RU2024375C1 - Method of manufacturing multilayer panels - Google Patents
Method of manufacturing multilayer panelsInfo
- Publication number
- RU2024375C1 RU2024375C1 SU5015357A RU2024375C1 RU 2024375 C1 RU2024375 C1 RU 2024375C1 SU 5015357 A SU5015357 A SU 5015357A RU 2024375 C1 RU2024375 C1 RU 2024375C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- sheets
- technological
- molding
- zone
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и сварке и может быть использовано для изготовления методом совмещенного процесса сверпластической формовки и диффузионной сварки сложнопрофильных изделий типа панелей. The invention relates to the processing of metals by pressure and welding and can be used for manufacturing by the combined process of superplastic forming and diffusion welding of complex products such as panels.
Известен способ изготовления панелей, при котором листовые заготовки наполнителя собирают в пакет и соединяют между собой в определенных местах прерывистой сваркой, после чего пакет герметизируют по контуру с установкой газоподводящего трубопровода, затем помещают пакет в технологическую оснастку между разнесенными обшивками, нагревают до температуры сверхпластичности, в процессе нагрева продувают полость штампа аргоном для удаления воздуха и удержания верхнего листа обшивки от провисания, формуют подачей давления между листами наполнителя до полного контакта образующихся ячеек между собой и обшивками. A known method of manufacturing panels, in which the sheet blanks of the filler are collected in a bag and interconnected in certain places by intermittent welding, after which the bag is sealed in a loop with the installation of a gas supply pipe, then the bag is placed in technological equipment between spaced plating, heated to a superplastic temperature, in during the heating process, the die cavity is blown with argon to remove air and hold the top sheet of the skin from sagging, formed by applying pressure between the sheets on filler to complete contact of the formed cells between themselves and the skin.
Недостатками данного способа являются усложнение оснастки, связанное с созданием внутри оснастки полости, ее герметизацией и установкой дополнительных трубопроводов, а также повышенный расход инертного газа для продува полости и создания инертной атмосферы. The disadvantages of this method are the complication of tooling associated with the creation of a cavity inside the tool, its sealing and installation of additional pipelines, as well as the increased inert gas flow to purge the cavity and create an inert atmosphere.
Известен также способ изготовления панелей, при котором листы наполнителя соединяют между собой по заданному рисунку прерывистой сваркой, собирают в пакет вместе с обшивками и герметизируют по контуру с установкой в технологической зоне газоподводящих трубопроводов, помещают в штамповую оснастку, нагревают до температуры сверхпластичности и осуществляют формовку обшивок подачей давления между ними и листами наполнителя, после завершения формовки обшивок давление стравливают и подают его между листами наполнителя до формирования ячеек и сварки контактирующих поверхностей, при этом газ, вытесняемый в процессе формовки, удаляется через трубопровод для подвода давления между обшивками и наполнителем [1]. There is also a known method of manufacturing panels, in which the filler sheets are interconnected according to a predetermined pattern by intermittent welding, assembled into a bag with claddings and sealed along the circuit with installation of gas supply pipelines in the technological zone, placed in die tooling, heated to superplasticity temperature and molded cladding by applying pressure between them and the sheets of filler, after the molding of the casing is completed, the pressure is vented and it is fed between the sheets of filler until the cells form eek and welding of the contacting surfaces, while the gas displaced during the molding process is removed through the pipeline to supply pressure between the casing and the filler [1].
Для удаления газа известно использование вакуумирования пространства между наполнителем и обшивками, что требует усложнения оснастки для предотвращения провисания обшивок, дополнительного оборудования для откачки вакуума, значительного удлинения технологического процесса и повышенных энергозатрат. Возможно удаление газа только за счет его вытеснения при изменении объема полости между наполнителем и обшивками без дополнительных средств откачки, что не может гарантировать полный вывод газа, из-за возможного перекрытия путей отвода, особенно на поздних этапах формовки. Наличие между свариваемыми поверхностями остаточного газа затрудняет развитие физического контакта и препятствует получению качественного диффузионного соединения. To remove gas, it is known to use the evacuation of the space between the filler and the casing, which requires complication of equipment to prevent sagging of the casing, additional equipment for pumping the vacuum, a significant lengthening of the process and increased energy consumption. It is possible to remove gas only due to its displacement by changing the volume of the cavity between the filler and the casing without additional pumping means, which cannot guarantee a complete removal of gas, due to possible blocking of the exhaust paths, especially in the later stages of molding. The presence of residual gas between the welded surfaces impedes the development of physical contact and prevents the production of high-quality diffusion joints.
Целью изобретения является повышение качества диффузионного соединения вследствие гарантированного отвода рабочего газа, без усложнения оснастки и использования дополнительного оборудования. The aim of the invention is to improve the quality of the diffusion connection due to the guaranteed removal of the working gas, without complicating the equipment and the use of additional equipment.
Для достижения этой цели в способе изготовления панелей, при котором листовые заготовки наполнителя соединяют сваркой между собой по определенному рисунку, собирают в пакет с листами обшивок, герметизируют по контуру, устанавливают в технологическую оснастку и формуют подачей давления газа через трубопроводы, расположенные в технологической зоне, вначале между листами обшивок и наполнителем, затем между листами наполнителя, в отличие от прототипа листы обшивки, по крайней мере с одной стороны периметра пакета, подвергают дополнительной деформации с образованием в технологической зоне полости, а листы наполнителя на границе основной и технологической зон проваривают дополнительным герметичным швом, пересекающим швы составляющие рисунок наполнителя, при этом взаимное расположение обшивки и наполнителя определяется условием:
h≅2 δнап+2 ρнап , где h - расстояние между обшивкой и наполнителем в технологической зоне;
δнап- толщина листа наполнителя после формовки;
ρнап- предельный радиус формовки наполнителя.To achieve this goal, in a method of manufacturing panels, in which the sheet blanks of the filler are joined by welding according to a certain pattern, assembled into a bag with sheets of cladding, sealed along the contour, installed in technological equipment and molded by applying gas pressure through pipelines located in the technological zone, first, between the sheathing sheets and the filler, then between the filler sheets, unlike the prototype, the sheathing sheets, at least on one side of the perimeter of the package, are additionally minutes to form a deformation zone in the processing chamber, and the filler plates on the boundary and main process zones boil additional sealed seam intersecting stitches constituting the filler pattern, wherein the relative positioning and filler sheathing determined by the condition:
h≅2 δ nap +2 ρ nap , where h is the distance between the casing and the filler in the technological zone;
δ Nap - the thickness of the filler sheet after molding;
ρ nap - the maximum radius of the molding of the filler.
Для упрощения штамповой оснастки рекомендуется в наполнителе в технологической зоне выполнять по крайней мере одно сквозное отверстие. To simplify die tooling, it is recommended that at least one through hole be made in the filler in the process zone.
При формовке наполнителя, по мере заполнения им пространства между обшивками, в угловых зонах ячеек образуются естественные газопроводящие пути, ограниченные недоформованными углами ячеек. Газопроводящие пути являются областью скопления и средством отвода инертного газа. Однако в случае изготовления панелей с продольными параллельными ребрами образующиеся естественные газопроводящие пути не сообщаются друг с другом, в связи с чем возникают технологические трудности по отводу газа, так как в этом случае необходимо предусматривать подсоединение системы ввода-отвода ко всем местам его скопления. When the filler is molded, as it fills the space between the casing, natural gas-conducting paths are formed in the corner zones of the cells, limited by the unformed corners of the cells. Gas paths are an area of accumulation and a means of removing inert gas. However, in the case of the manufacture of panels with longitudinal parallel ribs, the resulting natural gas paths do not communicate with each other, and therefore there are technological difficulties in the removal of gas, since in this case it is necessary to provide for the connection of an input-exhaust system to all places of its accumulation.
В случае изготовления панелей ячеистого типа образующиеся естественные газопроводящие пути представляют собой сообщающуюся сеть, так как швы наполнителя пересекают друг друга, что позволяет осуществлять отвод газа через одно место подсоединения к данной сети. Но в этом случае из-за применения для образования ячеек прерывистого сварного шва возникают препятствия для вывода газа, обусловленные тем, что в местах разрывов швов условия деформации из-за свободной оттяжки металла в верхнюю угловую часть ячейки способствуют более быстрому перекрытию газопроводящих путей, что может привести к изоляции отдельных участков скопления газа и одного места подсоединения системы ввода-отвода газа будет также недостаточно. In the case of the manufacture of honeycomb type panels, the resulting natural gas paths are a connected network, since the filler seams cross each other, which allows gas to be vented through one point of connection to this network. But in this case, due to the use of an intermittent weld for the formation of cells, obstacles arise for the gas outlet due to the fact that in the places of seam breaks, the deformation conditions due to the free drawing of metal to the upper corner of the cell contribute to a faster closure of the gas paths, which can lead to the isolation of individual sections of the gas accumulation and one point of connection of the gas inlet-outlet system will also be insufficient.
Для обеспечения гарантированного отвода газа в технологической зоне предусматривают дополнительную деформацию обшивки таким образом, что между обшивкой и наполнителем образуется полость, которая выполняет функции сообщения при различных типах панелей, выходящих на данную сторону естественных газопроводящих путей, сбора и отвода инертного газа. Для получения полости на рабочей поверхности в технологической части штамповой оснастки выполняют углубление высотой, определяемой из условия
h≅2 δнап+δобш+2 ρнап, (1) где h - высота углубления;
δнап- толщина листа наполнителя после формовки;
δобш- толщина листа обшивки после формовки;
ρнап- предельный радиус формовки наполнителя, а на границе основной и технологической зон листы наполнителя проваривают дополнительным герметичным швом, который пересекает швы, составляющие рисунок наполнителя, и предотвращает формовку листов наполнителя в технологической зоне для сохранения в ней между обшивкой и листами наполнителя свободного пространства. При этом в процессе формовки обшивки образуется полость, высота которой равняется такой величине, при которой неограниченная формовка наполнителя в ее сторону невозможна. Критическая величина, определяющая возможность формовки наполнителя в сторону полости, обусловлена предельным радиусом формовки, который вычисляется по формуле
ρнап=
σтч- напряжение течения;
δнап- толщина наполнителя после формовки;
Р - максимальное используемое давление. Толщина обшивки в технологической зоне и толщина наполнителя в месте дополнительного сварного шва после формовки ввиду сложности для аналитического расчета определяется опытным путем. Протяженность зоны ограничивается конструктивными соображениями с учетом того, что в ней располагаются трубопроводы системы ввода-отвода газа.To ensure guaranteed gas removal in the technological zone, additional deformation of the casing is provided in such a way that a cavity is formed between the casing and the filler, which performs the function of communication with various types of panels that go to this side of the natural gas transmission paths, collecting and removing inert gas. To obtain a cavity on the working surface in the technological part of the die tooling, a recess is performed with a height determined from the condition
h≅2 δ nap + δ total + 2 ρ nap , (1) where h is the height of the recess;
δ Nap - the thickness of the filler sheet after molding;
δ sheath - the thickness of the sheathing sheet after molding;
ρ nap is the maximum radius of molding of the filler, and at the border of the main and technological zones, the filler sheets are boiled with an additional sealed seam that intersects the seams that make up the filler pattern and prevents the formation of filler sheets in the technological zone to maintain free space between the casing and the filler sheets. At the same time, a cavity is formed in the process of forming the casing, the height of which is equal to such a value at which unlimited molding of the filler in its direction is impossible. The critical value that determines the possibility of molding the filler in the direction of the cavity is due to the limiting radius of the molding, which is calculated by the formula
ρ nap =
σ PM - current stress;
δ Nap - the thickness of the filler after molding;
P is the maximum pressure used. The thickness of the casing in the technological zone and the thickness of the filler in the place of the additional weld after molding, due to the complexity for analytical calculation, is determined empirically. The length of the zone is limited by design considerations, given that the pipelines of the gas inlet-outlet system are located in it.
В процессе получения панели образуются две основные полости формовки: верхняя и нижняя, а также две полости в технологической зоне, которые разделены посередине листами наполнителя. Для сообщения этих полостей рекомендуется в технологической зоне в наполнителе выполнять сквозные отверстия. Выполнение в наполнителе в технологической зоне сквозных отверстий, которые соединяют верхнюю и нижнюю основные полости формовки обшивки, позволяет осуществлять подвод-отвод газа через один трубопровод, что ведет к упрощению оснастки. In the process of obtaining the panel, two main molding cavities are formed: the upper and lower, as well as two cavities in the technological zone, which are separated in the middle by the filler sheets. To communicate with these cavities, it is recommended that through holes be made in the filling zone in the processing zone. The implementation of through holes in the filler in the technological zone, which connect the upper and lower main cavities of the forming of the casing, allows for the supply and removal of gas through one pipeline, which simplifies the equipment.
На фиг.1 показано взаимное расположение листов обшивки и наполнителя в технологической зоне; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1. Figure 1 shows the relative position of the sheathing and filler sheets in the process zone; figure 2 is a section along aa in figure 1.
В полуматрицах 1,2 выполняют углубления 3,4. Трубопровод 5 предназначен для подвода давления газа. Позицией 6,7 обозначены листы обшивки, прилегающие к рабочей поверхности полуматриц. Полости 8,9, образующиеся в технологической зоне, соединены отверстием 10. Позицией 11, 12 обозначены листы наполнителя, проваренные дополнительным сварным швом 13. Позицией 14 обозначен сварной шов, образующий рисунок наполнителя. На фиг.2 позицией 15 обозначены места выхода в технологическую зону естественных газопроводящих путей. In semi-matrices 1.2, deepenings 3.4 are performed. The
Способ осуществляется следующим образом. Листы наполнителя 11, 12 соединяют прерывистой сваркой по заданному рисунку. По крайней мере с одной стороны периметра по границе основной и технологической зон наполнитель проваривают дополнительным герметичным швом 13. В технологической части наполнителя устанавливают трубопровод подачи давления. Наполнитель с обшивками 6,7 собирают в пакет, герметизируют сваркой по контуру с установкой трубопровода 5 для подачи давления между наполнителем и обшивками. Пакет помещают в штамповую оснастку, нагревают и формуют подачей давления, вначале между наполнителем и обшивками, затем между листами наполнителя. В процессе формовки листы обшивок прилегают к поверхности полуматриц 1,2, при этом в технологической зоне между обшивками и наполнителем образуются полости 8,9. По окончании формовки обшивки давление стравливается и газ, вытесняемый при формовке наполнителя, собирается в полостях 8,9 и отводится через трубопровод 5. По окончании формовки наполнителя панель выдерживают до получения диффузионного соединения, охлаждают и извлекают ее из оснастки. The method is as follows. The sheets of
Перед выполнением в полуматрицах углублений предварительно изготавливают опытный образец панели. Замеряют толщину стенки ячейки в основании штамповочного уклона и по формуле (2) определяют предельный радиус формовки наполнителя, и, учитывая толщину обшивки в технологической зоне, из условия (1) выбирают необходимую высоту углубления. Before performing in the semi-matrix recesses pre-made prototype panel. The cell wall thickness is measured at the base of the stamping slope, and the formula (2) determines the limiting radius of the molding of the filler, and, taking into account the thickness of the skin in the technological zone, the necessary height of the recess is selected from condition (1).
П р и м е р. Предварительно изготавливают контрольный образец панели по способу, описанному в прототипе, из титанового сплава ВТ6с. Толщина листов наполнителя 0,6 мм, толщина листов обшивок - 0,5 мм. После завершения технологического процесса изготовления панели были выявлены дефекты в виде непроваров на 40% контактирующих поверхностей. Контрольный образец разрезают и замеряют толщину стенки ячейки, образованной наполнителем, в месте начала штамповочного уклона. Толщина наполнителя стала равной 0,4 мм. По формуле (2) определяют предельный радиус формовки наполнителя 0,8 мм, напряжение течения 4 МПа, при температуре 920оС, скорости деформации 10-3 с-1, максимальное используемое давление 2 МПа. Из условия (1) выбирают необходимую высоту углубления. Ввиду того, что эта величина незначительна, деформацией листа обшивки в технологической зоне можно пренебречь и принять толщину обшивки равной исходной. Высоту углубления принимают равной 2 мм. В обеих полуматрицах с одной стороны периметра выполняют углубления высотой 2 мм, длину углубления принимают равной стороне панели 100 мм, ширина выбирается из конструктивных соображений 20 мм. Соединенные по заданному рисунку листы наполнителя на расстоянии 20 мм от края, со стороны технологической зоны проваривают дополнительным сварным швом. Между швом и краем заготовки выполняют сквозное отверстие. Наполнитель собирают с обшивками в пакет, герметизируют по контуру с установкой в технологической зоне газоподводящих трубопроводов и помещают в оснастку. Процесс формовки осуществляют аналогично контрольному образцу.PRI me R. Pre-made control sample panel according to the method described in the prototype, of titanium alloy VT6s. The thickness of the filler sheets is 0.6 mm, the thickness of the sheathing sheets is 0.5 mm. After completion of the panel manufacturing process, defects were detected in the form of lack of fusion on 40% of the contacting surfaces. The control sample is cut and the thickness of the cell wall formed by the filler is measured at the start of the stamping slope. The filler thickness became 0.4 mm. According to the formula (2) determine the limiting filler forming radius of 0.8 mm, the flow stress of 4 MPa, at a temperature of 920 ° C, strain rate of 10 -3 s -1, the maximum pressure of 2 MPa is used. From the condition (1), the required height of the recess is selected. Due to the fact that this value is insignificant, deformation of the sheathing sheet in the technological zone can be neglected and the sheathing thickness can be taken equal to the initial one. The height of the recess is taken equal to 2 mm. In both half-matrices, recesses with a height of 2 mm are made on one side of the perimeter, the length of the recess is taken equal to the side of the panel 100 mm, the width is selected from design considerations of 20 mm. The filler sheets connected by a predetermined pattern at a distance of 20 mm from the edge, are boiled with an additional weld seam from the process zone side. A through hole is made between the seam and the edge of the workpiece. The filler is collected with the casing in a bag, sealed along the circuit with the installation of gas supply pipelines in the technological zone and placed in a snap. The molding process is carried out similarly to a control sample.
Исследование полученной по предлагаемому способу панели выявило качественное диффузионное соединение по всей площади панели. Дефекты в виде пор и непроваров отсутствуют. A study of the panel obtained by the proposed method revealed a high-quality diffusion compound over the entire area of the panel. Defects in the form of pores and lack of fusion are absent.
Claims (2)
h ≅ 2δнап + 2ρнап ,
где h - расстояние между обшивкой и наполнителем в технологической зоне;
δнап - толщина листа наполнителя после формовки;
ρнап - предельный радиус формовки наполнителя.1. METHOD FOR MANUFACTURING MULTI-LAYERED PANELS, in which filler sheets are joined according to a given pattern with welds, assembly into a bag with sheathing sheets, loop sealing, installation in technological equipment, heating to superplasticity temperature and molding by applying gas under pressure through pipelines located in the technological zone, first between the filler sheets and the casing, and then between the filler sheets, characterized in that the casing sheets on at least one side of the package are subjected to additional ADDITIONAL deformation to form a treatment cavity zone and filler sheets bordering the technological area boil additional sealed seam filler intersecting seams, wherein
h ≅ 2δ nap + 2ρ nap ,
where h is the distance between the casing and the filler in the technological zone;
δ Nap - the thickness of the filler sheet after molding;
ρ nap - the maximum radius of the molding of the filler.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5015357 RU2024375C1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Method of manufacturing multilayer panels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5015357 RU2024375C1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Method of manufacturing multilayer panels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024375C1 true RU2024375C1 (en) | 1994-12-15 |
Family
ID=21590945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5015357 RU2024375C1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Method of manufacturing multilayer panels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2024375C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001000349A1 (en) * | 1999-06-28 | 2001-01-04 | Institut Problem Sverkhplastichnosti Metallov Ran | Method of producing a multilayer cellular structure |
-
1991
- 1991-07-25 RU SU5015357 patent/RU2024375C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Vaccari J.A.Form-Bonding titanium in one-shot. American Machinist 1983. vol 127, N 10, p.91-94, с.69-71. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001000349A1 (en) * | 1999-06-28 | 2001-01-04 | Institut Problem Sverkhplastichnosti Metallov Ran | Method of producing a multilayer cellular structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4304821A (en) | Method of fabricating metallic sandwich structure | |
| CN112372130B (en) | Preparation method of titanium alloy hollow structure | |
| US4217397A (en) | Metallic sandwich structure and method of fabrication | |
| JP3090324B2 (en) | Porous structure and method of manufacturing the same | |
| CA1055680A (en) | Method for making metallic sandwich structures | |
| EP1013355B1 (en) | Corner gap weld pattern for spf core packs | |
| EP0414731B1 (en) | Curved superplastic forming/diffusion bonding sandwich fabricated structures | |
| EP0601773A1 (en) | Forming of diffusion bonded joints in superplastically formed metal structures | |
| US4197978A (en) | Method of making an integral structural member | |
| RU2024375C1 (en) | Method of manufacturing multilayer panels | |
| US5300367A (en) | Metallic structural panel and method of fabrication | |
| RU2024376C1 (en) | Method of manufacturing multilayer panels | |
| EP0894552B1 (en) | Improvements in or relating to heat exchanger manufacture | |
| KR890002972B1 (en) | Method of execution for lining using clad piece and clad piece | |
| RU2024378C1 (en) | Method of manufacturing multilayer panels | |
| CN114193103B (en) | Preparation method of closed cabin | |
| CN114310166B (en) | Forming method of closed cabin | |
| AU2018319366B2 (en) | Superplastic forming and diffusion bonding process | |
| AU2018319367B2 (en) | Superplastic forming and diffusion bonding process | |
| CN114653764A (en) | Method for producing single-sided heterogeneous composite steel plate by hot rolling method | |
| US3497945A (en) | Method for solid state welding | |
| RU2277464C2 (en) | Method of and device for evacuating of multilayer packs for rolling | |
| CN109531077B (en) | Preparation method for eliminating surface groove of titanium alloy three-layer structure | |
| SU1165546A1 (en) | Method of manufacturing laminated panels by diffusion welding | |
| US6015080A (en) | Method of manufacturing clad metal plates |