Разработка процесса диффузионной сварки титановых трехслойных панелей с использованием заполнителя с комбинированной микроструктурой

• Автор: Булков, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ процесса изготовления титановых тонкостенных слоистых 9 конструкций
1.1. Схема процесса диффузионной сварки титановых тонкостенных 9 слоистых конструкций
1.2. Образование соединения при диффузионной сварке
1.3 Микроструктура титановых сплавов и ее влияние на высокотемпературную ползучесть
1.4. Развитие деформации металла в зоне контакта
1.5. Анализ способов получения заготовок с равноосной мелкозернистой структурой в приповерхностном зоне
1.6. Расчет тепловых полей при термообработке колеблющимся электронным пучком
1.7. Цель и задачи исследования
2. Анализ процесса деформации металла в зоне контакта при диффузионной сварке конструкций таврового типа
2.1. Методика анализа процесса деформации
2.2. Результаты расчетного эксперимента
2.3. Исследование влияния структуры свариваемых деталей на напряженно-деформированное состояние в зоне контакта
2.4. Анализ влияния толщины мелкозернистой зоны на ее деформацию в процессе диффузионной сварки
2.5. Выводы и результаты по главе
3. Теоретическое обоснование электронно-лучевой термообработки полосовых заготовок сотовых заполнителей
3.1. Выбор схемы нагрева и оценка влияния тепловых потерь на температурное поле нагреваемой полосы
3.2. Расчет температурного поля в ленте
3.3. Расчет параметров режима термообработки, обеспечивающих необходимую ширину зоны нагрева
3.4. Определение момента наступления квазистационарного состояния и длины участка с неустановившимся тепловым режимом

3.5. Анализ тепловых процессов методом конечных элементов
3.6. Об использовании теплоотводящих устройств при обработке полосовых заготовок
3.7. Выводы и результаты по главе
4. Разработка технологии процесса диффузионной сварки трехслойных
конструкций с сотовым заполнителем с комбинированной микроструктурой
4.1. Выбор режима диффузионной сварки
4.1.1. Кинетика развития физического контакта
4.1.2. Деформация свариваемых заготовок, сопутствующая развитию физического контакта
4.1.3. Влияние параметров режима диффузионной сварки на прочность диффузионного соединения
4.1.4. Выбор технологических параметров двухэтапного процесса диффузионной сварки сплава ОТ4
4.2. Механические свойства сотовых конструкций, полученных диффузионной сваркой
4.3. Выводы и результаты по главе
Основные выводы и результаты работы
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. При создании корпусных оболочек для авиационной и космической техники широкое применение находят крупногабаритные тонкостенные слоистые конструкции, представляющие сочетание несущих обшивок с заполнителем, которые образуют между собой тавровые соединения. Перспективным процессом для получения таких конструкций является диффузионная сварка. Однако по технологии, когда используется заполнитель с крупнозернистой пластинчатой структурой (обладающей большим сопротивлением высокотемпературной деформации), а обшивки из сплава с глобулярной структурой, в зоне контакта возникает объемное напряженное состояние и развитие деформации ограниченно. Для создания условий, обеспечивающих развитие процесса диффузионной сварки и получение качественного соединения, необходимо, чтобы толщина заготовок заполнителя 61 была примерно в 3 раза меньше толщины несущих обшивок с>0. Но при изготовлении таких конструкций из серийно выпускаемых листовых сплавов (толщина которых д > 0,3 мм) толщины с5) и 5{) бывают соизмеримы, при этом предел прочности образующегося сварного соединения не превышает 50 % прочности основного металла.
Для повышения прочности соединения необходимо либо увеличивать 5о > Ъд3 , но это влечет за собой увеличение массы конструкции; либо уменьшать с>„ но для этого необходимо использовать специальную титановую фольгу, которая серийно не выпускается и имеет стоимость более чем на порядок превосходящую стоимость листового проката.
Недостатком существующей технологии является снижение циклической прочности несущих обшивок за счет их утонения и возникновения концентраторов напряжений в зоне вдавливания вертикальной стенки в горизонтальную.
Повышение качества диффузионного соединения несущих обшивок с заполнителем может быть достигнуто использованием заполнителя с комби-

1. Выполнить анализ процесса развития высокотемпературной деформации в зоне контакта при диффузионной сварке титановых тонкостенных конструкций таврового типа с учетом соотношения толщин свариваемых заготовок и их исходной микроструктуры.
2. Обосновать возможность и определить параметры электронного луча для получения локальной термической обработкой титановых полосовых заготовок сотового заполнителя с комбинированной микроструктурой заданных размеров.
3. Исследовать влияние технологических параметров диффузионной сварки и микроструктурного состояния свариваемых заготовок на кинетику развития процесса формирования сварного соединения и его механические свойства.
4. На основании результатов проведенных исследований разработать технологический процесс диффузионной сварки трехслойных конструкций с сотовым заполнителем.