Способ изготовления многослойной ячеистой конструкции

Способ изготовления многослойной ячеистой конструкции

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для изготовления сложнопрофильных конструкций типа ячеистых панелей из материалов, способных к сверхпластической деформации, преимущественно титановых сплавов. Листовые заготовки наполнителя из титанового сплава соединяют сварными швами по заданному рисунку. Полости между ними герметизируют и размещают их между листовыми заготовками обшивки. Производят формовку регулируемым давлением рабочей среды и твердофазное соединение. Изготовление конструкции осуществляют в два этапа в интервале температур Т₁ - Т_п.п., где Т₁ - температура в пределах температуры старения закаленных титановых сплавов, Т_п.п. - температура полного полиморфного превращения титанового сплава. На первом этапе осуществляют формовку до получения полуфабриката со сформированными ячейками с образованием физического контакта между соединяемыми поверхностями листовых заготовок. На втором этапе производят деформирование полуфабриката со степенью деформации соединенных листовых заготовок. Способ позволяет повысить качество твердофазного соединения при оптимальных экономических затратах для его обеспечения. 27 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и сварки давлением. Предназначено для изготовления сложнопрофильных конструкций типа ячеистых панелей из материалов, способных к сверхпластической (СП) деформации, преимущественно титановых сплавов. Данный способ позволяет получать конструкции ответственного назначения: крыльевые и корпусные узлы, перегородки, стенки, люки, ребра, балки, сложные оболочки, баки, сосуды давления, лопатки авиадвигателя. Изделия, получаемые по данному способу, находят применение в таких отраслях машиностроения как аэрокосмическая, автомобилестроение, нефтехимическая, судостроение, транспорт, строительство и т.д.

Известен способ изготовления многослойной ячеистой конструкции из титановых сплавов, способных к сверхпластической деформации [1] (прототип). По данному способу две листовые заготовки наполнителя соединяют между собой прерывистыми или непрерывными сварными швами по заданному рисунку, полость между заготовками герметизируют с установкой трубопроводов подачи рабочей среды и размещают в штампе между листовыми заготовками обшивки. После нагрева штампа до температуры 927^oC осуществляют формовку подачей рабочей среды в полость между листовыми заготовками наполнителя. Условия сверхпластичности соблюдаются за счет осуществления формовки при определенной температуре и скорости деформации, обеспечиваемой регулируемым давлением P = f( ), где - время формовки. Под воздействием давления рабочей среды из листовых заготовок наполнителя образуются ячейки, форма которых определяется рисунком сварных швов и расстоянием между листовыми заготовками обшивки. В процессе формовки ячейки, вступая в контакт друг с другом и с листовыми заготовками обшивки, образуют твердофазное соединение, что приводит к получению монолитной ячеистой конструкции.

Таким образом, процесс образования твердофазного соединения совмещается с процессом сверхпластической формовки. При этом температуру формовки выбирают из условия обеспечения стандартной диффузионной сварки, составляющей 0.6...0.8 T_пл используемого титанового сплава, где T_пл - температура плавления в градусах по Кельвину. Давление рабочей среды (газа) по окончании формовки доводят до значений, требуемых для образования твердофазного соединения, и осуществляют выдержку под давлением при температуре процесса в течение длительного времени. Последнее значительно изменяет исходные свойства материала и ухудшает его усталостные характеристики. При этом за счет увеличения энергозатрат снижается экономичность процесса.

Известен также способ [2], который отличается от [1] тем, что осуществляют формовку листовых заготовок обшивки. После того как они примут форму штампа проводят, как и в первом случае, формовку листовых заготовок наполнителя.

Получаемые многослойные ячеистые конструкции имеют твердофазное соединение значительной протяженности. Эксплуатационные свойства таких конструкций во многом определяются качеством твердофазного соединения, которое может иметь в зоне своего формирования многочисленные и трудновыявляемые методами неразрушающего контроля дефекты, такие как цепочки микропор и макронесплошности, плоские границы раздела, наличие оксидной пленки и т.д. Объясняется это тем, что при сверхпластической формовке листовой заготовки на ее поверхности образуется деформационный рельеф. Причем величина шероховатости поверхности, вызванная рельефом, не зависит от шероховатости шлифованной или полированной поверхности исходных заготовок. Анализ твердофазных соединений, имеющих вышеуказанные дефекты после таких операций как отжиг, отжиг под давлением, показал, что устранение подобных дефектов за счет диффузионного массопереноса или деформационной ползучести представляется практически неэффективным.

Задача изобретения - повышение качества твердофазного соединения при оптимальных экономических затратах для его обеспечения.

Дополнительной задачей является расширение технологических возможностей способа. Другой дополнительной задачей является дальнейшее повышение качества твердофазного соединения.

Поставленная задача решается способом изготовления многослойной ячеистой конструкции из способных к сверхпластической деформации материалов, включающим соединение листовых заготовок наполнителя, выполненных из титанового сплава, сварными швами по заданному рисунку и герметизацию полости между ними, размещение их между листовыми заготовками обшивки, формовку рабочей средой под регулируемым давлением и твердофазное соединение, отличающимся тем, что изготовление осуществляют по меньшей мере в два этапа в интервале температур T₁ - T_пл, где T₁ - температура в пределах температуры старения закаленных титановых сплавов, ^oC, T_пл - температура полного полиморфного превращения титанового сплава, ^oC, причем на первом этапе осуществляют формовку до получения полуфабриката со сформированными ячейками с образованием, по крайней мере, физического контакта между соединяемыми поверхностями листовых заготовок, а на втором этапе производят деформирование полуфабриката со степенью деформации соединенных листовых заготовок, при этом размер зерен в листовых заготовках наполнителя и/или обшивки и температурные интервалы каждого этапа выбирают из условия _min, где _min - минимальная степень деформации, %, необходимая для реализации зернограничного проскальзывания в зоне соединения.

Поставленная задача решается также, если: температура Ti составляет 550^oC; для изготовления конструкции высотой H >> h_min, где h_min = S_o + 4 , S_o - суммарная толщина листовых заготовок, мм, - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, мм, на втором этапе деформирование осуществляют рабочей средой, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката до получения конструкции, при этом выбирают листовые заготовки наполнителя с размером зерен d 1 мкм, первый этап осуществляют в интервале температур T₁ - (T₁+150^oC), а второй - (T₁+200^oC) - T_п.п.; для изготовления конструкции высотой H >> h_min, где h_min = S_o + 4 , S_o - суммарная толщина листовых заготовок, мм, - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, мм, на втором этапе деформирование осуществляют рабочей средой, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката до получения конструкции, при этом выбирают листовые заготовки наполнителя с размером зерен d около 5 мкм, первый этап осуществляют в интервале температур (T₁+150^oC) - (T₁+250^oC), а второй - (T₁+300^oC) - T_п.п.; для изготовления конструкции высотой H > h_min, где h_min = S_o + 4 , S_o - суммарная толщина листовых заготовок, мм, - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, мм, на втором этапе деформирование осуществляют рабочей средой, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката до получения конструкции, при этом выбирают листовые заготовки наполнителя с размером зерен d 1 мкм, первый этап осуществляют в интервале температур T₁...(T₁+200^oC), а второй - (T₁+250^oC)...T_п.п.; для изготовления конструкции высотой H > h_min, где h_min = S_o + 4 , S_o - суммарная толщина листовых заготовок, мм, - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, мм, на втором этапе деформирование осуществляют рабочей средой, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката до получения конструкции, при этом выбирают листовые заготовки наполнителя с размером зерен d около 5 мкм, первый этап осуществляют в интервале температур (T₁+150^oC) - (T₁+250^oC), а второй - (T₁+350^oC) - T_п.п.; при изготовлении конструкции с выпуклой поверхностью полуфабрикат выполняют с плоской поверхностью; при изготовлении полуфабриката высотой, равной высоте конструкции, на втором этапе производят деформирование соединенных в процессе формовки листовых заготовок посредством приложения внешней растягивающей нагрузки со степенью деформации = 3 - 5% в интервале температур (T₁+350^oC) - T_п.п., при этом выбирают листовые заготовки наполнителя с размером зерен d 1 мкм, а на первом этапе осуществляют формовку в интервале температур (T₁+175^oC)... (T₁+250^oC); при изготовлении цилиндрической конструкции с продольными ребрами жесткости внешнюю растягивающую нагрузку прикладывают по противоположным сторонам полуфабриката с направлением ее действия, совпадающим с направлением ребер; используют листовые заготовки обшивки из интерметаллида титана с размером зерен d 5 мкм, при этом выбирают листовые заготовки наполнителя с размером зерен d 1 мкм, на первом этапе формуют листовые заготовки наполнителя в интервале температур T₁ - (T₁+200^oC), а на втором - (T₁+350^oC) - T_п.п.; используют листовые заготовки обшивки из жаропрочного титанового сплава, при этом выбирают листовые заготовки наполнителя с размером зерен d 1 мкм, на первом этапе формуют листовые заготовки наполнителя в интервале температур T₁ - (T₁+200^oC), а на втором - (T₁+350^oC) - T_п.п.; используют листовые заготовки обшивки с пластинчатым типом микроструктуры, при этом выбирают листовые заготовки наполнителя с размером зерен d 1 мкм, на первом этапе формуют листовые заготовки наполнителя в интервале температур T₁ -(T₁+200^oC), а на втором - (T₁+350^oC) - T_п.п.; используют листовые заготовки обшивки с размером зерен, превышающим на порядок размер зерен в листовых заготовках наполнителя; листовые заготовки наполнителя соединяют сварными швами с образованием литой зоны величиной не более 0,7 толщины листовой заготовки наполнителя; температуру на втором этапе циклически изменяют на величину , где выбирают 50 - 100^oC; осуществляют понижение температуры посредством охлаждения рабочей средой, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката; соединяемые поверхности листовых заготовок предварительно подвергают холодной деформации со степенью, обеспечивающей наклеп на глубину не менее 2d, где d - размер зерен в листовой заготовке, мкм; соединяемые поверхности листовых заготовок предварительно обрабатывают с созданием рельефа высотой около 0,1 мм, при этом листовую заготовку берут с размером зерен d 1 мкм; площадь листовых заготовок выбирают с учетом образования технологической зоны, листовые заготовки наполнителя соединяют сварными швами по заданному рисунку по всей площади, затем осуществляют герметизацию пакета листовых заготовок обшивки и наполнителя, при этом на первом этапе осуществляют формовку листовых заготовок обшивки и наполнителя с образованием технологической зоны высотой h^*, выбираемой из условия S_o<h^{<S_{+2 где So - суммарная толщина листовых заготовок, мм; - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, мм; площадь листовых заготовок выбирают с учетом образования технологической зоны, листовые заготовки наполнителя соединяют сварными швами по заданному рисунку, пересекающими границу технологической зоны, по которой листовые заготовки наполнителя соединяют граничным сварным швом, затем осуществляют герметизацию пакета листовых заготовок обшивки и наполнителя, при этом на первом этапе на первом переходе формуют листовые заготовки обшивки с образованием в технологической зоне полости, а на втором переходе формуют листовые заготовки наполнителя, при соблюдении условия So < h** < So + 4 , где h** - высота технологической зоны по контуру расположения граничного шва в наполнителе, мм, So - суммарная толщина листовых заготовок, мм, - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, мм; одновременно рабочую среду подают в полости между листовыми заготовками наполнителя и в полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя с созданием перепада давления в указанных полостях, соответствующего одновременной формовке листовых заготовок наполнителя и обшивки; осуществляют регламентированный отвод рабочей среды из полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя; первый этап изготовления конструкции осуществляют за три перехода, причем на первом переходе полость между листовыми заготовками обшивки и наполнителя вакуумируют, рабочую среду подают с созданием давления в полости между листовыми заготовками наполнителя, на втором переходе рабочую среду подают с созданием давления в полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя при сохранении давления рабочей среды в полости между листовыми заготовками наполнителя; рабочую среду подают в полость между листовыми заготовками наполнителя с обеспечением скорости деформации листовых заготовок на один или два порядка выше скорости сверхпластической деформации до получения в любом из нормальных сечений формируемого полуфабриката длины листовой заготовки обшивки равной длине по образующей полости полуматрицы в этом же сечении; на одном из переходов первого этапа осуществляют формовку листовых заготовок наполнителя подачей рабочей среды в полость между ними, на последующем переходе рабочую среду подают с созданием давления с внешней стороны листовых заготовок обшивки при сохранении давления рабочей среды в полости между листовыми заготовками наполнителя; на первом переходе первого этапа осуществляют формовку листовых заготовок наполнителя подачей рабочей среды в полость между ними до получения в угловых зонах ячеек радиуса R>, где - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, мм, на втором переходе давление рабочей среды создают с внешней стороны листовых заготовок обшивки при сохранении давления рабочей среды в полости между листовыми заготовками наполнителя, на третьем переходе продолжают формовку листовых заготовок наполнителя подачей рабочей среды в полость между ними; листовые заготовки обшивки выбирают с размером зерен меньше размера зерен в листовых заготовках наполнителя.}}

при изготовлении четырехслойной конструкции листовую заготовку обшивки сгибают пополам, а место сгиба используют для получения элемента поверхности изготавливаемой конструкции.

Приведем доказательства и обоснования необходимости и достаточности признаков предлагаемого способа для решения поставленной задачи.

При сверхпластической формовке многослойной ячеистой конструкции твердофазное соединение между листовыми заготовками образуется в определенной последовательности. Первоначальный контакт возникает в центральной части ячейки в точке соприкосновения купола, отформованного из листовой заготовки наполнителя, с листовой заготовкой обшивки. В процессе формовки площадь контакта увеличивается в направлении к угловым зонам ячейки. В самый последний момент контакт образуется в угловых зонах ячейки. Другой особенностью формовки ячеистых конструкций является то, что в направлении от центра к угловым зонам ячеек, схема напряженно-деформированного состояния постепенно приближается к одноосной, а степень деформации зон соединения стремится к нулю. Образование твердофазного соединения принято рассматривать, как процесс, протекающий в три стадии: физический контакт, активация поверхности и объемное взаимодействие. Поскольку условия образования твердофазного соединения на различных участках ячеистой конструкции не одинаковы, в готовой конструкции присутствуют области, в которых образование твердофазного соединения осталось незавершенным. Как было отмечено выше, в известных решениях контролируется только процесс формовки из условия обеспечения сверхпластической деформации листовых заготовок. При этом в процессе формирования твердофазного соединения его различные участки подвергаются неконтролируемой деформации.

Известно, что твердофазное соединение заготовок из сверхпластичных материалов, полученное при СП деформации, может достигать прочности на уровне основного материала. Качество соединения зависит от степени деформации, размера зерен и температуры. При этом образование качественного твердофазного соединения главным образом определяется развитием зернограничного проскальзывания (ЗГП), являющегося основным механизмом СП деформации. Экспериментальные результаты показывают, что в результате ЗГП происходит увеличение интенсивности диффузионных потоков, активация поверхности, ее освобождение от оксидной пленки, искривление границы раздела, зеренное заполнение пор и исчезновение последних в зоне соединения. Причем для получения качественного соединения заготовок достаточно, чтобы интенсивное развитие ЗГП происходило в одной из соединяемых заготовок.

При создании изобретения было установлено, что в процессе формовки на поверхности заготовки за счет ЗГП происходит ее активация и образование микрорельефа (шероховатости). В процессе формирования твердофазного соединения созданный микрорельеф обусловливает интенсивность протекания единичных актов ЗГП, в результате которых происходит устранение дефектов соединения. Последнее достигается при определенных значениях степени деформации соединенных заготовок и зависит от размера зерен. Однако из-за особенностей формовки ячеистых конструкций необходимая деформация за счет ЗГП на всех участках соединения отсутствует.

Сущность изобретения заключается в том, что полученное в результате формовки твердофазное соединение подвергают контролируемой деформации, которая обеспечивает устранение дефектов соединения за счет ЗГП. Это достигается разделением стадий процесса получения твердофазного соединения путем изготовления конструкции за несколько этапов. Формовку осуществляют до получения полуфабриката со сформированными ячейками с образованием, по крайней мере, физического контакта между соединяемыми поверхностями листовых заготовок. При этом сформированной ячейкой полуфабриката является ячейка, радиус в угловой зоне которой соответствует заданному в ячейке готовой конструкции. Обычно радиус задают равным предельному радиусу формовки. На одном из последующих этапов осуществляют деформирование соединенных в процессе формовки листовых заготовок со степенью деформации >_min, где _min - минимальная степень деформации, %, необходимая для реализации зернограничного проскальзывания в зоне соединения. Необходимым условием при этом является выбор размера зерен в листовых заготовках и температурных интервалов этапов. Предложен широкий температурный интервал ₁ - T_п.п.. Нижний предел соответствует пороговой температуре, при которой возможна диффузионная аккомодация ЗГП, а следовательно, и возможность осуществления как сверхпластической формовки листовых заготовок, так и физического контакта между соединяющимися поверхностями листовых заготовок. Для титановых сплавов эта температура совпадает с температурой старения закаленных титановых сплавов. Выше температуры полного полиморфного превращения _п.п. происходит интенсивный рост зерен - фазы, приводящий к выходу титановых сплавов из сверхпластичного состояния.

При выборе листовых заготовок с субмикронным размером зерен формовка может быть осуществлена при значительно более низких температурах, чем в известных решениях [1, 2]. На первом этапе выбирают температуру, необходимую для образования физического контакта. На втором этапе выбирают температуру, достаточную для образования твердофазного соединения. Такое смещение по температуре позволяет сохранить определенную стабильность размера зерен, обеспечивающих интенсивное развитие ЗГП.

При >_min запас по степени деформации позволяет на втором этапе за счет интенсивного развития ЗГП завершить образование твердофазного соединения при меньшей степени активации соединяемой поверхности на первом этапе. При этом можно ослабить требования к размеру зерен в листовых заготовках или выбрать температуру, позволяющую осуществить на первом этапе образование только физического контакта.

При =_min листовые заготовки выбирают с размером зерен ближе к субмикронному, при этом первый этап осуществляют в температурном интервале, позволяющем осуществить, как активацию соединяющихся поверхностей листовых заготовок, так и сохранить размер зерен в заготовках для проведения деформации второго этапа за счет ЗГП.

Варьируя размерами зерен в листовых заготовках, температурными условиями деформирования и степенями деформации, можно осуществить изготовление многослойных ячеистых конструкций с гарантированно высоким качеством соединения при оптимальных экономических затратах для его обеспечения.

Таким образом, совокупность признаков изобретения, приведенная в независимом пункте формулы изобретения, позволяет решить поставленную задачу. Кроме этого, предложенные условия образования качественного твердофазного соединения, выбор размера зерен в исходных заготовках и температуры в широком интервале, а также разделение процессов формовки и образования твердофазного соединения, в качестве признаков изобретения, характеризуют последнее как техническое решение обладающее новизной и неочевидностью.

Сущность изобретения далее конкретизируется и дополняется следующим образом.

Температура T₁ для титановых сплавов составляет в среднем 550^oC.

При изготовлении конструкции высотой H на первом этапе осуществляют формовку рабочей средой под регулируемым давлением до получения полуфабриката со сформированными ячейками с образованием, по крайней мере, физического контакта между соединяемыми поверхностями листовых заготовок. По этим условиям теоретически нижний предел высоты полуфабриката ограничен значением минимальной высоты _min, определяемой из соотношения: h_min = S_o + 4 , где S_o - суммарная толщина листовых заготовок, мм, - предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, мм. Реальная высота полуфабриката зависит от дополнительных условий, таких как отсутствие утяжин, допустимое утонение ребер и т.д.

На втором этапе деформирование полуфабриката осуществляют рабочей средой, подаваемой в его внутреннюю полость до получения конструкции. Такой путь осуществления деформации на втором этапе представляется наиболее простым.

В зависимости от конкретной величины разности между высотой конструкции H и минимальной высотой полуфабриката h_min возможны варианты выбора размера зерен в листовых заготовках и температурных интервалов этапов деформирования: При H >> h_min, если в листовых заготовках размер зерен d 1 мкм, запас по степени деформации позволяет осуществить формовку при пониженной температуре. Более низкая температура позволяет ограничить рост зерен в целом, сохранить исходные свойства материала, повысить стойкость штампового инструмента, снизить его стоимость за счет использования более дешевых материалов, ограничиться использованием защитной атмосферы вместо глубокого вакуума.

При H >> h_min, если границы температурных интервалов первого и второго этапов сместить в область более высоких температур, это позволит использовать листовые заготовки с размером зерен d около 5 мкм, что соответствует структурному состоянию промышленного проката.

При H > h_min, в условиях ограниченной возможности использования деформационного фактора, для достижения эквивалентной степени активации соединяющихся поверхностей дополнительно используют температурный фактор. Если выбран размер зерен d 1 мкм, необходимым становится расширение температурного интервала первого этапа и повышение температуры второго этапа.

При H > h_min, если выбран размер зерен d около 5 мкм, это требует дальнейшего смещения границ температурных интервалов первого и второго этапов в область еще более высоких температур.

При изготовлении конструкции с выпуклой поверхностью полуфабрикат выполняют с плоской поверхностью, что предотвращает появление утяжин. При этом высота полуфабриката может быть выбрана близкой к теоретической, что обеспечит выполнение условия _min. При изготовлении конструкции высотой, равной высоте полуфабриката, деформацию на втором этапе невозможно осуществить по наиболее простой схеме. Рекомендуется произвести деформирование соединенных в процессе формовки листовых заготовок посредством приложения внешней растягивающей нагрузки. При такой схеме достаточны незначительные степени деформации, если выбран размер зерен d 1 мкм и формовку осуществляют при температурах обеспечивающих по крайней мере активацию соединяющихся поверхностей. Причем, чем меньшая степень деформации в указанном интервале может быть выбрана, тем более высокой выбирают температуру в указанных интервалах, как для первого, так и для второго этапа.

При изготовлении цилиндрической конструкции с продольными ребрами жесткости внешнюю растягивающую нагрузку рекомендуется прикладывать по противоположным сторонам полуфабриката.

В случае использования листовых заготовок обшивки из интерметаллида титана, из жаропрочного титанового сплава, из титанового сплава с пластинчатым типом микроструктуры, в зоне соединения возникает градиент концентрации по легирующим элементам, что интенсифицирует развитие ЗГП в зоне твердофазного соединения. Этот эффект значим, когда в листовых заготовках наполнителя зерен размер d 1 мкм. Рекомендуется при подготовке пакета листовые заготовки обшивки разнести. Кроме того, рекомендуется выбирать листовые заготовки из интерметаллида титана с размером зерен d 5 мкм. Указанные приемы расширяют технологические возможности способа и, как результат, - повышают эксплуатационные характеристики конструкции.

Выполнение сварных швов наполнителя с образованием литой зоны величиной не более 0,7 толщины листовой заготовки наполнителя позволяет повысить пластичность материала листовых заготовок на этом участке и уменьшить утонение ребер. Это важно при деформации полуфабриката на втором этапе.

Циклическое изменение температуры на втором этапе позволяет активизировать процесс ЗГП.

Понижение температуры наиболее оптимально осуществлять посредством охлаждения рабочей средой, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката.

Предварительный наклеп на глубину не менее 2d обеспечит в процессе формовки образование мелкозернистого слоя на поверхности листовых заготовок, что сделает возможным индивидуальное проскальзывание зерен, приводящее к образованию однородного микрорельефа и равномерному распределению очагов схватывания на соединяемых поверхностях.

Предварительное создание рельефа высотой около 0,1 мм обеспечит в процессе формовки локализацию ЗГП в приповерхностном слое.

Рекомендуется подвергать деформации и листовые заготовки обшивки. Это приводит к развитию ЗГП в материале обшивки, созданию поверхностного микрорельефа, способствует активизации поверхности листовых заготовок обшивки, что обеспечит условия для интенсивного протекания ЗГП в зоне соединения. Экономически целесообразно отвод рабочей среды из полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя осуществлять с помощью технологической зоны. Здесь возможны два случая, когда сварные швы, образующие рисунок наполнителя, проходят через технологическую зону и листовые заготовки наполнителя формуются в этой зоне, и когда существует граничный сварной шов, пересекающий швы, образующие рисунок наполнителя, и запрещающий формовку листовых заготовок наполнителя в технологической зоне. При выборе высоты технологической зоны учитывают предельный радиус формовки листовой заготовки наполнителя, в первом случае, чтобы обеспечить гарантированный отвод рабочей среды, а во втором случае, чтобы предотвратить разрыв листовой заготовки наполнителя. В последнем случае, использование граничного сварного шва улучшает условия отвода рабочей среды из полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя.

Перепад давления при одновременной подаче рабочей среды в полость между листовыми заготовками обшивки и наполнителя и в полость между листовыми заготовками наполнителя обеспечивает одновременную формовку листовых заготовок. В этом случае листовые заготовки наполнителя формуются в условиях противодавления, тормозящего развитие поверхностного микрорельефа. При этом характер микрорельефа и соответствующая ему шероховатость соединяющихся поверхностей листовых заготовок наполнителя и обшивки становятся соизмеримыми, что уменьшает размер образующихся микронесплошностей в зоне соединения.

Посредством регламентированного отвода рабочей среды из полости между листовыми заготовками обшивки и наполнителя можно создать прослойку рабочей среды между соединяемыми поверхностями листовых заготовок наполнителя и обшивки и, тем самым, целенаправленно обеспечить на первом этапе только достижение физического контакта. В результате выравниваются стартовые условия для образования соединения на втором этапе. Кроме того, уменьшается степень разнотолщинности в ячейках конструкции.

Прижим листовых заготовок обшивок к листовым заготовкам наполнителя путем вакуумирования полости между ними и их совместная формовка рабочей средой, подаваемой в полость между листовыми заготовками наполнителя, приводит к образованию криволинейной границы соединения. На втором этапе искривленная граница соединения способствует локализации деформации в зоне соединения за счет ЗГП. Время совместной формовки выбирается из условия избежания утяжин на поверхности полуфабриката.

Вышеуказанный эффект можно усилить использованием скоростей деформации выше скорости сверхпластической деформации за счет увеличения местного утонения.

Использование такого приема как подача рабочей среды с созданием давления с внешней стороны обшивки позволит осуществить деформацию листовой заготовки обшивки в полости, образованные листовыми заготовками наполнителя в угловых зонах ячеек. Это создает криволинейную границу соединения в угловых зонах ячеек.

Если вышеуказанный прием осуществить в момент получения в угловых зонах ячеек радиуса R >, то в процессе формовки листовых заготовок наполнителя до достижения предельного значения радиуса формовки уже на первом этапе в угловых зонах будет происходить дополнительная деформация соединенных листовых заготовок.

Выбор листовых заготовок обшивки с меньшим размером зерен обеспечит большую степень деформации соединяемых листовых заготовок и более полное заполнение полостей, образованных листовыми заготовками наполнителя в угловых зонах ячеек.

При изготовлении четырехслойной конструкции предлагается листовую заготовку обшивку сгибать пополам, а место сгиба использовать для получения элемента поверхности изготавливаемой конструкции, например, кромки лопатки. Такой прием, в отличие от получения кромки сваркой, расширяет технологические возможности изготовления и повышает эксплуатационные свойства конструкции.

Изобретение поясняется графическими материалами.

На фиг. 1 показана схема изготовления многослойной ячеистой конструкции: а) - начальное положение, б) - формовка листовых заготовок наполнителя, в) - полуфабрикат со сформированными ячейками, г) - деформирование полуфабриката, д). готовая конструкция.

На фиг. 2 показана схема изготовления многослойной ячеистой конструкции с формовкой листовых заготовок обшивки: а) - начальное положение, б)- формовка листовых заготовок обшивки, в) - формовка листовых заготовок наполнителя, г) - деформирование полуфабриката, д) - готовая конструкция.

На фиг. 3 показана схема выполнения технологической зоны: а) - положение листовых заготовок перед формовкой, б) - положение листовых заготовок после формовки, в) - разрез по A-A на фиг. 3б.

На фиг. 4 показана схема выполнения технологической зоны с граничным сварным швом.

На фиг. 5 показана схема установки листовых заготовок для формовки полуфабриката при изготовлении конструкции "корпус цилиндрический".

На фиг. 6 приведена схема деформирования полуфабриката внешней растягивающей нагрузкой при изготовлении конструкции "корпус цилиндрический".

На фиг. 7 показана угловая зона ячейки полуфабриката: а) - после подачи рабочей среды с созданием давления с внешней стороны обшивки, когда R = , б) - после подачи рабочей среды с созданием давления с внешней стороны обшивки, когда R > , в) - после завершения формовки листовых заготовок наполнителя, когда R = , г) - без подачи рабочей среды с внешней стороны обшивки.

На фиг. 8 показана схема установки пакета для формовки полуфабриката при изготовлении конструкции "крыло".

На фиг. 9 представлена фотография фрагмента конструкции "крыло".

На фиг. 10 представлена фотография фрагмента конструкции "панель плоская".

На фиг. 11 представлена фотография конструкции "корпус цилиндр