СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ СЛОИСТЫХ ТИТАНОВЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СЛОЖНОГО ПРОФИЛЯ Российский патент 2007 года по МПК B23K20/14 

Описание патента на изобретение RU2296656C1

Изобретение относится к сварке, а именно диффузионной сварке тонкостенных слоистых конструкций сложного криволинейного профиля, состоящих из наружной и внутренней обшивок, собранных коаксиально.

Известен способ диффузионной сварки слоистых конструкций, включающий нагрев и приложение сварочного давления активной газовой средой, взаимодействующей с наружной поверхностью свариваемых внешней и внутренней обшивок и упрочняющей ее (описание изобретения к а.с. 679359, МКИ2 В 23 К 19/00, 1978).

Известный способ не позволяет в процессе сварки устранить возможную потерю устойчивости формы свариваемых обшивок при высокоинтенсивном силовом воздействии, обеспечивающем высокое качество соединения в процессе диффузионной сварки.

Задача изобретения - повышение устойчивости свариваемой конструкции в условиях высокоинтенсивного силового воздействия.

Технический результат от использования изобретения - расширение диапазона сварочного давления и повышение качества сварных конструкций.

Технический результат достигается тем, что в способе диффузионной сварки слоистых титановых тонкостенных конструкций криволинейного профиля, включающем нагрев и приложение сварочного давления активной газовой средой, содержащей азот, взаимодействующей с наружной поверхностью внешней обшивки слоистой конструкции и упрочняющей ее, внутреннюю обшивку слоистой конструкции размещают на оправке с азотированной опорной поверхностью и упрочняют наружную поверхность внутренней обшивки путем термодинамического контакта, при этом нагрев осуществляют со скоростью 0,25°С/сек, а при достижении 500°С сварочное давление Р изменяют по зависимости:

Р=К12 ln(Т), (1)

где К1, К2 - эмпирические коэффициенты: K1=-1,12...-1,1 МПа; К2=0,184 МПа; Т - температура нагрева, °C.

Осуществляют способ следующим образом.

Слоистую конструкцию, например, конического профиля, состоящую из коаксиальных наружной и внутренней обшивок и подготовленную к диффузионной сварке устанавливают на оправку. Опорная поверхность оправки, контактирующая с наружной поверхностью внутренней обшивки азотирована. Процесс диффузионной сварки ведут в сварочной камере в активной газовой среде азота при начальном давлении Р0 и нагреве со скоростью 0,25°С/сек. По достижении температуры 500°С сварочное давление Р изменяют в соответствии с зависимостью (1). Коэффициент K1 выбирается экспериментально в соответствии с оптимальными диапазонами сварочного давления и температуры нагрева, обеспечивающим высокое качество соединения обшивок в процессе диффузионной сварки.

В таблице приведены пример расчетных значений изменения сварочного давления Р в диапазоне до 0,15 МПа и температуры нагрева до 1000°С для сварки оболочек оживальной формы из сплавов ВТ6 теплообменника энергетической установки. Толщина стенки внешней оболочки 0,8 мм, толщина внутренней оболочки, имеющей оребрение, 2,8 мм. Начальное давление сварочное давление активной газовой среды Р0=0,03 МПа.

ТаблицаК1К2Т, °СР, МПа--5000,03-1,12-0,1845500,04-1,12-0,1846000,06-1,12-0,1847000,09-1,12-0,1849000,13-1,12-0,18410000,15

В процессе диффузионной сварки на наружной поверхности каждой обшивки формируется азотированный слой, обладающий повышенным сопротивлением высокотемпературной деформации. При этом на внешней обшивке азотированный слой формируется путем взаимодействия азота активной среды с титаном и аккумулирования в поверхностном слое в виде соединенний Tin Nm. На внутренней обшивке азотированный слой формируется путем твердофазного контактного титанотермического восстановления химических соединений типа нитридов MeN (Me - металл, N - азот), содержащихся в азотированном слое опорной поверхности оправки, в насыщаемый наружный слой титанового материала обшивки.

Выбранные режимы изменения скорости нагрева и сварочного давления установлены экспериментально и обеспечивают оптимальные условия для проведения одновременно с процессом диффузионной сварки конструкции процесса диффузионного насыщения азотом на оптимальную глубину наружной поверхности внутренней обшивки в условиях нагрева.

Использование азотированной оправки для размещения свариваемых обшивок в процессе диффузионной сварки одновременно позволяет исключить потерю устойчивости конструкции в условиях высокоинтенсивного силового воздействия сварочного давления, осуществляя эффективный подпор наружной поверхности внутренней обшивки. При этом азотированный слой оправки выполняет дополнительную функцию стоп-покрытия.

Похожие патенты RU2296656C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ТОНКОСТЕННЫХ СЛОИСТЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2006
  • Пешков Алексей Владимирович
  • Селиванов Владимир Федорович
  • Усачева Лариса Владимировна
  • Пешков Владимир Владимирович
  • Балбеков Дмитрий Николаевич
RU2319589C2
Способ диффузионной сварки слоистых конструкций 1978
  • Пешков Владимир Владимирович
  • Родионов Валерий Николаевич
  • Кудашов Олег Георгиевич
  • Подоприхин Михаил Николаевич
SU679359A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОТОВОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКОЙ 2008
  • Пешков Алексей Владимирович
  • Балбеков Дмитрий Николаевич
  • Пешков Владимир Владимирович
  • Селиванов Владимир Федорович
RU2397054C1
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ТОНКОСТЕННЫХ СЛОИСТЫХ ТИТАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2013
  • Пешков Алексей Владимирович
  • Булков Алексей Борисович
  • Пешков Владимир Владимирович
  • Балбеков Дмитрий Николаевич
  • Небольсин Станислав Михайлович
  • Мальцев Григорий Валерьевич
RU2569444C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ТОНКОСТЕННЫХ СЛОИСТЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2006
  • Шушпанов Михаил Николаевич
  • Зубарев Виталий Юрьевич
  • Коломенская Галина Николаевна
  • Пешков Владимир Владимирович
  • Полевин Владимир Юрьевич
  • Коломенский Александр Борисович
RU2345874C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКОЙ СТОИСТОЙ ТОНКОСТЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ТИТАНОВЫХ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2012
  • Пешков Владимир Владимирович
  • Балбеков Дмитрий Николаевич
  • Булков Алексей Борисович
  • Стрыгин Алексей Иванович
  • Букреев Вадим Юрьевич
  • Небольсин Станислав Михайлович
RU2537407C2
СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2006
  • Пешков Алексей Владимирович
  • Балбеков Дмитрий Николаевич
  • Петренко Владимир Романович
  • Селиванов Владимир Федорович
  • Пешков Владимир Владимирович
RU2318077C1
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ОТ4-1 2011
  • Балбеков Дмитрий Николаевич
  • Пешков Алексей Владимирович
  • Петренко Владимир Романович
  • Батаронов Игорь Леонидович
  • Булков Алексей Борисович
  • Пешков Владимир Владимирович
  • Стрыгин Александр Иванович
RU2496622C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКОЙ СЛОИСТЫХ КОНСТРУКЦИЙ 1987
  • Никголов М.Б.
  • Коробченко В.А.
SU1450239A1
Слоистая конструкция из алюминиевых сплавов 1990
  • Чудин Владимир Николаевич
  • Сидоренков Евгений Никифорович
  • Сергеев Аркадий Васильевич
  • Тихонова Ирина Евгеньевна
  • Михеев Владимир Иванович
  • Косолапов Владимир Николаевич
SU1745469A1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ СЛОИСТЫХ ТИТАНОВЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СЛОЖНОГО ПРОФИЛЯ

Изобретение может быть использовано при диффузионной сварке тонкостенных слоистых конструкций сложного криволинейного профиля, состоящих из наружной и внутренней обшивок, собранных коаксиально. В процессе диффузионной сварки приложение сварочного давления осуществляют активной средой, содержащей азот, которая упрочняет наружную поверхность внешней обшивки слоистой конструкции. Внутреннюю обшивку слоистой конструкции размещают на оправке с азотированной опорной поверхностью и упрочняют наружную поверхность внутренней обшивки путем термодинамического контакта. Нагрев осуществляют со скоростью 0,25°С/сек. Сварочное давление при достижении 500°С изменяют по заданной зависимости. Способ обеспечивает расширение диапазона сварочного давления за счет повышения устойчивости свариваемой конструкции и повышение ее качества. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 296 656 C1

Способ диффузионной сварки слоистых титановых тонкостенных конструкций криволинейного профиля, включающий нагрев и приложение сварочного давления активной газовой средой, содержащей азот, взаимодействующей с наружной поверхностью внешней обшивки слоистой конструкции и упрочняющей ее, отличающийся тем, что внутреннюю обшивку слоистой конструкции размещают на оправке с азотированной опорной поверхностью и упрочняют наружную поверхность внутренней обшивки путем термодинамического контакта, при этом нагрев осуществляют со скоростью 0,25°С/с, а при достижении 500°С сварочное давление изменяют по зависимости

P=K1+K2ln(T),

где K1, К2 - эмпирические коэффициенты;

К1=-1,12...-1,1 МПа;

К2=0,184 (МПа);

Т - температура нагрева, °С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2296656C1

Способ диффузионной сварки слоистых конструкций 1978
  • Пешков Владимир Владимирович
  • Родионов Валерий Николаевич
  • Кудашов Олег Георгиевич
  • Подоприхин Михаил Николаевич
SU679359A1
СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО АЗОТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ 2003
  • Усачева Л.В.
  • Пешков В.В.
  • Селиванов В.Ф.
RU2252272C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ 1992
  • Кайбышев О.А.
  • Руденко О.А.
  • Сафиуллин Р.В.
  • Лутфуллин Р.Я.
RU2048283C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ 0
SU332997A1
JP 56119085 A1, 19.09.1981.

RU 2 296 656 C1

Авторы

Пешков Алексей Владимирович

Петренко Владимир Романович

Пешков Владимир Владимирович

Селиванов Владимир Федорович

Даты

2007-04-10Публикация

2005-10-03Подача