Обеспечение свойств соединений титановых конструкций летательных аппаратов, полученных сваркой плавлением, одинаковых со свойствами основного металла

Машиностроение и машиноведение

Сварка, родственные процессы и технологии

2021. Т. 28. № 3. С. 218-227.

DOI: 10.34759/vst-2021-3-218-227

Авторы

Муравьёв В. И.*, Бахматов П. В.**, Григорьев В. В.***

Комсомольский-на-Амуре государственный университет (КнАГУ), ул. Ленина, 27, Комсомольск-на-Амуре, 681013, Россия

*e-mail: vmuravyev@mail.ru
**e-mail: mim@knastu.ru
***e-mail: grigorev.vlv@gmail.com

Аннотация

Приведена оценка влияния технологических приемов исключения пор в металле шва на свойства неразъемных соединений при сборке титановых конструкций летательных аппаратов. Исследования проводились на титановых сплавах ВТ20, ВТ23 с использованием сварочных установок, применяемых в серийном производстве летательных аппаратов (УСП-5000, АДСВ-6, ГСПД-1, КЛ-144). Рассмотрено влияние различных способов сварки (электронно-лучевой, автоматической аргонодуговой, погруженным вольфрамовым электродом) на механические свойства и геометрические параметры неразъемных соединений. Установлено, что увеличение времени существования сварочной ванны способствует исключению пористости в неразъемных соединениях, но приводит к изменению геометрических параметров сварных швов и снижению прочности. Выявлено, что для улучшения качества неразъемных соединений необходимо повышение жидкотекучести сварочной ванны и уменьшение вязкости. По результатам исследования интенсификации перемешивания жидкометаллической ванны при сварке вольфрамовым погруженным электродом (СПВЭ) и электронно-лучевой сварке (ЭЛС) установлено, что наиболее перспективным способом обеспечения качества неразъемных соединений (исключение пористости, получение свойств, близких к свойствам основного металла) является применение осцилляции электронного луча при электронно-лучевой сварке или применение колебательных движений электрода при автоматической аргонодуговой сварке.

Ключевые слова:

титановые сплавы, неразъемные соединения, узловая сборка, электронно-лучевая сварка, автоматическая аргонодуговая сварка, силовые элементы летательных аппаратов

Библиографический список

  1. Братухин А.Г., Муравьев В.И., Долотов Б.И. и др. Эффективность применения титана и его сплавов в авиастроении // Авиационная промышленность. 1997. № 3-4. С. 3-9.

  2. Муравьев В.И., Бахматов П.В., Фролов А.В. Перспективные металлургические и технологические процессы производства, повышающие надежность изделий из конструкционных материалов. – Комсомольск-на-Амуре: КнАГТУ, 2016. – 330 с.

  3. Арзамасов Б.Н., Брострем В.А., Буше Н.А. и др. Конструкционные материалы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1990. – 688 с.

  4. Гуревич С.М., Замков В.Н., Блащук В.Е. и др. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов. – 2-е изд., доп. и перераб. – Киев: Наукова думка, 1986. – 240 с.

  5. Редчиц В.В., Фролов В.А., Казаков В.А., Лукин В.И. Пористость при сварке цветных металлов. – М.: Технология машиностроения, 2002. – 448 с.

  6. Муравьев В.И. Проблемы порообразования в сварных швах титановых сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2005. № 7(601). С. 30-37.

  7. Долотов Б.И. Сварка погруженным вольфрамовым электродом. – М.: Машиностроение, 2004. – 208 с.

  8. Патон Б.Е., Лобанов Л.М., Лысак В.В. и др. Бездеформационная сварка стрингерных панелей из титанового сплава ВТ20 // Автоматическая сварка. 2014. № 9(735). С. 7-18.

  9. Лозеев Г.Е., Черницын А.И., Фролов В.В. Процессы, протекающие в стыке сварного соединения, и их влияние на пористость металла шва // Автоматическая сварка. 1977. № 2. С. 25-30.

  10. Долотов Б.И., Муравьев В.И., Марьин Б.Н. и др. О возможности получения плотных швов на титановых сплавах // Сварочное производство. 1996. № 12. С. 6-8.

  11. Муравьев В.И., Физулаков Р.А., Мельничук А.Ф. и др. Исследование влияния газолазерного раскроя на формирование рельефа, структуры и химического состава поверхности реза титановых заготовок // Металловедение и термическая обработка металлов. 2005. № 2. С. 22-25.

  12. Ремчуков С.С., Лебединский Р.Н. Особенности применения лазерных технологий в процессе создания пластинчатых теплообменников для малоразмерных газотурбинных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 90-98. DOI: 10.34759/vst-2020-2-90-98

  13. Kar J., Chakrabarti D., Roy S.K., Roy G.G. Beam oscillation, porosity formation and fatigue properties of electron beam welded Ti-6Al-4V alloy // Journal of Materials Processing Technology. 2019. Vol. 266, pp. 165-172. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2018.10.040

  14. Муравьев В.И., Бахматов П.В., Долотов Б.И. и др. Обеспечение надежности конструкций из титановых сплавов. – М.: Эком, 2009. – 752 с.

  15. Шоршоров М.Х., Мещеряков В.Н. Фазовые превращения и изменения свойств сплавов титана при сварке: Атлас. – М.: Наука. 1973. –160 с.

  16. Грабин В.Ф. Металловедение сварки плавлением. – Киев: Наукова думка, 1982. – 416 с.

  17. Меркулов В.И., Долотов Б.И., Муравьев В.И. и др. Способ аргонодуговой сварки титановых сплавов. Патент RU 2133178 C1. Бюл. № 20, 20.07.99.

  18. Симоник А.Г., Верещагин С.И. Сварка погруженным неплавящимся электродом с регулированием сварочного тока // Сварочное производство. 1982. № 3. С. 13–14.

  19. Косович В.А., Полупан В.А., Панин А.В., Яровинский Ю.Л. Особенности работы вольфрамовых электродов – полых катодов в аргоне при атмосферном давлении // Сварочное производство. 1986. № 9. С. 14-15.

  20. Селяненков В.Н., Степанов В.В., Сайфиев Р.З. Зависимость давления сварочной дуги от параметров вольфрамового электрода // Сварочное производство. 1980. № 5. С. 5-7.

  21. Зимина Е.Г., Шубин В.И., Эйдук Ю.А. Влияние формы вольфрамовых электродов на их эксплуатационные характеристики при сварке // Технологические и эксплуатационные свойства молибденовых и вольфрамовых сплавов: Темат. сб. науч. тр. – М.: ВНИИТС, 1991. С. 92-96.

  22. Долотов Б.И., Дашковский А.А., Муравьев В.И. и др. Влияние способа сварки на механические свойства сварных швов // Авиационная промышленность. 1992. № 8. С. 46-47.

  23. Назаренко О.К., Кайдалов А.А., Ковбасенко С.Н. и др. Электронно-лучевая сварка / Под ред. Б.Е. Патона. – Киев: Наукова думка, 1987. – 256 с.

  24. Федоров C.C., Тищенко М.Ю., Шмаков С.В., Зайдес С.А. Особенности сварки высоконагруженных конструкций из титановых сплавов // Сварочное производство. 2016. № 3. С. 16-21.

  25. Муравьёв В.И., Бахматов П.В., Григорьев В.В. Особенности образования специфических дефектов при сборке крупногабаритных титановых конструкций летательных аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 4. С. 17-27. DOI: 10.34759/vst-2019-4-17-27

  26. Kou S., Tsai M.C. Thermal Analysis of GTA Welding Electrodes // Welding research supplement. 1985. Vol. 64. No. 9, pp. 266-269. URI: https://app.aws.org/wj/supplement/WJ_1985_09_s266.pdf

  27. Ольшанская Т.В., Саломатова Е.С. Обзор современных способов управления электронным лучом при электронно-лучевой сварке // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2016. Т. 18. № 4. С. 169-187. DOI: 10.15593/2224-9877/2016.4.13

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024