Российский университет транспорта (МИИТ) Москва, Россия:

В. Н. Чудин, профессор кафедры «Сопротивление материалов и строительная механика», докт. техн. наук, эл. почта: vladimir-chudin@yandex.ru

Тульский государственный университет» Тула, Россия:
В. И. Платонов, доцент кафедры «Механика пластического формоизменения», канд. техн. наук, эл. почта: mpf-tula@rambler.ru
П. В. Романов, аспирант

Предложены соотношения для расчета технологических режимов изотермической сварки давлением корпусных ячеистых панелей из листовых материалов. Ячеистые панели, изготавливаемые из легких алюминиевых и титановых сплавов, используют в аэрокосмической технике в качестве силовых элементов корпусных конструкций, крыльев, обтекателей и т. д. При использовании таких конструкций в качестве емкостей топливных баков необходимо надежное соединение элементов, обеспечивающее герметичность полостей. По сравнению с традиционными способами сварки элементов из материалов, применяемых в авиакосмической отрасли, сварка давлением позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления сложных конструкций и повысить их качество. Сварку давлением входящих в сборку заготовок производят в изотермических условиях, т. е. в твердой фазе. Основные этапы технологического процесса сварки давлением включают в себя: осадку сборки заготовок путем пластического сжатия, выдержку под давлением и релаксацию (остывание). Таким образом, для проектирования и расчета этого процесса необходимо определить максимальное давление при заданной величине осадки, длительность выдержки под давлением и время релаксации напряжений в материале изделия. Определение величины давления осадки производили верхнеграничным методом, используя энергетическое уравнение равновесия при осадке на основе разрывного поля скоростей перемещений и уравнение ползучепластичности при сварке. В зависимости от марки материала и температуры формоизменения получено выражение для оценки повреждаемости материала заготовок по деформационному или энергетическому критериям разрушения. Представлены результаты расчета режимов изотермической сварки давлением корпусной панели из алюминиевого сплава АМг6 при 510 ^oC и показаны образцы изделий.

Работа выполнена в рамках гранта по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации НШ-2601.2020.8.

1. Яковлев С. П., Чудин В. Н. и др. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. — М. : Машиностроение, 2003. — 427 с.
2. Чудин В. Н. Соединение элементов корпусных конструкций давлением // Вестник машиностроения. 2014. № 1. С. 78–80.
3. Каракозов Э. С. Сварка металлов давлением. — М. : Машиностроение, 1986. — 280 с.
4. Голенков В. А., Яковлев С. П. и др. Теория обработки металлов давлением. — М. : Машиностроение, 2009. — 442 с.
5. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. — М. : Наука, 1979. — 744 с.
6. Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением : учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2001. — 836 с.
7. Платонов В. И., Романов П. В. Деформационные и силовые режимы осадки при сварке давлением // Технология машиностроения. 2020. № 7. С. 16–21.
8. Романов К. И. Механика горячего формоизменения металлов. — М. : Машиностроение, 1993. — 240 с.
9. Семенов Д. А., Чудин В. Н., Егоров О. В., Соболев Я. А. и др. Технологические решения и процессы сверхпластичного формообразования и диффузионной сварки. — М. : ЦНТИ «Поиск», 1986. — 65 с.
10. Новые наукоемкие технологии в технике: энциклопедия в 4-х т. Т. 4 / под ред. К. С. Касаева. — М. : Российское космическое агентство, 1994. — 208 с.
11. Jingquan Zhang, Ting Huang, Sergey Mironov, Qiang Wu, Qingwei Zhang, Jiejie Xu et al. Microstructure evolution during laser pressure welding of pure aluminum // Materials Letters. 2020. Vol. 260.
12. Xi Chen, Zhenglong Lei, Yanbin Chen, Yu Han, Sanbao Lin. Microstructure and tensile properties of Ti/Al dissimilar joint by laser welding-brazing at subatmospheric pressure // Journal of Manufacturing Processes. 2020. Vol. 56. P. 19–27.
13. Li H., Cao B. Effects of welding pressure on high-power ultrasonic spot welding of Cu/Al dissimilar metals // Journal of Manufacturing Processes. 2019. Vol. 46. P. 194–203.
14. Wei Guan, Yifu Shen, Yinfei Yan, Rui Guo, Wei Zhang. Fabrication of ultra-thin copper foil pressure welding using FSW equipment // Journal of Materials Processing Technology. 2018. Vol. 251. P. 343–349.
15. Демин В. А., Черняев А. В., Платонов В. И., Коротков В. А. Методика экспериментального определения механических и пластических свойств материала при растяжении с повышенной температурой // Цветные металлы. 2019. № 5. С. 66–73. DOI: 10.17580/tsm.2019.05.08
16. Черняев А. В., Усенко Н. А., Коротков В. А., Платонов В. И. Определение влияния скорости деформации на сопротивление деформированию при статиче ском растяжении с повышенной температурой // Цветные металлы. 2019. № 5. С. 60–65. DOI: 10.17580/tsm. 2019.05.07