Способ изготовления листовых конструкций из алюминиевых сплавов

Способ изготовления листовых конструкций из алюминиевых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: машиностроительная, авиационная и космическая промышленность . Сущность изобретения: диффузионную сварку осуществляют на узких участках. После этого зону сварки подвергают импульсной лазерной обработке (отжигу), а затем производят окончательные формовку и диффузионную сварку. Температуру отжига берут равной 0.85-0,95 от температуры сплава. 4 ил.

„„5Q„„1757823 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5115 ?? 23 ?? 20>

ГОСУДАРСТВЕННЬ!И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится. к области иэго- сплавов, по которому предварительно изготовления листовых конструкций из сверх- товленные поверхностей соединяют диффупластичных. сплавов методом зионной сваркой по отдельным участкам, диффузионной сварки и формирования и далее производят формовку свободных от может быть использова: о B машинострои- соединения участков листов. тельной, авиационйой и космической про- Недостаткомэтогоспособаявляетсято, мышленности.. . что при формовке напряжения в местах

Известен способ диффузионной сварки сварки могут превышать прочность диффулистовых алюминиевых конструкций. По зионныхсоединений,всвяэисчемсоединеэтому способу на одну из соединяемых no-" ния разрушаются. верхностей алюминиевого сплава наносят . Целью изобретения является улучшепокрытие меди. Соединяемые детали сдав- ние качества конструкций за счет повышеливают, йагревают до температуры 500- ния прочности диффузионныхсоединений.

5600С,делаютизотермическую-выдержкуи Поставленнаяцельдостигаетсятем,что охлаждают. Прочность таких соединений после диффузионной сварки по отдельным недостаточна для последующего формова- участкам производят импульсный отжиг сония в режиме сверхпластичности, т.к. прй единенных участков сканированием лучом этом может происходить расслоение соеди- лазера, причем температуру отжига берут нения и разрыв. равной 0,85-0,95 от температуры плавления

Наиболее близок к заявляемому способ, сплава, после чего проводят окончательную изготовления конструкций из алюминиевых формовку и диффузионную сварку.

1 (21) 4913437/08 (22) 20.11.90 (46) 30;08.92, Бюл. М 32 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) В.Н. Чудин, А,В. Сеогеев, 0;l0. Кириллов и M.М. Якункин (56) Патент США М 4483478, кл. В 23 К 31/02, 1978. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЙСТОВЫХ

КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ

СПЛАВОВ (57) Использование: машиностроительная, авиационная и космическая промышленность. Сущность изобретения: диффузионную сварку осуществляют на узких участках.

После этого зону сварки подвергают импульсной лазерной обработке (отжигу), а затем производят окончательные формовку и диффузионную сварку. Температуру отжига берут равной 0,85-0;95 от температуры сплава. 4 ил.

1757823

На фиг. 1 изображены листы заполнителя и нижней обшивки в штампах перед сверхплатическим деформированием в момент диффузионной сварки с нижней обшивкой; на фиг. 2 — заполнитель и нижняя обшивка в процессе предварительного сверхпластического деформирования эа" полнителя; на фиг. 3 — заполнитель и нижняя обшивка в процессе импульсного отжига Сбединенных участков сканированием лучом"Лазера; на фиг. 4: — калибровка заполните@ с одновременной диффузионной сваркой с верхней обшивкой с получением готовой конструкции, Способ заключается в следующем.:

Поверхности листовых заготовок заполнителя 1 и нижней обшивки 2 из алюминиевых сплавов подвергают травлению в

10-20 растворе щелочи КОН (или NaOH), осветляют концентрированной азотной кислотой, промывают дистиллированной водой, просушивают. На одну из соединяемых поверхностей наноСят вакуумное покрытие меди толщиной до 1,0 мкм. Размещают листы заполнителя 1 и нижней обшивки 2 в штампе 3. Штамп устанавливают в камеру диффузионной сварки (не показано), Вакуумируют камеру и герметизируют пакет из заполнителя 1 и нижней обшивки 2 по контуру зубом, за счет сжатия штампа 3 (фиг, 1).

Нагревают листы до температуры

490...520 С, сдавливают по соединяемым участкам 4 шириной до 3 мм с усилителем, обеспечивающим давление 2...5 МПа (фиг.

1). Делают изотермическую выдержку в течение 20...40 минут и производят диффузионную сварку по этим участкам. Между листами заполнителя 1 и нижней обшивки 2 подают газ, производят предварительную формовку заполнителя 1 при температуре сверхпластичности алюминиевого сплава и давлении газа 5...15 МПа {фиг. 2). Охлаждают соединенные по участкам 4 листы заполнителя 1 и ни)кней обшивки 2 до температуры 30...50 С и извлекают из камеры.

Затем производят импульсный отжиг соединенных участков 4 сканированием лучом лазера диаметром (шириной) 1,0...1,5 мм (фиг. 3). Температура отжига 560...640ОС, т.е. в интервале 0,85 — 0,95 температуры плавления. Нарушение этого температурного режима отрицательно сказывается на качестве сварки, т.к. или недостаточно активизирует атомы для процесса диффузии или вызывает оплавление и пережог зоны сварки. Сканирование луча производится по диффуэионно сваренным участкам

4, представляющим собой ребра создаваемой конструкции, Заданное температурное воздействие луча лазера производится только на центральную зону сваренных участков 4; по краям температура существенно меньше, а формируемые участки 5 заполни5 теля 1 подвергаются нагреву до температур, ниже характеристик для выбранного сплава температур проявления сверхпластических свойств,.

Воздействие луча лазера приводит к ин10 тенсификации диффузионных процессов на контактной границе сварки, т,е. участков

4, граница -перестает существовать как структурная единица, соединение равнопрочна основному материалу. В то же время не происходит потери сверхпластических свойств участков 5 листа, не подвергавшихся на этой стадии диффузионной сварке

Помещают повторно пакет из сваренных листов заполнителя 1 и нижней обшивки 2 ц камеру, нагревают и производят окончательную формовку (калибровку) с одновременным диффузионным соединением

20 с листом верхней обшивки 6. Охлаждают штамп и извлекают готовую ячеистую конструкцию (фиг. 4), Изготовлены ячеистые конструкции из

25 алюминиевого сплава 01570.

Поверхность листовых заготовок травили в 15 растворе МаОН, осветляли азотной кислотой, промывали дистиллированной водой и просушивали. На одну из соединяе30 мых поверхностей наносили вакуумное покрытие меди толщиной от 0,3 до 0,1 мкм

Размещали листовые заготовки в .штампе.

Нагревали штамп с листовыми заготовками в вакууме 10 Па до температуры 500 С и

35 сдавливали давлением 3 МПа по соединительным участкам (ребрам) шириной 3 мм.

Изотермическая выдержка при этом — 30 минут. Осуществляли предварительную формовку при температуре 470 С давлени40 ем газа 7,5 МПа. После охлаждения штампа с заготовками до температуры 40 С послед50. Помещали повторно пакет заготовок в штамп и камеру, нагревали до температуры

470ОC и калибровали газом до полного формирования конструкции.

Испытания показали, что прочность при

55 испытании на растяжение диффузионных соединений составляет 280 МПа. По способу, взятому за прототип, прочность равна

210 МПа.

we извлекали из камеры.

Импульсный отжиг производили путем сканирования лучом лазера диаметром пят- .

45 на нагрева 1,2 мм со скоростью 350 ммl мин, работающего в периодическом импульсном режиме. Температура в пятне нагрева

570 С..

1757823

Формула изобретения

Способ изготовления листовых конструкций из алюминиевых сплавов, при котором осуществляют диффузионную сварку на 5 отдельных участках листов и формовку газом в режиме сверхпластичности, о т л и ч а-ю шийся тем, что, с целью повышения качества конструкции, после диффузионной .сварки на сваренных участках импульсный отжиг осуществляют сканированием лучом лазера по их центральнОй зоне при температуре, равной 0,85-0,95 температуры плавления сплава, после чего проводят повторные формовку и диффузионную сварку.

1757823

Щ Ч AR38P3, Составитель А.Медведев

Техред M.Ìîðãåíòàë

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

Редактор Корректор Н,Гунько

Заказ 2960 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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