку конструкции по режиму термообработки обшивки. 6 ил, Поставленная цель достигается тем, что слоистая конструкция из алюминиевых сплавов, содержащая заполнитель, соединенный с обшивками диффузионной сваркой, заполнитель выполнен из сплава системы А( — Cu, а обшивки — из сплава AI — Zn — Mg.

На фиг. 1 изображены листы заполнителя и обшивки в штампах перед сверхпластическим деформированием; на фиг, 2— заполнитель и обшивки в закрытых штампах в процессе сверхпластического деформирования заполнителя; на фиг. 3 — слоистая конструкция в. штампах в момент диффузионной сварки с верхним листом обшивки; на фиг. 4 — конструкция в момент. диффузионной сварки с нижним листом обшивки; на фиг. 5 и 6 — готовая конструкция.

Готовая слоистая конструкция состоит из заполнителя 1, изготовленного из сплава системы AI — Cu, диффузионно сваренного с листами обшивки 2(10) из сплава системы Al — Zn —. Mg.

1745469

25

35

45

55

Слоистую конструкцию изготавливают следующим образом.

Соединяемые листы заполнителя и обшивок обеэжиривают ацетоном, подвергают травлению в 10...18%-ным растворе

NaOH, после чего промывают последовательно горячей, холодной дистиллированной водой, просушивают. Размещают соединяемые листы заполнителя 1 и обшивки 2 в устройстве для диффузионной сварки и сверхпластического деформирования, состоящем из верхнего 3 и нижнего 4 штампов, помещают устройство в камеру установки диффузионной сварки (фиг, 1).

Вакуумируют камеру установки диффузионной сварки до разрежения 10 ... 10

Па, нагревают соединяемые листы до температуры сверхпластичности сплава заполнителя. Закрывают штампы, и приложением усилия сжатия герметизируют по внутренней контактной площадке с помощью зуба

5. Давлением газа, например аргона, подаваемого через трубку 6, деформируют лист заполнителя 1 в режиме сверхпластичности на вкладышах 7, придавая ему ячеистую форму (фиг. 2).

Производят диффузионную сварку сформированнйх ребер заполнителя с листом обшивки при 480 ... 530 С подачей газа в мембрану 8 через трубку 9 (фиг. 3). Далее осуществляют повторный нагрев, сверхпластическое деформирование и диффузионную сварку заполнителя с вторым листом обшивки 10 давлением газа, подаваемого в наполнитель 1 через трубку 6 (фиг. 4). После этого ячеистую конструкцию 11 подвергают термической обработке по режиму закалки и старения. При этом конструкция может оставаться в штампах, а ее термическую обработку производят путем нагрева и охлаждения штампов с помощью газа (воздуха), подаваемого через каналы 12, выполненные в штампах.

Контакт разнородных металлов систем

А! — Zn — Mg и А! — Cu облегчает диффузионную сварку алюминиевых сплавов обшивки и заполнителя.

В процессе нагрева и на начальной стадии иэотермической выдержки на границе соединения сплавов обшивки и заполнителя образуется низкотемпературная эвтектика. приводящая к контактному оплавлению поверхностных слоев, разрушению и диспергированию окисной пленки. При дальнейшей иэотермической выдержке образуется термодинамически равновесная переходная диффузионная зона с температурой плавления не ниже температуры плавления более легкоплавкого сплава в композиции, Прочность диффузионного соединения составляет 90 — 95% прочности алюминиевого сплава заполнителя.

Окончательная прочность и жесткость слоистой ячеистой конструкции достигается за счет термической обработки по режиму термической обработки сплава обшивки, Технологичность конструкции заключается в том, что алюминиевые сплавы названных систем хорошо формуются при высоком уровне диффузионной свариваемости. Кроме того, конструкция в целом и сварные соединения могут быть термически упрочнены, Предлагаемая конструкция имеет более высокое качество за счет увеличения прочности диффузионных соединений. Прочность повышается в результате интенсивного разрушения и диспергирования окисной пленки вследствие контактного оплавления и сверхпластического деформирования.

Пример. При изготовлении слоистой ячеистой конструкции из сплавов 1201 и

1970 соединяемые поверхности листа заполнителя из сплава 1201 и листа обшивки из сплава 1970 обеэжиривали бязью, смоченной ацетоном, травили в 15%-ном растворе NaOH, промывали горячей и холодной водой, осветляли поверхность концентрированной ННОЕ, промывали горячей, холодной дистиллированной водой.

Штампы с установленными в них листами заполнителя и обшивки помещали в камеру установки диффузионной сварки.

Листы предварительно раздвигали. Вакуумиоовали камеру установки до разрежения

10 Па, после чего нагревали до 475 С.

Давлением газа деформировали лист заполнителя в ячейки вкладышей до образования ячеистой формы. Далее давлением газа в мембране через вкладыши усилием сжатия, необходимым для диффузионной сварки. соединяли листы заполнителя и обшивки, Давление для диффузионной сварки составляло 3 МПа. После охлаждения полученной заготовки в нИжнем штампе размещали второй лист обшивки иэ сплава 1970.

Помещали штампы в камеру установки диффузионной сварки. Создавали в камере разрежение 10 Па, Нагревали штампы до

475 С и давлением газа, равным 20 ати, производили окончательное формообразование ячеек заполнителя. Далее увеличивали давление до 40 ати для ведения процесса диффузионной сварки заполнителя с вторым листом обшивки (фиг, 6). Время изотермической выдержки под давлением — 40 мин.

Производили термическую обработку зафиксированной в штампах ячеистой конструкции по режиму закалки листов обшивок: охлаждали штампы с ячеистой конструкцией по режиму закалки (охлажде1745469

1 ние холодным воздухом через каналы штампов до 20 С в течение 1 ч), затем по режиму старения (нагрев горячим воздухом через каналы штампов до 200 С с выдержкой в течение 10 ч и последующим охлаждением до

20 С). При этом обеспечивается отсутствие термических поводок и сокращается подготовительное время на термообработку.

После разгерметизации камеры извлекали готовую конструкцию.

Проведенные испытания показали, что прочность при испытании на сдвиг диффузионных соединений в изготовленной конструкции равна 240 МПа.

Формула изобретения

5 Слоистая конструкция из алюминиевых сплавов, содержащая заполнитель, соединенный с обшивками диффузионной сваркой, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества конст10 рукции, заполнитель выполнен иэ сплава системы At — Cu, а обшивки — из сплава системы А! — Zn — Mg.

1745469

1745469

Составитель В,Чудин

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор Т.Зубкова

Заказ 2350 . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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