Способ изготовления сварной металлической заготовки Советский патент 1980 года по МПК B23K20/04 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ Иэофетение относится к металлургии в частности, сварке давлением, и может быть использовано при изготовл ии металлов и сплавов тонкостенных заготовок различной конфигурации, например У -, X - образных, тавровых, двутавровых с заданным соотношением элементов профиля. Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления сварной тонкостенной профильной .заготовки, предусматривающий сборку пакета путем установки между двумя листами основного легкоокисляемого металлического материала по всей площади листовы прокладок из того же материала и металлического наполнителя из разнородног материала тотпдиной О, от толщины прокладки при отношении толщин прокладки и пакета О,2-О,5, затем горячую прокатку в вакууме пакета с относительным обжатием 2O-23% l. Недостатки способа - образование кривизны по длине профильной заготовки

ЗАГОТОВКИ в результате неравнс лерности деформации из-за зазора между наполнителем и основным металлом, что не позволяет изготавливать точные прямолинейные загоТовки; наличие концентратора напряжений в fecTe соединения элементов профиля, которое снижает несущую способность заготовки, а также приводит к появлению надрывов и третцин при изготовлении профилей ИЗ высокопрочных материалов и особенно при гугалом радиусе гиба. Целью изобретения - устранение указанных недостатков, путем создания условий более равномерной деформации прокатываемого пакета и обеспечения плавного перехода в местах соединения элементов профиля, что приводит к повышению выхода годного и несущей способности заготовок. Эта цель достигается тем, что соби-рают пакет из двух листов основного металлического материала, между которыми по всей площади устанавливают прокладку из того же материала и наполнитель из разнородного материала. При этом в качестве .наполнителя йспопь ауют материал, у которого отношение предела текучести при температуре сварки к собственной толщине различается от аналогичного отношения листа основного материала не более 1,5 раз, причём поверхность наполнителя шлифуют, а кром ,Сопрягающуюся с прокладкой, предва рительно скругляют. Затем осуществл5пот сварку давлением элементов пакета и механическое удаление наполнителя. Наличие в пакете разнородных материалов неизбежно сопровождается неравномерностью деформации при сварке давлением, вследствие различия в сопротивл нии их деформированию. Это приводит к различным вытяжкам составляющих пакета и, следовательно, к искривЛеяшо прокатываемой полосы. Однако неоднород ность напряженно- деформированного со стояния пакета зависит также и от соотношения толщин наполнителя и основного материала. Поэтому за критерий, характеризующий cpaвнитeль o равномерное распределение сопротивлени деформации по толщине пакета принято отшшёни предела текучести материала листа при температуре сварки к собстве ной толщине. Чем больше предел текучести материала листа, тем больше берется его толщина. Установлено, что искривлейие по длине заготовки не наступает, если отношение предела текучести наполнителя при температуре сварки к собственной то7Ш1ине отличается от ана йд1РШйогч отношения листа основного материала не чем в 1,5 раз.

Необходимым условием сохранения заданных форм и геЬметрических соотнощений элементов пакета является схватываемосзъ (при сварке) не только основного, но и разнородных материалов. Важную роль при этом играет состояние поверхности наполнителя, определяющее sopo спет&кяе с основньпл материалом что способствует процессу деформации сборного пакета как сплошного тела. Кроме того, чистота поверхности наполнителя определяет качество поверхности элементов профильной заготовки, находящихся в контакте с наполнителем посл er iУдаления.. ..

Несущая способность профильной особенно из высокопрочных сплавов во многом определяется геометрией соединения ее элем«1тов. Шри наличии резкого перехода, позволяющегося

Пример 2. На прокатном стане дуо 320 при с обжатием 25% прокатывают 20 сборных пакетов, каждый из которых состоит из двух листов размерами 3x60x250 мм нержавеющей стали марки 12х18Н9Т, между которыми по всему пространству располагают прокладку размерами 1x20x250 мм из той же стали и наполнитель в виде листа размерами 1x40x250 мм из алюминиевого сплава марки . В данном случае величина сопротивления деформа1ШИ алюминиевого сплава при температуре сварки равна 1 Зкгс/мм нержавеющей стали 49 кгс/мм - а их отйо-: шенйя к соёс;т&енным, толщинам отличаются в 1,25 раза. Причем в .первой партии (10 шт) пакеты собраны с наполнителем , имеющим закругленную (радиус 1 мм) кромку, соприкасающуюс с прокладкой, а во второй партии (10 па974концентратором напряжений, значительно снижается работоспособность деталей, изготовленных ЙА таких заготовок. Благодаря скруглению кромки наполнителя, сопрягающейся, с прокладкой, обеспечивается плавный переход вместе соединения элементов профиля,что приводит к повышегшю несущ ей способности заготовки. В тех случаях, когда при механическом удалении наполнителя возникают трудности из-за высокой прочности сцепления его с основным материалом, вводят предварительную термодиффузионную обработку; которую можно совместитьс термообработкой для снятия остаточных напряжений и улучшения комплекса механических свойств. Пример. Пакет собирают из 2 листов размерами 1,5x80x300 мм алюминиевого сплава марки АМг2, между которыми располагают прокладку размерами 2хЗОхЗОО мм из того же сплава и по обе стороны от нее наполнитель в виде листа paav epaми 2х25хЗОО мм из медного сплава марки Ml, с округленными кромками, сопрягающимися с прокладкой. При этом отношение сопротивления деформации при температуре сварки 2О С листа из сплава Ml к его собственной толщине составляет 36:2, аналогичное отношение листа из основного материала алюминиевого сплава 34:1,5. Различие составляет 1,27 раза. После механического удаления наполнителя освободившиеся части заготовки отгибают на угол 30. В результате получают У -образную профильную заготовку. кетов) без закругления кромки. & обеих партиях (по 3 шт.) пакеты собраны с наполнителем, у которого поверх ность не подвергают очистке от загрязнений, а у остальных пакетов наполнитель шлифуют и обезжиривают ацетоном При визуальном осмотре прокатных пакетов у шести полос.,, полученных из пакетов, где наполнитель взят с неподготовленной специально поверхностью, обнаружено смещение элементов пакета и нарушение геометрии заготовки. У остальных полос удаляют наполнитель механическим путем, а освободившиеся от наполнителя части полосы отгибают в противоположные стороны на угол . При вьполнении этой операции у 2 заготовок из второй партии образуются трещинй в местах соединения элементов профиля. Таким образом удалось изготовить 12 годных профилей в виде тавра. Однако у заготово второй партии переход между элементами профиля резкий, в то время как у заготовок первой партии плавный. Примерз. При 9ОоЯз с обжатием 25% прокатывают 3 сборных пакета, каждый из которых состоит из двух листов размерами 8х6Ох25О мм жаропрочной стали марки 20x13 по всему пространству располагают прокладку раз мерами 2х2О-25О мм из той же стали и наполнитель в виде листа размерами 2x40-250 мм из титанового сплава марки ОТ 4. При этом величина сопротивления деформации титанового сплава при температуре сварки равна 5 кгс/мм, а жаропрочнрй стали 35 кгс/мм -таким образом, отношение . сопротивления деформации наполнителя к собственной толщине отличается от аналогичного отношения листа основного в 2,8 раза. Поверхности всех элементов пакета .предварительно зачищают механическим путем и обезжиривают ацето9976ном, кромку листа из алюминиевого сплава, соприкасающуюся с прокладкой, скругливают. Все прокатные полосы искривлены в плоскости листа вокруг прокладки. При этом наблюдается также выдавливание наполнителя. Из-за нарушения геометрии заготовки не удовлетворяют заданных требований. Формула изобретени Способ изготовления сварной металлической заготовки, преимущественно профильной, включающий сборку пакета путем установки между двумя листами основного материала по всей их площади прокладок из того же материала и наполнителя из разнородного материала, прокатку пакета и удаление наполнителя, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного и несущей способности заготовки, в качестве наполнителя берут материал, в котор мл тношение bsu . SOM - 1 1 ц 4 ..4- 4-... -1,О , НtoM, де bgH - предел текучести наполнителя при температуре сварки; О - предел текучести основного материала при темп атуре сварки; Ьц - толщина листа наполнителя; Ьолл толщина листа основного ма-гтериала. ри этом поверхность наполнителя перед боркой шлифуют, а кромку его соприкаакицуюся с прокдадкой, скругляют. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР о заявке № 2475025/25-27, . В 23 Р 3/О6, 14.О4.77.