ЗАГОТОВКА ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ СЛОИСТОЙ ТОНКОСТЕННОЙ ТИТАНОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к диффузионной сварке и может быть использована при изготовлении крупногабаритных слоистых тонкостенных титановых конструкций из листового материала.
Известна го для диффузионной сварки, содержащая установленные друг на друга детали из разнородных металлов, на контактирующих поверхностях которых выполнены чередующиеся выступы и впадины. Детали установлены так, что выступы и впадины одной детали входят в соответствующие впадины и выступы другой детали (С.Н.Киселев и др. Соединение труб из разнородных металлов. М.: Машиностроение, 1981 г., с.108).
Недостатком известной заготовки является ее значительная объемная деформация при диффузионной сварке, что приводит к невозможности создания сварной конструкции с требуемой точностью осевых размеров.
Известна заготовка для диффузионной сварки, содержащая установленные одна на другую детали из разнородных металлов, на контактирующих поверхностях которых выполнены чередующиеся выступы (впадины) высотой (глубиной) 0,5-0,6 мм, при этом установлены детали с угловым смещением 20°-90° вершин выступов относительно друг друга (описание к патенту RU 2243872 МПК 7 В23К 20/14, опубликовано 10.01.2005).
Известная заготовка позволяет получить мелкогабаритные толстостенные изделия (кольца или диски) из разнородных металлов с прогнозируемыми осевыми размерами в условиях диффузионной сварки с высокоинтенсивным силовым воздействием на детали заготовки.
Задача полезной модели - создание заготовки из титановых тонколистовых листовых деталей для слоистой крупногабаритной сварной конструкции, позволяющей упростить оснастку и технологический процесс изготовления.
Техническим результатом настоящей полезной модели повышение интенсивности образования физического контакта в условиях сварки с низкоинтенсивным силовым воздействием.
Технический результат достигается тем, что в заготовке для диффузионной сварки слоистой тонкостенной титановой конструкции из листового материала, включающей установленные одна другую детали, на контактирующих поверхностях которых выполнены микровыступы, последние выполнены с углом при вершине не менее 150°.
Микровыступы могут быть выполнены с использованием ударной обработки дробью.
Экспериментально установлено, микровыступы с углом β при вершине не менее 150° (или углом в основании не более 15° соответственно) обеспечивают при одинаковых температурных и силовых условиях более интенсивный рост относительной площади физического контакта .
Дробеструйная обработка позволяет не только формировать микровыступы требуемой конфигурации на протяженных поверхностях с минимальными трудозатратами, но обеспечивает повышение скорости образования физического контакта в условиях сварки с низкоинтенсивным силовым воздействием. Последнее обусловлено изменением схемы напряженного состояния в зоне контакта. Микроструктура поверхности после ударной обработки дробью характеризуется развитым рельефом субструктурного характера, который при диффузионной сварке в результате интенсивной перестройки субзеренной структуры оказывает положительное влияние на развитие физического контакта, особенно при зарастании пор и несплошностей на заключительных этапах сварки.
Возможность реализации сварки в условиях с низкоинтенсивным силовым воздействием, позволяет исключить из технологического процесса прессовое оборудование для конструкций с большой протяженностью.
Заготовка представляет пакет, состоящий, по меньшей мере, из двух листовых деталей, выполненных из титановых сплавов. В зоне контакта, по меньшей мере, поверхность одной детали снабжена микровыступами с углом при вершине не менее 150°. Микровыступы могут быть выполнены точением или совокупностью следов в виде лунок, полученных ударной обработкой дробью.
Примеры реализации полезной модели.
1. Для сварки партии двухслойных цилиндрических образцов из сплава ВТ14, имеющего в исходном состоянии мелкозернистую структуру. Изготавливались заготовки пяти видов с микровыступами на соединяемых поверхностях с углом β в вершине, равным 150, 120, 90, 30 и 15 градусов соответственно. Микровыступы выполнялись точением.
-2
Относительную площадь физического контакта , после сварки образцов в течение 20 минут при температуре 800-1000°C и давлении 2 МПа в вакууме 2·10мм рт.ст оценивали на микроскопе при увеличении в 100 раз.
2. Для сварки трехслойного элемента, в котором титановая фольга заключена между опорными решетками, решетки получали просечкой окон на тонколистовых образцах из сплава ОТ4 с мелкозернистой равноосной структурой. Поверхности решеток, контактирующие с фольгой, подвергали ударной обработке дробью.
Режим обработки дробью выбирался из условия формирования на обрабатываемой поверхности микровыступов с углами при вершине не менее 150°.
2
Сварку деталей в заготовке производили при температуре 950°C и давлении 0,2 кгс/мм в течение 20 минут.
В таблице представлены результаты экспериментальных исследований влияния угла β при вершине микровыступов на образование физического контакта  при диффузионной сварке по примерам 1, 2.
Таблица
β, град
150
120
90
30
15
ударная обработка дробью
температура сварки, °C
0,0286
0,143
0,0858
0,0715
0,0715
800
<img file="00000002.tif" he="5" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,5148
0,3718
0,286
0,02002
0,1716
850
0,8008
0,6006
0,4576
0,3146
0,286
900
0,9724
0,6864
0,5434
0,4004
0,3432
0,9805
950
0,8866
0,7722
0,6864
0,6006
0,572
1000