Способ подготовки свариваемыхкромок многослойных композиционныхматериалов

Способ подготовки свариваемыхкромок многослойных композиционныхматериалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социапистиче сник

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)841869 (5l)M. Кд.

В 23 К 33/00

В 23 К 9/02 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 13,08. 79(21) 2808548/25-27 с присоединением заявки М— (23) П риоритет

3ееударстеаиимй комитет

СССР

Опубликовано 30.06,81, бюллетень J% 24 до делам изобретений и открытий (53) УДК621,791,,75(088.8) jl,ата опубликования описания 30. 06. 8! (72) Авторы изобретения

В, И, Михайлов, Л, Н, Стогниенко и И, С, Ф (71) Заявитель

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в различных отраслях техники, связанных с изготовлением сварных конструкций из композиционных материалов.

Известен способ подготовки сварива5 емых кромок многослойных композиционных материалов, состоящий в том, что, с целью выполнения сварного соединения композиционного материала состоящего

t !

О из чередующихся слоев титана и алюминия, со стыкуемых кромок удаляются слои алюминия на глубину h=-1,2-1,5 от толщины слоя, а полученные углубления заплавляются с помощью электро-, дуговой сварки титаном (1).

Однако в этом способе выборка с кромки всех слоев одного из металлов (в данном случае алюминия) является довольно сложной и трудоемной операцией (механический способ с последующим травлением), При заплавлении углублений взаимодействие жидкого титана с аУпоминием приводит к образованию ру интерметаллидов рые резко снижают пластические свойства и работоспособность композиционного материала, Цель изобретения — получение качественных и работоспособных сварных соединений композиционных материалов, Указанная цель достигается тем, что слои одного из металлов выполняют короче, дополняют до требуемого размера полосами из металла смежных слоев, выполняют скосы на стыкуемых кромках и сваривают их плавлением.

На фиг. 1 представлена подготовка кромок для стыкового соединения, на фиг. 2 - соединение со щелевой разделкой; на фиг. 3 — тавровое соединение.

Слои одного из металлов (фиг, 1) используемых в композите, выполняют в районе свариМаемых кромок короче на заданную величину 3 и дополняют до требуемого размера полосами-вставками из металла (сплава) смежных слоев (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ CBAPHBAEHb!X КРОМОК МНОГОС11ОЙНь1Х

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

841

4, при этом поверхностные слой 1 металла, чередующиеся с укороченными слоями 2,"а также полосы-вставки 4 выполняют из однородного свариваемого плавлением металла. Скосы на полосах5 вставках и укороченных слоях обрабатывают под углом %=30-45ои стыкают без зазоров, Ширина полос-вставок определяется в каждом конкретном случае в зависимости от предусматрива- lp емого метода сварки (ручная, автоматическая, электрошлаковая, электронно лучевая и т,д,) и способа разделения кромок (без скоса, со скосом, с ломаным скосом и т,д.) с учетом величины зоны влияния термического цикла сварки, но не менее 10 мм.

Отдельные слои композита и полосывставки собирают в пакет, торцы пакета плотно сжимают и фиксируют с помощью 2О прихваток или оплавлением, а затем все слои сваривают давлением одним из способов, применяемых для изготовления слоистых композиционных материалов (прокаткой, взрывом, диффузионной свар-25 кой в вакууме и т,п,), исключающим неметаллические прослойки (например клей), Качественному выполнению соединения в районе стыков полос-вставок и укороченных слоев способствуют 30 выполняемые на кромках скосы, позволяющие передать внешнее давление при изготбвлении композиционного материала на свариваемые кромки, Получается композиционный материал с однород-д ными свариваемыми кромками, прочностные свойства которых соответствуют или свойствам матрицы, или свойствам упрочнителя и могут быть выше или ниже прочностных свойств композицион- аО ного матерйала.

В процессе производства сварных конструкций однородные свариваемые кромки композиционного материала обрабатывают в соответствии с нормалями 45 для применяемого способа сварки, собирают под сварку и сваривают плав лением, получают сварные соединения, равнопрочные основному (композииционноМу) материалу, обладающие высокими пла- 5р стическими свойствами.

Равнопрочность сварных соединений композиционного материала, получаемых по предлагаемому способу, дости-: гается в зависимости от применяемого 55 способа сварки различными факторами, например эффектом контактного упрочнения при ручной щелевой сварке или

869 4 фактором механической однородности металла шва и металла свариваемых кромок как при ручной сварке, так и при автоматической или электроннолучевой сварке и прочих в случае, если металл свариваемых кромок более прочный, чем композиционный материал (металл упрочнителя); выйолнением усилия шва, перекрывающего ширину полосвставок в случае, если металл свариваемых кромок менее прочный, чем композиционный материал (металл матрицы) и т,д.

Пример 1, 17-слойный композиционный материал толщиной 34 мм, состоящий из 8 слоев матрицы (алюминиевого сплава В48-4 толщиной 2,5 мм) и

9 слоев упрочнителя (титанового сплава

ВТ-6С толщиной 1,5 MM), необходимо подготовить в виде свариваемых листов для соединений с щелевой разделкой под ручную аргоно-дуговую сварку (фиг, 2) .

Учитывая, что на торцовку кромок листов композиционного материала при механической обработке следует предусмотреть припуск по контуру листа до 5 мм на сторону, и что критическая (по отношению к алюминию) величина зоны термического влияния при ручной аргоно-дуговой сварке сплава

ВТ-6С и свариваемой толщине 34 мм не будет превышать 10 мм, ширина полосвставок определяется равной 15 мм, Подставку свариваемых кромок данного композиционного материала по предлагаемому способу выполняют посредством полос-вставок из материала упрочнителя, Слои композиционного материала набирают в последовательном чередовании: лист упрочнителя из сплава ВТ-6С, лист матрицы из сплава В48-4 плюс полосывставки из сплава ВТ-6С, при этом листы матрицы по сравниваемому конту1ру выполняют короче листов упрочнителя на ширину полос-вставок, т,е. на 15мм.

На листах матрицы и полосах-вставках по стыкуемым кромкам выполняют скосы .

О под углом 45. Далее выбранный пакет по контуру сплавляют с помощью аргоно-дуговой сварки неплавящимся : вольфрамовым электродом без присадки, затем все слои сваривают между собой диффузионной сваркой. Полученные таким образом листы композиционного металла торцуют с целью окончательной подготовки кромок под сварку, териалов, при котором кромки в месте сварки выполняют из однородного свариваемого матерна)та, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения качественных и работоспособных соединений, при изготовлении композиционного материала слои одного из металлов выполняются короче, дополняют до тре-. буемого .размера полосами .иэ металла смежных слоев, выполняют скосы на стыкуемых кромках и сваривают их плавлением.

Источники информации, 1 принятые во внимание. при .экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 523771, кл, В 23 К 9/02, 1975 (прототип), 5 84186

Сварку листов композиционного металла толщиной 34 мм выполняют по обычной технологии для щелевой сварки титановых сплавов.

Пример 2, Композиционный мате- риал такого же строения, как в примере -1, толщиной 34 мм необходимо подготовить в виде листов, свариваемых притыканием (в тавровых соединениях) с К-образной разделкой, !О

Ширина полос-вставок в данном случае определяется суммарной величиной, необходимой для торцовки кромок (до

5 мм), скоса кромок на уголь =50 (до

20 мм) и величиной зоны термического влияния (до 10 мм), что составляет не менее 35 мм (фиг. 3).

Порядок набора слоев и технология получения композиционного материала с однородными кромками под сварку ро аналогична описанному в предыдущем

/ примере. По получении композиционных листов свариваемые кромки торцуются и обрабатываются под К-образную разделку. Ручная аргоно-дуговая сварка рЗ выполняется по технологии, принятой для титановых сплавов, 9 6

Предлагаемый способ подготовки свариваемых кромок позволяет применять многослойные композиционные материалы в корпусных конструкциях с получением высококачественных и работоспособных сварных соединений.

Формула изобретения

Способ подготовки свариваемых кромок многослойных композиционных ма841869

Составитель А, Гаврилов

Редактор К, Пембак Техред А. Савка

Корректор Н.Швыдкая

Подписное

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 4948/13 Тираж 1148

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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