УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЕЧАЙКИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ ТИТАНОВОГО СПЛАВА В СОСТОЯНИИ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ Российский патент 2024 года по МПК B21D26/02 B21D37/16 B21D51/16 

Техническое решение относится к области обработки титановых сплавов давлением, конкретно методом термо - пневмо формования в состоянии сверхпластичности, с целью изготовления оболочек различной формы с тонкими сложнопрофильными стенками, с фланцами и гаргротами (выступами или углублениями с одинаковой толщиной стенки), например, обечаек, или корпусов топливных баков (далее по тексту - оболочек) из титановых сплавов для летательных аппаратов (ЛА).

Известен способ (аналог) - "Способ изготовления оболочек" (см. патент США № 3572073 от 23.03.1971 г.), в котором описан способ, согласно которому полый цилиндрический полуфабрикат, полученный путем гибки и сварки листовой заготовки формуют в режиме сверхпластичности давлением газовой или жидкой среды, подаваемой внутрь полуфабриката.

Известно устройство (аналог) для получения сложнопрофильных оболочек из трубных заготовок (см. патент РФ №122050 от 20.11.2012 "Устройство для получения сложнопрофильных оболочек из трубных заготовок в состоянии сверхпластичности").

Известно так же устройство (ближайший аналог) для получения сложнопрофильных оболочек из трубных заготовок (см. патент РФ №2792249 от 08.02.2022 - «Устройство для изготовления обечайки летательного аппарата из трубной заготовки титанового сплава в состоянии сверхпластичности и способ изготовления обечайки в устройстве»).

Данное устройство представляет собой полый корпус термостатированного контейнера (1) с крышкой (2), в котором находится сборно-разборная формообразующая матрица (3) с установленной в ней трубной заготовкой (4) из титанового сплава с внутренней полостью (5), фланцами (6) и (6'), и наружным профилем ее стенки. Заготовка (4) фиксируется в матрице (3) верхней прижимной крышкой (7) с фланцем (7'), и нижней прижимной крышкой (8) с фланцем (8'). В крышке (7) выполнен канал (9) для подвода в полость (5) заготовки (4) инертной газовой среды высокого давления. Каждый элемент сборно-разборной матрицы (3) с торцов выполнен с углублениями для установки в них фиксаторов (10) положения крышек (7) и (8), и с радиусными проточками (11), образующими с торцов матрицы (3) углубления округлой формы с диаметром, ни меньшим диаметра фланцев (6) и (6') заготовки (4). Фланцы (6) и (6') заготовки (4) размещают в углублениях округлой формы матрицы (3) заподлицо. На фланцах (7') и (8') соответственно крышек (7) и (8), с их внутренней стороны, прилегающей к матрице (3) расположены радиально углубления (12), выполненные в виде пазов для установки в них деформируемых ограничительных элементов (13), выполненных в виде отрезков металлических уголков или трубочек, и так же расположены кольцевые уплотнительные выступы (14) и (14'), заостренные в сторону матрицы (4), с наружным диаметром, не превышающим наружный диаметр фланцев (6) и (6') заготовки (4), а так же расположены пазы для установки в них фиксаторов (10). Элементы (13) обеспечивают образование радиальных зазоров (15) и (15') между фланцами (7') и (8') прижимных крышек (7) и (8) соответственно, и фланцами (6) и (6') трубной заготовки (4), через которые осуществляют вакуумирование внутренней полости (5) трубной заготовки (4). Вокруг матрицы (3) установлен электронагреватель (16) с отражающим экраном (17), жестко закрепленным на внутренней стенке корпуса (1). В стенке корпуса (1) выполнены каналы (18) для обеспечения вакуумирования полости контейнера, и канал (19) для обеспечения подачи инертной газовой среды высокого давления в верхнюю прижимную крышку (7). Крышка (2) контейнера выполнена с центральным отверстием, в котором установлен герметично и подвижно, через сильфон (20), гидрошток (21) с регулируемым усилием воздействия на прижимные крышки (7) и (8).

Основным существенным недостатком этого устройства является то, что на нагрев трубной заготовки (4) из титанового сплава с помощью электронагревателей (16) до требуемой температуры затрачивается очень большое количество времени, что в свою очередь приводит к большим затратам электрической энергии на нагрев трубной заготовки (4). Этот недостаток обусловлен тем, что, нагрев трубной заготовки (4) осуществляется электронагревателем (16) только через корпус сборно-разборной формообразующей матрицы (3). При этом тепловая энергия от электронагревателя (16) сначала затрачивается на нагрев корпуса всей матрицы (3), от которого, затем, происходит нагрев трубной заготовки (4). При этом часть тепловой энергии (меньшая) передается от матрицы (3) в виде конвективных тепловых потоков на наружную боковую поверхность трубной заготовки (4), причем локально, только в зонах непосредственного контакта трубной заготовкой (4) с матрицей (3). А другая часть тепловой энергии от матрицы (3) передается боковой поверхности трубной заготовки (4) через вакуумную полость, образованную между матрицей (3) и трубной заготовкой (4). В этом случае нагрев заготовки (4) от матрицы (3) осуществляется только потоками лучистой энергии, так как конвективный способ передачи тепловой энергии через вакуумную полость не работает. Нагрев трубной заготовки (4) с ее торцевых сторон через фланцы (6) и (6') является малоэффективным в силу малой площади контакта фланцев (6) и (6') с матрицей (3).

В результате на осуществление нагрева трубной заготовки (4) в этом устройстве затрачивается большое количество времени, что в свою очередь приводит к большим затратам электрической энергии на нагрев заготовки (4) до требуемой температуры, а также существенно снижает производительность данного устройства.

Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение затрат электрической энергии в устройстве на нагрев заготовки (4) до требуемой температуры, а также повышение производительность данного устройства за счет уменьшения времени нагрева заготовки (4) до требуемой температуры.

Технический результат достигается тем, что в центре полости трубной заготовки установлен вертикально и коаксиально внутренний электронагреватель с отражающим экраном, при этом наружный диаметр внутреннего электронагревателя не превышает внутреннего диаметра трубной заготовки, а корпус отражающего экрана вместе с внутренним электронагревателем жестко и герметично закреплен на внутренней поверхности нижней прижимной крышки матрицы, при этом в днище корпуса термостатированного контейнера и в нижней прижимной крышке матрицы выполнены соосно сквозные отверстия с термоуплотнителями, в которые герметично установлена токоподводящая шина, при этом корпус отражающего экрана внутреннего электронагревателя выполнен из жаропрочного материала с термобаръерным покрытием его наружной и внутренней поверхности.

Сущность заявляемых технических решений поясняется графическими материалами, представленными на Фиг. 1-10.

На Фиг. 1 представлено устройство для изготовления обечайки летательного аппарата из трубной заготовки из титанового сплава в состоянии сверхпластичности, содержащее термостатированный контейнер со сборно-разборной формообразующей матрицей, оснащенной верхней и нижней прижимными крышками, установленными с радиальными зазорами к фланцам трубной заготовки из титанового сплава, выполненной с переменной толщиной стенки. На внутренней стороне нижней прижимной крышки, выполненной с отверстием, соосным с отверстием в днище термостатированного контейнера, закреплен жестко и герметично корпус отражающего экрана внутреннего электронагревателя, (диаметральный разрез).

На Фиг. 2 представлен термостатированный контейнер устройства, в котором верхняя прижимная крышка формообразующей матрицы плотно прижата к ее верхнему фланцу, и к верхнему фланцу трубной заготовки, (диаметральный разрез).

На Фиг. 3 представлен термостатированный контейнер устройства, в котором обе прижимные крышки формообразующей матрицы плотно прижаты к ней, и к обоим фланцам трубной заготовки, (диаметральный разрез).

На Фиг. 4 представлен термостатированный контейнер устройства с формообразующей матрицей, и с расположенной в ней изготовленной обечайкой, (диаметральный разрез).

На Фиг. 5 представлены предварительно изготовленная трубная заготовка из титанового сплава с фланцами, и изготовленная из нее обечайка, (диаметральный разрез).

На Фиг. 6 представлен элемент сборно-разборной матрицы с торцевыми радиусными проточками, (аксонометрия, разрез).

На Фиг. 7 представлен фрагмент верхнего радиального зазора между фланцем верхней прижимной крышки и верхним фланцем трубной заготовки.

На Фиг. 8 представлена верхняя прижимная крышка со стороны ее фланца, (аксонометрия, разрез).

На Фиг. 9 представлен скриншот 3D модели термостатированного контейнера устройства, (аксонометрия, разрез).

На Фиг. 10 представлено фото конструкции рабочей формообразующей матрицы для изготовления обечайки с фланцами и гаргротами из трубной заготовки титанового сплава с фланцами и переменной толщиной стенки, а также показаны деформируемые ограничительные элементы, выполненные в виде коротких трубочек, установленных между фланцами прижимных крышек и торцами матрицы.

Конструкция предлагаемого устройства включает следующие элементы, обозначенные позициями на чертежах (см. Фиг. 1-10).

1 - полый корпус термостатированного контейнера;

2 - сквозное отверстие в днище корпуса (1) контейнера;

3 - токоподводящая шина;

4 - термоуплотнитель;

5 - канал для вакуумирования полости корпуса (1) контейнера;

6 - канал для подвода инертной газовой среды в полость корпуса (1);

7 - крышка полого корпуса (1);

8 - сквозное отверстие в крышке (7);

9 - гидрошток;

10 - сильфон;

11 - сборно-разборная формообразующая матрица;

12 - трубная заготовка из титанового сплава;

13 - внутренняя полость трубной заготовки (12);

14 - верхний фланец трубной заготовки (12);

14' - нижний фланец трубной заготовки (12);

15 - верхняя прижимная крышка матрицы (11);

15' - фланец верхней прижимной крышки (15);

15ʺ- канал в верхней прижимной крышке (15) для подачи

инертной газовой среды в полость (13) трубной заготовки (12);

16 - нижняя прижимная крышка матрицы (11);

16' - фланец нижней прижимной крышки (16);

16ʺ- сквозное отверстие в нижней прижимной крышке (16);

17 - фиксаторы положения прижимных крышек (15) и (16);

18 - радиусные проточки на торцах элементов матрицы (11);

19 - радиальные углубления на торцах элементов матрицы (11);

20 - деформируемые ограничительные элементы (уголки, трубочки);

21 - уплотнительный кольцевой выступ верхней прижимной крышки (15);

21' - уплотнительный кольцевой выступ нижней прижимной крышки (16);

22 - верхний временный радиальный зазор;

22' - нижний временный радиальный зазор;

23 - внешний электронагреватель;

24 - корпус отражающего экрана внешнего электронагревателя (23);

25 - внутренний электронагреватель;

26 - корпус отражающего экрана внутреннего электронагревателя (25);

27 - готовая отформованная обечайка из титанового сплава.

Устройство для изготовления обечайки (27) летательного аппарата из трубной заготовки (12) титанового сплава с фланцами (14) и (14')в состоянии сверхпластичности содержит термостатированный контейнер, выполненный из двух, герметично и жестко соединенных между собой термостойких и теплоизолированных деталей - из полого корпуса (1) со сквозным отверстием (2) в его днище для подводки во внутрь токоподводящей шины (3), оснащенным термоуплотнителем (4), каналами (5) для обеспечения вакуумизации полости контейнера, каналом (6) для подводки в его полость инертной газовой среды высокого давления, а также из крышки (7), выполненной с отверстием (8), в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного движения гидрошток (9) с сильфоном (10). В полости корпуса (1) размещена сборно-разборная формообразующая матрица (11), в которую установлена трубная заготовка (12) из титанового сплава с внутренней полостью (13), и с предварительно выполненными механической обработкой верхним фланцем (14) и нижним фланцем (14'), и наружным профилем ее стенки. Заготовка (12) фиксируется в матрице (11) верхней прижимной крышкой (15), выполненной с фланцем (15') и каналом (15ʺ) для подачи инертной газовой среды высокого давления в полость (13) трубной заготовки (12), а также фиксируется нижней прижимной крышкой (16) с фланцем (16') и сквозным отверстием (16ʺ), оснащенным термоуплотнителем (4), и выполненным соосно с отверстием (2). Каждый элемент сборно-разборной формообразующей матрицы (11) с ее торцов выполнен с углублениями для установки в них фиксаторов (17) положения крышек (15) и (16), и с радиусными проточками (18), образующими с торцов матрицы (11) углубления округлой формы с диаметром, ни меньшим диаметра фланцев (14) и (14') заготовки (12). При этом фланцы (14) и (14') заготовки (12) размещают в углублениях округлой формы матрицы (11) заподлицо. На фланцах (15') и (16') крышек (15) и (16) соответственно, со стороны, прилегающей к элементам матрицы (11) расположены радиальные углубления (19), выполненные в виде пазов, для установки в них деформируемых ограничительных элементов (20), выполненных в виде отрезков металлических уголков или трубочек, и так же расположены уплотнительные кольцевые выступы (21) и (21'), заостренные в сторону соответственно фланцев (14) и (14') заготовки (12), с наружным диаметром, не превышающим наружный диаметр фланцев (14) и (14') заготовки (12), а так же расположены пазы для установки в них направляющих фиксаторов положения (17). В частном случае исполнения деформируемые ограничительные элементы (20) могут быть выполнены из легкоплавкого материала, с температурой плавления существенно меньшей рабочей температуры формования требуемой обечайки. При этом деформируемые ограничительные элементы (20) обеспечивают образование временных радиальных зазоров (22) и (22') между фланцами (15') и (16') прижимных крышек (15) и (16) соответственно, и фланцами (14) и (14') заготовки (12), через которые осуществляют вакуумирование внутренней полости (13) заготовки (12) до момента ее герметизации. Вокруг матрицы (11) установлен внешний электронагреватель (23) с корпусом (24) отражающего экрана в сторону матрицы (11), жестко закрепленного на внутренней стенке корпуса (1), а в центре полости (13) трубной заготовки (12) установлен вертикально и коаксиально внутренний электронагреватель (25) с корпусом (26) отражающего экрана в сторону трубной заготовки (12), и с токоподводящей шиной (3) из жаропрочного материала, жестко и герметично закрепленного на внутренней стороне нижней прижимной крышки (16).

В стенке корпуса (1) выполнены каналы (5) для обеспечения вакуумирования полости контейнера и полости (13) трубной заготовки (12), а также канал (6) для подачи инертной газовой среды высокого давления в канал (15ʺ) верхней прижимной крышки (15). Крышка (7) контейнера выполнена с центральным отверстием (8), в котором установлен герметично и подвижно, через сильфон (10), гидрошток (9) с регулируемым усилием воздействия на прижимные крышки (15) и (16).

Устройство для изготовления обечайки (27) летательного аппарата из трубной заготовки (12) титанового сплава методом пневмо - термо формования в условиях сверхпластической деформации функционирует следующим образом.

Предлагаемое устройство позволяет изготовить обечайку (27) летательного аппарата за одну установку в одном производственном цикле, при этом весь производственный процесс состоит из следующих последовательных этапов:

- этапы 1-2 подготовительные этапы;

- этапы 3-8 этапы непосредственного изготовления обечайки (27).

- 1^ый этап - осуществляют подготовку трубной заготовки (12) из титанового сплава механической обработкой с изготовлением ее фланцев (14) и (14'), и профиля стенки с переменной толщиной;

- 2^ой этап - осуществляют сборку формообразующей матрицы (11) с установкой в ней трубной заготовки (12), установку собранной матрицы (11) с трубной заготовкой (12) в корпус (1), и установку крышки (7) на корпус (1). При этом фланцы (14) и (14') заготовки (12) размещают в радиусных проточках (18) матрицы (11) заподлицо. Канал (15") верхней прижимной крышки (15) соединяют с каналом (6) подачи инертной газовой среды в полость (13) трубной заготовки (12). На внутренней стороне нижней прижимной крышки (16) жестко и герметично устанавливают корпус (26) отражающего экрана вместе с внутренним электронагревателем (25), и с токоподводящей шиной (3), выходящей на наружную сторону крышки (16) через отверстие (16"), оснащенное термоуплотнителем (4). На фланцах (15') и (16') крышек (15) и (16) соответственно, со стороны, расположенной к матрице (11), устанавливают в радиальные углубления (19), выполненные в виде пазов, деформируемые ограничительные элементы (20), выполненные в виде отрезков металлических уголков или тонкостенных трубочек. Прижимные крышки (15) и (16) устанавливают на матрицу (11) с образованием временного верхнего радиального зазора (22) и временного нижнего радиального зазора (22'). Собранную таким образом матрицу (11) с трубной заготовкой (12) устанавливают в корпус (1) термостатированного контейнера, при этом отверстие (16ʺ) нижней прижимной крышки (16) матрицы (11) совмещают соосно с отверстием (2) днища корпуса (1). Матрицу (11) с установленной в ней трубной заготовкой (12) фиксируют жестко в корпусе (1) термостатированного контейнера (на чертежах не показано), который затем закрывают жестко и герметично крышкой (7).

- 3^ий этап - осуществляют одновременное вакуумирование полости термостатированного контейнера, и полости (13) трубной заготовки (12) через сквозные каналы (5) с помощью компрессора (на рисунках не показан);

- 4^ый этап - осуществляют герметизацию вакуумированной полости (13) заготовки (12) прижимными крышками (15) и (16) через воздействие на них гидроштока (9), обеспечивающего смятие деформируемых ограничительных элементов (20). При этом фланец (15') верхней прижимной крышки (15) и фланец (16') нижней прижимной крышки (16) плотно примыкают к фланцам (14) и (14') матрицы (11) с устранением временных радиальных зазоров (22) и (22'), а кольцевые выступы (21) и (21') крышек (15) и (16) соответственно врезаются во фланцы (14) и (14') трубной заготовки (12), с обеспечением абсолютно надежной герметизации вакуумированной полости (13) трубной заготовки (12);

5^ый этап - осуществляют нагрев трубной заготовки (12) с помощью внешнего электронагревателя (23) и внутреннего электронагревателя (25) до требуемого по циклограмме значения температуры;

- 6^ой этап - осуществляют формование нагретой до заданного (по циклограмме) значения температуры трубной заготовки (12) подачей в ее полость (13) через канал (6), а затем канал (15ʺ) инертной газовой среды высокого давления. При этом повышение давления инертной газовой среды в полости (13) заготовки (12) осуществляют ступенчато, по циклограмме до получения требуемой формы обечайки (27);

- 7^ой этап - осуществляют ряд последовательных операции: отключают внешний электронагреватель (23) и внутренний электронагреватель (25) от внешнего источника электрической энергии, снимают давление газовой среды в полости (13) обечайки (27), снимают усилие с гидроштока (9), снимают крышку (7) с корпуса (1) термостатированного контейнера;

8^ой этап - осуществляют извлечение матрицы (11) из корпуса (1) термостатированного контейнера, охлаждают матрицу (11) с обечайкой (27), разбирают ее, и освобождают обечайку (27) от матрицы (11).

По первому этапу следует особо отметить то, что изготовление тонкостенной обечайки (27) со сложным профилем ее поверхности, с фланцами (14) и (14'), и гаргротами из трубной заготовки (12), является крайне трудной задачей, и ее выполнение возможно только в случае использования трубной заготовки (12), выполненной именно из титанового сплава, причем предварительно подготовленной механической обработкой, с образованием необходимого ее наружного профиля и толщины стенки, как в продольном направлении (по оси трубной заготовки (12)), так и в поперечном направлении (по образующей стенке трубной заготовки (12)).

2^ой этап. Трубную заготовку (12) из титанового сплава, подготовленную предварительно механической обработкой, покрывают термостойкой смазкой (например, графитовой, или нитритом бора), и устанавливают в сборно-разборную формообразующую матрицу (11), элементы которой так же предварительно покрывают термостойкой смазкой. При этом на внутренней поверхности нижней прижимной крышки (16) закрепляют жестко и герметично корпус (25) отражателя с внутренним электронагревателем (26), а также устанавливают токоподводящую шину (3) в отверстие (16ʺ) нижней прижимной крышки (16). Фланцы прижимных крышек (15) и (16) так же покрывают термостойкой смазкой и устанавливают на матрицу (11) с образованием верхнего временного радиального зазора (22) и нижнего временного радиального зазора (22') между фланцами (15') и (16') прижимных крышек (15) и (16), и фланцами (14) и (14') трубной заготовки (12) соответственно. Зазоры (22) и (22') образуют с помощью установки деформируемых элементов (20) в радиально расположенные углубления (19) на фланцах (15') и (16') крышек (15) и (16) соответственно. Собранную таким образом матрицу (11), устанавливают в корпус (1) жестко закрепляя, после чего корпус (1) закрывают крышкой (7) герметично и жестко. При этом гидрошток (9) устанавливают свободно, без силовой нагрузки на верхнюю крышку (15).

3^ий этап. Закрытый герметично и жестко корпус (1) термостатированного контейнера вакуумируют через каналы (5) с помощью компрессоров (не показано). При этом вакуумируют одновременно, как полость между матрицей (11) и заготовкой (12), так и полость (13) трубной заготовки (12) до требуемой степени разряжения.

4^ый этап. По завершению вакуумирования полости термостатированного контейнера и полости (13) заготовки (12), на гидрошток (9) подают начальное усилие (порядка нескольких тонн), в результате чего он плавно воздействует на крышку (15), которая сминает деформируемые элементы (20), расположенные в углублениях (19) между фланцем (15') крышки (15) и верхним фланцем матрицы (11). При этом крышка (15) фланцем (15') плотно прижимается к верхнему торцу матрицы (11), а конусный кольцевой выступ (21) крышки (15) плотно врезается во фланец (14) трубной заготовки (12), чем обеспечивается надежная герметизация полости (13) заготовки (12) со стороны ее фланца (14). Дальнейшее движение гидроштока (9) с начальным усилием на крышку (15) и матрицу (11) приводит к тому, что матрица (11 своим нижним торцом сминает деформируемые элементы (20), расположенные в углублениях (19) между нижним фланцем матрицы (11) и фланцем (16') крышки (16). При этом крышка (16) фланцем (16') плотно прижимается к нижнему торцу матрицы (11), а конусный кольцевой выступ (21') крышки (16) плотно врезается во фланец (14') трубной заготовки (12), что обеспечивает надежную герметизацию полости (13) заготовки (12) со стороны ее фланца (14'). Таким образом фланцы (14) и (14') заготовки (12) герметично закрыты крышками (15) и (16) соответственно, чем обеспечивается полная и надежная герметизация внутренней полости (13) трубной заготовки (12). После этого дальнейшее перемещение гидроштока (9) прекращается, но начальное усилие, действующее со стороны гидроштока (9) на матрицу (11) сохраняется до подвода в полость (13) трубной заготовки (12) через каналы (6) и затем канал (15ʺ) высокого давления инертной газовой среды.

5^ый этап. По завершению герметизации полости (13) заготовки (12) включают внешний электронагреватель (23) и внутренний электронагреватель (25), с помощью которых заготовку (12) быстро нагревают до заданных значений температуры (порядка 850 - 870°С), и эту температуру поддерживают в соответствии с заданной циклограммой работы установки.

6^ой этап. При достижении заданной температуры нагрева заготовки (12) в ее полость (13) подают (например, из ресивера или компрессора, на рисунках не показано) через канал (6) в корпусе (1), и затем через канал (15ʺ) крышки (15) инертную газовую среду (газ аргон) высокого давления. При этом давление подаваемой газовой среды увеличивают постепенно, ступенчато по определенной циклограмме (например, начиная от Pmin = 3 атм., и заканчивая давлением Pmax = 25 атм., с шагом 1 - 1.5 атм.), соответствующей изготовлению конкретного варианта обечайки (27). Под действием высокого давления инертной газовой среды на стенки разогретой трубной заготовки (12) происходит ее термо-пневмо формование в условиях сверхпластичности, при котором трубная заготовка (12) за одну операцию формования приобретает требуемую форму обечайки (27), при этом ее форму определяют только внутренние стенки формообразующей матрицы (11), и давление подаваемой инертной газовой среды.

7^ой этап. По завершению процесса термо-пневмо формования обечайки (27) из трубной заготовки (12), осуществляют разгрузку термостатированного контейнера. При этом прекращают: подачу в его полость инертной газовой среды, и снимают усилие с гидроштока (9), подачу электрической энергии на электронагреватель (23) и электронагреватель (25), и открывают крышку (7) корпуса (1) термостатированного контейнера.

8^ой этап. После разгрузки контейнера из его корпуса (1) вынимают матрицу (11) вместе с полученной обечайкой (27), и охлаждают ее, после чего обечайку (27) освобождают от матрицы (11).

Предлагаемое техническое решение конструкции устройства позволяет изготавливать из трубной заготовки (12) титанового сплава тонкостенную сложнопрофильную обечайку (27) с гаргротами на её поверхности за один производственный цикл с исключением получения бракованной детали.

Использование устройства такой конструкции позволяет изготовить из трубной заготовки (12) титанового сплава тонкостенный, сложнопрофильный корпус топливного бака с фланцами и гаргротами на его поверхности. При этом за счет использования внутреннего электронагревателя (25), устанавливаемого в полости трубной заготовки (12), существенно сокращается время ее нагрева, а также уменьшаются затраты электрической энергии на изготовление из трубной заготовки (12) тонкостенных, сложнопрофильных корпусов топливных баков, тем самым повышается производительность предлагаемой установки.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении обечаек летательных аппаратов из трубной заготовки. Устройство содержит термостатированный контейнер, в полости корпуса которого размещена сборно-разборная формообразующая матрица, оснащенная верхней и нижней прижимными крышками. Вокруг матрицы установлен внешний электронагреватель. В центре трубной заготовки вертикально и коаксиально установлен внутренний электронагреватель с отражающим экраном. Корпус отражающего экрана вместе с внутренним электронагревателем жестко и герметично закреплен на внутренней поверхности нижней прижимной крышки матрицы. В днище корпуса термостатированного контейнера и в нижней прижимной крышке матрицы выполнены сквозные отверстия с термоуплотнителями, в которые герметично установлена токоподводящая шина. В результате обеспечивается экономия электроэнергии на нагрев заготовки до требуемой температуры и повышение производительности изготовления обечайки. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для изготовления обечайки летательного аппарата из трубной заготовки из титанового сплава в состоянии сверхпластичности, содержащее термостатированный контейнер, выполненный из двух герметично и жестко соединенных между собой деталей, при этом первая деталь выполнена в виде полого корпуса с отражающим экраном, закрепленным жестко на его внутренней стенке, в котором выполнены канал для вакуумирования полости контейнера и канал для подачи инертной газовой среды высокого давления в верхнюю прижимную крышку сборно-разборной формообразующей матрицы, которая выполнена с каналом для подвода инертной газовой среды высокого давления в полость трубной заготовки, а вторая деталь контейнера выполнена в виде крышки с центральным отверстием, в котором герметично и с возможностью движения установлен через сильфон гидрошток, при этом сборно-разборная формообразующая матрица размещена в полости корпуса контейнера, оснащена верхней и нижней прижимными крышками и выполнена с возможностью установки в ней трубной заготовки из титанового сплава, а вокруг сборно-разборной формообразующей матрицы установлен внешний электронагреватель,

отличающееся тем, что в центре полости трубной заготовки установлен вертикально и коаксиально внутренний электронагреватель с отражающим экраном, при этом наружный диаметр внутреннего электронагревателя не превышает внутреннего диаметра трубной заготовки, а корпус отражающего экрана вместе с внутренним электронагревателем жестко и герметично закреплен на внутренней поверхности нижней прижимной крышки матрицы, при этом в днище корпуса термостатированного контейнера и в нижней прижимной крышке матрицы выполнены соосно сквозные отверстия с термоуплотнителями, в которые герметично установлена токоподводящая шина.

2. Устройство для изготовления обечайки летательного аппарата из трубной заготовки из титанового сплава в состоянии сверхпластичности по п. 1, отличающееся тем, что корпус отражающего экрана внутреннего электронагревателя выполнен из жаропрочного материала с термобаръерным покрытием его наружной и внутренней поверхности.