ЗАГОТОВКА СЛОИСТОЙ ТОНКОСТЕННОЙ СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к диффузионной сварке слоистых тонкостенных конструкций, преимущественно из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей большой протяженностью с развитой поверхностью контактирования, например, сотовых панелей, теплообменников и т.п.
Известна заготовка для' изготовления слоистых тонкостенных конструкций диффузионной сваркой, состоящая из обшивок и заполнителя с профилированными полостями, которые заполнены технологическими вкладышами. Вкладыши исключают возможную потерю устойчивости свариваемых элементов заготовки в процессе диффузионной сварки («Технологические основы сварки и пайки в авиастроении», учебник для вузов под общ. ред. В.А.Фролова - М.: Интермет Инжиниринг; 2002, с.226-228, прототип).
Необходимость демонтажа или удаления химическим травлением технологических вкладышей в известной заготовке не только усложняет технологический процесс изготовления деталей, но и отрицательно сказывается на их качестве и ограничивает номенклатуру.
Задача полезной модели - повысить устойчивость конструкции заготовки при сварке с высокоинтенсивным силовым воздействием и упростить технологический процесс изготовления деталей.
Технический результат от использования полезной модели -снижение непроизводительных затрат при изготовлении сварных конструкций и повышение их качества.
Технический результат достигается тем, что в заготовке слоистой тонкостенной сварной конструкции, преимущественно из титановых сплавов, состоящей из обшивок и заключенного между ними заполнителя с профилированными полостями, обшивки содержат дополнительный слой, образующий наружную поверхность, и выполненный из материала, скорость ползучести которого в условиях диффузионной сварки на 2-4 порядка меньше, чем у материала обшивок, а его толщина выбирается соответственно равной (0,5 - 0,001) толщины обшивки.
Благодаря введению, расположению и выбору материала дополнительного слоя повышается сопротивление ползучести обшивок, позволяющее сохранить устойчивость заявляемой конструкции заготовки в условиях приложения внешнего сжимающего давления при высоких температурах диффузионной сварки. Выбор толщины дополнительного слоя обеспечивает получение прогиба на неподкрепленных участках оболочки в допустимых пределах.
На чертеже изображен общий вид заготовки сотовой конструкции (продольный разрез).
Заготовка состоит из заполнителя 1 с профилированными полостями 2, заключенного между несущими обшивками 3. Наружные поверхности обшивок 3 образованы дополнительными слоями 4, выполненными из материала, скорость ползучести ε которого в условиях диффузионной сварки меньше, чем у материала обшивок на (2-4) порядка. Слои 4 имеют толщину h, равную (0,5-0,001) толщины Н соответствующих обшивок 3.
-4
-1
В таблице приведены примеры выбора материала и толщины дополнительного слоя в заготовке сотовой конструкции с геометрическими параметрами заполнителя δ/d=0,01 при δ=0,3 мм (δ- толщина материала, d-диаметр окружности, вписанной в поперечное сечение полости) и обшивкой толщиной Н=1 мм из листового титанового сплава ОТ4 с исходной равноосной мелкозернистой структурой, у которого при температуре сварки конструции 900°С и давлении Р=2,45 МПа, скорость ползучести ε=10с.
Таблица
Материал дополнительного слоя
Сплав ОТ4 с исходной крупнозернистой пластинчатой структурой с видимыми границами β-зерен
Сплав ВТ20 с исходной пластинчатой структурой
Покрытие нитрида титана,TIN
Характеристики
Скорость ползучести (ε) при температуре сварки, (c<sup>-1</sup>)
10<sup>-6</sup>
10<sup>-7</sup>
10<sup>-8</sup>
Толщина h, (мм)
0,5
0,21
0,001
Относительная деформация неподкрепленных участков, (%)
4,1
4,5
8,1
Дополнительные слои 4 в процессе диффузионной сварки воспринимают сварочное давление, оказывают сопротивление высокотемпературным деформациям и препятствуют потере устойчивости в виде недопустимых прогибов неподкрепленных участков обшивок 3 над полостями 2 заполнителя 1. В зонах контактирования заполнителя 1 с внутренней поверхностью обшивок 3 осуществляется сварка, при этом исходные свойства материала обшивок сохраняются.