[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2708724C1 - Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys - Google Patents

Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2708724C1
RU2708724C1 RU2019114949A RU2019114949A RU2708724C1 RU 2708724 C1 RU2708724 C1 RU 2708724C1 RU 2019114949 A RU2019114949 A RU 2019114949A RU 2019114949 A RU2019114949 A RU 2019114949A RU 2708724 C1 RU2708724 C1 RU 2708724C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shell
welding
electron beam
cover
distance
Prior art date
Application number
RU2019114949A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Афанасьевич Архипов
Александр Борисович Ворожцов
Владислав Христианович Даммер
Василий Владимирович Соловьев
Марина Григорьевна Хмелева
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ)
Priority to RU2019114949A priority Critical patent/RU2708724C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708724C1 publication Critical patent/RU2708724C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/02Control circuits therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a method of electron-beam welding of annular connection of thin-walled structures from high-strength aluminum alloys. In cylindrical cover top surface peripheral part annular groove is made with section of at least 3×3 mm. Shell is installed on the cover with a gap of not more than 0.1 mm, the shell edge is shifted down at distance δ from cover upper surface. On external surface of shell is tightly installed copper ring with width of at least 2δ and height of not less than 20δ, shifted down at distance δ from shell of shell ring. Shell is pre-fixed on the side surface of the cylinder with an electron beam at 12 diametrically opposite points. Annular seam is made in vacuum chamber at orientation of shell-centered shell at distance of 0.4δ from its inner surface of the electron beam at angle of 30 degrees to the surface of the shell during rotation of the welded article around the axis of symmetry. Thickness of the cover wall in the groove area, angular rotation speed of the article being welded, accelerating voltage, electron beam current and linear welding speed are selected in accordance with preset ratios related to thickness of shell δ and cover radius R.
EFFECT: invention can be used for making light structures with high strength and tightness requirements.
1 cl, 5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии электронно-лучевой сварки кольцевого соединения тонкостенных конструкций из высокопрочных алюминиевых сплавов, в частности для изготовления узлов, состоящих из тонкостенной обечайки и цилиндрической крышки. Заявляемый способ может быть использован при изготовлении легких сварных конструкций для авиационной и космической техники с повышенными требованиями к прочности и герметичности соединений (например, корпусов гироскопов для искусственных спутников Земли).The invention relates to a technology for electron beam welding of an annular connection of thin-walled structures from high-strength aluminum alloys, in particular for the manufacture of assemblies consisting of a thin-walled shell and a cylindrical cover. The inventive method can be used in the manufacture of lightweight welded structures for aviation and space technology with increased requirements for strength and tightness of joints (for example, gyroscopes for artificial Earth satellites).

Известен способ электронно-лучевой сварки тонкостенной трубы с тонкостенным биметаллическим переходником [1]. Перед сваркой свариваемый конец трубы раздают на конус, величиной не более 14 градусов и на ее торце выполняют центрирующий кольцевой выступ. Свариваемому концу биметаллического переходника придают аналогичную конусную форму и на его торце выполняют центрирующую кольцевую проточку под кольцевой выступ на торце трубы. Сварку выполняют пятном нагрева электронного луча со скоростью сварки не более 20 м/час (5.6 мм/с), при этом пятно нагрева электронного луча колеблют с частотой не более 50 колебаний в секунду симметрично линии стыка.A known method of electron beam welding of a thin-walled pipe with a thin-walled bimetallic adapter [1]. Before welding, the welded end of the pipe is distributed into a cone, no larger than 14 degrees, and a centering ring protrusion is performed at its end. The welded end of the bimetallic adapter is given a similar conical shape and a centering ring groove is made at its end under the annular protrusion at the end of the pipe. Welding is performed by the heating spot of the electron beam with a welding speed of not more than 20 m / h (5.6 mm / s), while the heating spot of the electron beam is oscillated with a frequency of not more than 50 vibrations per second symmetrically to the junction line.

Предлагаемый способ является трудоемким и требует доработки деталей перед сваркой (конус, кольцевая проточка и выступ), что не допускается при изготовлении прецизионных изделий.The proposed method is time-consuming and requires the completion of parts before welding (cone, annular groove and protrusion), which is not allowed in the manufacture of precision products.

Известен способ электронно-лучевой сварки тонкостенных труб из молибденовых сплавов [2]. Предлагаемый способ отличается тем, что перед стыковкой труб между ними помещают присадочный материал в виде вставки из молибден-рениевого сплава, размеры которой обеспечивают содержание рения не менее 11%. Осуществляют стыковку труб с приложением осевого усилия и вставку фиксируют электронным лучом в нескольких точках. Стык прогревают расфокусированным лучом до температуры (80÷900)°С. Сварку ведут со скоростью (24÷26) мм/с.A known method of electron beam welding of thin-walled pipes made of molybdenum alloys [2]. The proposed method is characterized in that before joining the pipes, filler material is placed between them in the form of an insert of a molybdenum-rhenium alloy, the dimensions of which provide a rhenium content of at least 11%. The pipes are joined with axial force and the insert is fixed by an electron beam at several points. The joint is heated with a defocused beam to a temperature of (80 ÷ 900) ° C. Welding is carried out at a speed of (24 ÷ 26) mm / s.

Наиболее близким по технической сущности является выбранный за прототип способ электронно-лучевой сварки кольцевых соединений титановых сплавов [3]. Способ включает подготовку кромок под сварку, сборку стыка и сварку электронным лучом с расположением фокуса луча выше поверхности свариваемого изделия. При этом электронный луч с круговой разверткой фокусируют на расстояние от поверхности свариваемых кромок не менее двух и не более трех толщин свариваемого стыка.The closest in technical essence is the selected for the prototype method of electron beam welding of ring compounds of titanium alloys [3]. The method includes preparing the edges for welding, assembling the joint and welding with an electron beam with the beam focus above the surface of the welded product. In this case, an electron beam with a circular scan is focused on a distance from the surface of the welded edges of at least two and not more than three thicknesses of the welded joint.

Общим недостатком способов [1-3] является отсутствие требований к температуре нагрева узлов свариваемого изделия, которые предъявляются к сварке как финишной операции технологического процесса. При этом недопустим нагрев находящихся внутри изделия компонентов (печатные платы, микросхемы, радиоэлементы и т.д.) свыше 80°С.A common disadvantage of the methods [1-3] is the lack of requirements for the temperature of the heating units of the welded product, which are presented to welding as a finishing operation of the process. In this case, it is unacceptable to heat the components inside the product (printed circuit boards, microcircuits, radioelements, etc.) above 80 ° C.

Кроме того, при сварке прецизионно изготовленных деталей недопустима их дополнительная механическая обработка под сварку без последующего снятия напряжений, возникающих при обработке. Это может привести к изменению размеров элементов конструкции (нарушение соосности, появление эллипсоидальной конфигурации и т.д.).In addition, when welding precision manufactured parts, their additional machining for welding without subsequent stress relieving during processing is unacceptable. This can lead to a change in the size of structural elements (misalignment, the appearance of an ellipsoidal configuration, etc.).

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа электронно-лучевой сварки тонкостенных конструкций из упрочненных алюминиевых сплавов, обеспечивающего получение качественных кольцевых соединений с повышенными требованиями к прочности и герметичности.The technical result of the present invention is the development of a method of electron beam welding of thin-walled structures made of hardened aluminum alloys, which provides high-quality ring joints with increased requirements for strength and tightness.

Технический результат достигается тем, что разработан способ электронно-лучевой сварки кольцевого соединения тонкостенной обечайки с цилиндрической крышкой, выполненных из упрочненных алюминиевых сплавов, включающий подготовку соединения под сварку, сборку соединения и его сварку электронным лучом. В периферийной области верхней поверхности цилиндрической крышки выполняют кольцевую проточку сечением не менее 3×3 мм. Проводят термическую обработку обечайки и крышки для снятия остаточных напряжений. Обечайку устанавливают на крышку с зазором не более 0.1 мм, срез обечайки смещают вниз на расстояние δ от верхней поверхности крышки. На внешнюю поверхность обечайки плотно устанавливают медное кольцо шириной не менее 28 и высотой не менее 20δ, смещенное вниз на расстояние δ от среза обечайки. Обечайку предварительно фиксируют на боковой поверхности цилиндра электронным лучом в 12 диаметрально противоположных точках, равномерно расположенных по окружности кольцевого соединения. Сварку кольцевого соединения выполняют в вакуумной камере при ориентации сфокусированного на торец обечайки на расстоянии 0.4δ от ее внутренней поверхности электронного луча под углом 30 градусов к поверхности обечайки при вращении свариваемого изделия вокруг оси симметрии. Толщину стенки крышки в области проточки и угловую скорость вращения свариваемого изделия определяют в соответствии с соотношениямиThe technical result is achieved by the fact that a method of electron beam welding of an annular connection of a thin-walled shell with a cylindrical cover made of hardened aluminum alloys is developed, including preparing the connection for welding, assembling the joint and welding it with an electron beam. In the peripheral region of the upper surface of the cylindrical cover, an annular groove is made with a cross section of at least 3 × 3 mm. The shell and lid are heat treated to relieve residual stresses. The shell is mounted on the cover with a gap of not more than 0.1 mm; the cut of the shell is shifted downward by a distance δ from the top surface of the cover. On the outer surface of the shell tightly install a copper ring with a width of at least 28 and a height of at least 20δ, shifted downward by a distance δ from the cut of the shell. The casing is preliminarily fixed on the lateral surface of the cylinder by an electron beam at 12 diametrically opposite points evenly spaced around the circumference of the ring joint. The ring joint is welded in a vacuum chamber when the shell is focused on the end of the shell at a distance of 0.4δ from its inner surface of the electron beam at an angle of 30 degrees to the shell surface when the article being welded rotates around the axis of symmetry. The wall thickness of the lid in the groove area and the angular velocity of rotation of the welded product are determined in accordance with the ratios

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

В - толщина стенки цилиндрической крышки в области проточки, м;B is the wall thickness of the cylindrical cover in the groove area, m;

δ - толщина обечайки, м;δ is the shell thickness, m;

n - угловая скорость вращения свариваемого изделия (оборот/с);n is the angular velocity of rotation of the welded product (revolution / s);

R - радиус цилиндрической крышки, м;R is the radius of the cylindrical cover, m;

u - линейная скорость сварки, м/с.u is the linear welding speed, m / s.

Значения ускоряющего напряжения, силы тока электронного луча и линейной скорости сварки выбирают в соответствии с соотношениямиThe values of the accelerating voltage, electron beam current, and linear welding speed are selected in accordance with the ratios

U=28⋅103 В; I=25⋅10-3 A; u=25⋅10-3 м/c.U = 28⋅10 3 V; I = 25⋅10 -3 A; u = 25⋅10 -3 m / s.

Положительный эффект изобретения обусловлен следующими факторами.The positive effect of the invention is due to the following factors.

1. Кольцевая проточка, выполненная в периферийной области верхней поверхности цилиндрической крышки, ограничивает теплоотвод от места сварки вглубь крышки, что снижает требуемую величину мощности электронного луча, исключает прожог обечайки и нагрев изделия до температуры выше 80°С. Сечение проточки (не менее 3×3 мм) определено экспериментально.1. An annular groove made in the peripheral region of the upper surface of the cylindrical lid limits heat removal from the welding site deep into the lid, which reduces the required value of the electron beam power, eliminates shell burn-through and heating of the product to temperatures above 80 ° C. The cross section of the groove (at least 3 × 3 mm) was determined experimentally.

2. Термическая обработка обечайки и крышки перед операцией сварки снимает остаточные напряжения, возникающие при механической обработке деталей изделия. Это предотвращает возможную деформацию элементов изделия при сварке.2. Heat treatment of the shell and lid before the welding operation relieves residual stresses arising from the machining of product parts. This prevents possible deformation of the elements of the product during welding.

3. Зазор между обечайкой и цилиндрической крышкой (не более 0.1 мм) обеспечивает качественное формирование сварочного шва.3. The gap between the shell and the cylindrical cover (not more than 0.1 mm) ensures high-quality formation of the weld.

4. Смещение среза обечайки от верхней поверхности крышки исключает прожог обечайки и позволяет получить герметичное сварное соединение. Величина смещения, равная толщине обечайки δ, подобрана экспериментально.4. The offset of the cut of the shell from the upper surface of the lid eliminates the burn through of the shell and allows you to get a tight welded joint. The amount of displacement equal to the shell thickness δ was selected experimentally.

5. Установка медного кольца на внешней поверхности обечайки обеспечивает интенсивный кондуктивный теплоотвод (вследствие высокого значения коэффициента теплопроводности меди) из зоны сварки для предотвращения перегрева изделия и уменьшения деформации и сварочных напряжений. Размеры кольца (высота не менее 20δ и ширина не менее 2δ), а также величина его смещения от торца обечайки (на расстояние δ) подобраны экспериментально.5. The installation of a copper ring on the outer surface of the shell provides intensive conductive heat removal (due to the high value of the coefficient of thermal conductivity of copper) from the welding zone to prevent overheating of the product and reduce deformation and welding stresses. The dimensions of the ring (height not less than 20δ and width not less than 2δ), as well as the magnitude of its displacement from the end of the shell (by a distance of δ) were selected experimentally.

6. Предварительная фиксация обечайки на боковой поверхности цилиндра в 12 диаметрально противоположных точках предотвращает смещение деталей в процессе сварки.6. Preliminary fixing of the shell on the side surface of the cylinder at 12 diametrically opposite points prevents the displacement of parts during welding.

7. Проведение операции сварки в вакуумной камере повышает эффективность электронно-лучевой сварки, т.к. при этом отсутствуют потери энергии при столкновении электронов с молекулами газа. Кроме того, при сварке в вакууме повышается качество соединения (отсутствие внедрения примесей компонентов атмосферного воздуха в расплавленный металл).7. The operation of welding in a vacuum chamber increases the efficiency of electron beam welding, because in this case, there are no energy losses in the collision of electrons with gas molecules. In addition, when welding in vacuum, the quality of the joint increases (the absence of the introduction of impurities of atmospheric air components into the molten metal).

8. Ориентация электронного луча под углом 30 градусов к поверхности обечайки, сфокусированного на торец обечайки на расстоянии 0.4δ от ее внутренней поверхности, обеспечивает требуемую глубину провара и исключает образование непроваров или сквозных прожогов. Указанные параметры луча определены экспериментально.8. Orientation of the electron beam at an angle of 30 degrees to the surface of the shell, focused on the end of the shell at a distance of 0.4δ from its inner surface, provides the required penetration depth and eliminates the formation of lack of penetration or through burns. The specified beam parameters are determined experimentally.

9. Толщина стенки крышки в области проточки, определяемая соотношением (1), выбрана по результатам отработки технологии сварки и обеспечивает качественную проварку шва.9. The wall thickness of the lid in the groove area, defined by relation (1), is selected according to the results of testing the welding technology and ensures high-quality weld penetration.

10. Угловая скорость вращения свариваемого изделия, определяемая соотношением (2), выбрана из условия обеспечения необходимой линейной скорости сварки u. Известно, что тангенциальная скорость вращения точки, расположенной на расстоянии R от оси вращения, определяется формулой10. The angular velocity of rotation of the welded product, defined by relation (2), is selected from the condition of ensuring the necessary linear welding speed u. It is known that the tangential speed of rotation of a point located at a distance R from the axis of rotation is determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

Из (3) следует соотношение (2):From (3) follows the relation (2):

Figure 00000004
Figure 00000004

11. Значения ускоряющего напряжения U=28 кВ и силы тока электронного луча I=25 мА определены экспериментально при отработке режима сварки, как оптимальные при сварке упрочненных алюминиевых сплавов.11. The values of the accelerating voltage U = 28 kV and the current strength of the electron beam I = 25 mA were determined experimentally during the development of the welding mode, as optimal when welding hardened aluminum alloys.

12. Выбранная по результатам отработки технологии линейная скорость сварки u=25 мм/с является одним из важных режимных параметров, обеспечивающих кристаллизацию расплавленного металла шва, исключающих возможность образования горячих трещин в шве и в околошовной области. При выбранном оптимальном значении скорости сварки полученное изделие не требует охлаждения и дополнительной термической обработки.12. The linear welding speed u = 25 mm / s, selected according to the results of the development of the technology, is one of the important operating parameters providing crystallization of the molten weld metal, eliminating the possibility of the formation of hot cracks in the weld and in the weld zone. With the selected optimal value of the welding speed, the resulting product does not require cooling and additional heat treatment.

Пример реализации способаAn example implementation of the method

Схема установки для реализации заявляемого способа приведена на Фиг. 1. Свариваемый узел, включающий обечайку 1 и цилиндрическую крышку 2, размещен вакуумной камере 5.The installation diagram for implementing the proposed method is shown in FIG. 1. The welded assembly, including the shell 1 and the cylindrical cover 2, is placed in the vacuum chamber 5.

Вакуумная камера 5 оборудована загрузочной дверью 6, смотровым окном 7, вакуумметром 8 и системой откачки воздуха через патрубок 9. В верхней части вакуумной камеры установлена электронно-лучевая установка 10 типа ЭЛС-0.5-6 с возможностью варьирования угла сварки в диапазоне α=(0÷45) градусов. Свариваемое изделие установлено на стапель 11.The vacuum chamber 5 is equipped with a loading door 6, an inspection window 7, a vacuum gauge 8, and an air evacuation system through the nozzle 9. In the upper part of the vacuum chamber, an electron beam installation 10 of the ELS-0.5-6 type is installed with the possibility of varying the welding angle in the range α = (0 ÷ 45) degrees. The welded product is installed on the slipway 11.

В качестве примера реализации способа приводилась сварка обечайки толщиной δ=1.1 мм и цилиндрической крышки толщиной h=30 мм и радиусом R=200 мм, изготовленных из упрочненного алюминиевого сплава марки 1370. Обечайка, нижняя часть которой имеет полусферическую форму, изготовлена вытяжкой из алюминиевого листа, а крышка - фрезерованием из алюминиевой плиты. В периферийной области верхней поверхности цилиндрической крышки 2 выполнена кольцевая проточка 3 сечением 3×3 мм (Фиг. 2).As an example of the implementation of the method, welding of a shell with a thickness of δ = 1.1 mm and a cylindrical cover with a thickness of h = 30 mm and a radius of R = 200 mm made of hardened aluminum alloy grade 1370 was given. The shell, the lower part of which has a hemispherical shape, is made by drawing from an aluminum sheet and the lid - by milling from an aluminum plate. In the peripheral region of the upper surface of the cylindrical cover 2, an annular groove 3 is made with a cross section of 3 × 3 mm (Fig. 2).

Толщина стенки крышки в области проточки 3 определена в соответствии с отношением (1):The wall thickness of the lid in the area of the groove 3 is determined in accordance with the relation (1):

B=2δ=2⋅1.1=2.2 мм.B = 2δ = 2⋅1.1 = 2.2 mm.

После механической обработки обечайка и крышка прошли дополнительную термическую обработку для снятия остаточных напряжений.After machining, the shell and lid underwent additional heat treatment to relieve residual stresses.

Обечайка 1 устанавливалась на крышку 2 с зазором 0.1 мм, при этом срез обечайки 1 смещался вниз на расстояние δ=1.1 мм от верхней поверхности крышки 2 (Фиг. 3). На внешней поверхности обечайки 1 плотно устанавливалось медное кольцо 4 шириной 2δ=2.2 мм и высотой 20δ=22 мм (Фиг. 2, 3). При этом кольцо 4 смещалось вниз на расстояние δ=1.1 мм от среза обечайки (Фиг. 3).The shell 1 was mounted on the cover 2 with a gap of 0.1 mm, while the cut of the shell 1 was shifted downward by a distance δ = 1.1 mm from the upper surface of the cover 2 (Fig. 3). On the outer surface of the shell 1, a copper ring 4 was tightly mounted with a width of 2δ = 2.2 mm and a height of 20δ = 22 mm (Figs. 2, 3). In this case, the ring 4 was shifted downward by a distance δ = 1.1 mm from the cut of the shell (Fig. 3).

После сборки свариваемый узел устанавливался на вращающийся стапель 11 и проводилась фиксация (прихватка) электронным лучом обечайки 1 к корпусу 2 в 12 диаметрально противоположных точках, равномерно расположенных по окружности кольцевого соединения.After assembly, the welded assembly was mounted on the rotating stock 11 and fixation (tacking) of the shell 1 by the electron beam to the shell 2 was carried out at 12 diametrically opposite points evenly spaced around the circumference of the ring joint.

Подготовленное к сварке изделие размещалось в вакуумной камере 5, которое через патрубок 9 откачивалось до разрежения (10-4 Торр).The product prepared for welding was placed in a vacuum chamber 5, which was pumped out through a pipe 9 to vacuum (10 -4 Torr).

С помощью узла регулирования стапеля 11 устанавливался угол сварки α=30 градусов (Фиг. 2, 3) и проводилась сварка кольцевого соединения при вращении стапеля 11 с установленным на нем изделием. Угловая скорость вращения стапеля определена в соответствии с соотношением (2):Using the control unit of the slipway 11, the welding angle α = 30 degrees was established (Fig. 2, 3) and the ring joint was welded when the slipway 11 was rotated with the product installed on it. The angular speed of rotation of the slipway is determined in accordance with the relation (2):

Figure 00000005
Figure 00000005

Общий вид установки для реализации заявляемого способа приведен на Фиг. 4. Фотография сваренного кольцевого соединения приведена на Фиг. 5.A general view of the installation for implementing the proposed method is shown in FIG. 4. A photograph of the welded ring joint is shown in FIG. 5.

Полученное с помощью заявляемого способа электронно-лучевой сварки изделие (корпус гироскопа для искусственного спутника Земли) прошло цикл испытаний на прочность и герметичность, которые подтвердили требуемые качества кольцевого соединения, предъявляемые к изделиям космического назначения.Obtained using the proposed method of electron beam welding, the product (gyroscope case for an artificial Earth satellite) passed a cycle of strength and leak tests, which confirmed the required qualities of the ring connection presented to space products.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Патент РФ №2329127, МПК В23К 15/00, В23К 31/02, В23К 33/00. Способ электронно-лучевой сварки тонкостенной трубы с тонкостенным биметаллическим переходником / А.Н. Семенов, Е.Ф. Карташев, А.А. Карпунин, В.Н. Тюрин, В.П. Гордо, Г.Н. Шевелев; опубл. 20.07.2008 Бюл. №20.1. RF patent №2329127, IPC В23К 15/00, В23К 31/02, В23К 33/00. The method of electron beam welding of a thin-walled pipe with a thin-walled bimetallic adapter / A.N. Semenov, E.F. Kartashev, A.A. Karpunin, V.N. Tyurin, V.P. Proudly, G.N. Shevelev; publ. 07/20/2008 Bull. No. 20.

2. Патент РФ №2664746, МПК В23К 15/04, В23К 9/23, В23К 33/00, В23К 35/32. Способ электронно-лучевой сварки тонкостенных труб из молибденовых сплавов / А.Р. Абитов, В.И. Выбыванец, Е.Г. Колесников, А.В. Приезжев, В.А. Толченников; опубл. 22.08.2018 Бюл. №24.2. RF patent No. 2664746, IPC V23K 15/04, V23K 9/23, V23K 33/00, V23K 35/32. The method of electron beam welding of thin-walled pipes from molybdenum alloys / A.R. Abitov, V.I. Retired, E.G. Kolesnikov A.V. Arriving, V.A. Tolechennikov; publ. 08/22/2018 Bull. Number 24.

3. Патент РФ №2644491, МПК В23К 31/02, В23К 15/02, В23К 33/00, В23К 101/06. Способ электронно-лучевой сварки кольцевых соединений титановых сплавов / А.В. Гребенщиков, А.И. Портных, Л.П. Шуваева, М.В. Еремин; опубл. 12.02.2018 Бюл. №5.3. RF patent No. 2644491, IPC V23K 31/02, V23K 15/02, V23K 33/00, V23K 101/06. The method of electron beam welding of ring compounds of titanium alloys / A.V. Grebenshchikov, A.I. Tailors, L.P. Shuvaev, M.V. Eremin; publ. 02/12/2018 Bull. No. 5.

Claims (3)

Способ электронно-лучевой сварки кольцевого соединения тонкостенной обечайки с цилиндрической крышкой, выполненных из упрочненных алюминиевых сплавов, включающий подготовку соединения под сварку, сборку и сварку электронным лучом, отличающийся тем, что при подготовке соединения под сварку в периферийной области верхней поверхности цилиндрической крышки выполняют кольцевую проточку сечением не менее 3×3 мм, а стенку крышки в области проточки – толщиной В =2δ, где δ- толщина обечайки, м, и осуществляют термическую обработку обечайки и крышки для снятия остаточных напряжений, затем обечайку устанавливают на крышку с зазором не более 0,1 мм, при этом срез обечайки смещают вниз на расстояние δ от верхней поверхности крышки, на внешнюю поверхность обечайки плотно устанавливают медное кольцо шириной не менее 2δ и высотой не менее 20δ со смещением вниз на расстояние δ от среза обечайки, причем обечайку предварительно фиксируют на боковой поверхности цилиндра электронным лучом в 12 диаметрально противоположных точках, равномерно расположенных по окружности кольцевого соединения, а сварку кольцевого соединения выполняют в вакуумной камере при ориентации сфокусированного на торец обечайки электронного луча на расстоянии 0,4δ от ее внутренней поверхности и под углом 30 градусов к поверхности обечайки при вращении свариваемого изделия вокруг оси симметрии с угловой скоростью вращения n=u/2πR, A method for electron beam welding of an annular connection of a thin-walled shell with a cylindrical cover made of hardened aluminum alloys, including preparing the connection for welding, assembly and electron beam welding, characterized in that when preparing the connection for welding, an annular groove is made in the peripheral region of the upper surface of the cylindrical cover with a cross section of at least 3 × 3 mm, and the wall of the lid in the groove area with a thickness of B = 2δ, where δ is the shell thickness, m, and the shell is heat-treated and cr shanks to relieve residual stresses, then the shell is mounted on the cover with a gap of not more than 0.1 mm, while the cut of the shell is shifted downward by a distance δ from the top surface of the cover, a copper ring is tightly installed on the outer surface of the shell with a width of at least 2δ and a height of at least 20δ with an offset downward by a distance δ from the cut of the shell, and the shell is pre-fixed on the lateral surface of the cylinder with an electron beam at 12 diametrically opposite points evenly spaced around the circumference of the ring connection, and the welding of the ring joint is performed in a vacuum chamber with the orientation of the electron beam focused on the end of the shell at a distance of 0.4δ from its inner surface and at an angle of 30 degrees to the surface of the shell during rotation of the welded product around the axis of symmetry with an angular rotation speed n = u / 2πR где n - угловая скорость вращения свариваемого изделия (оборот/с), R - радиус цилиндрической крышки, м, u - линейная скорость сварки, м/с, причем значения ускоряющего напряжения U, силы тока I электронного луча и линейной скорости сварки u выбирают в соответствии с соотношениями:where n is the angular velocity of rotation of the welded product (revolution / s), R is the radius of the cylindrical cover, m, u is the linear welding speed, m / s, and the values of the accelerating voltage U, current I of the electron beam and linear welding speed u are selected in according to the ratios: U=28⋅103 В; I=25⋅10-3 А; u=25⋅10-3 м/с.U = 28⋅10 3 V; I = 25⋅10 -3 A; u = 25⋅10 -3 m / s.
RU2019114949A 2019-05-15 2019-05-15 Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys RU2708724C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114949A RU2708724C1 (en) 2019-05-15 2019-05-15 Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114949A RU2708724C1 (en) 2019-05-15 2019-05-15 Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708724C1 true RU2708724C1 (en) 2019-12-11

Family

ID=69006468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019114949A RU2708724C1 (en) 2019-05-15 2019-05-15 Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708724C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751203C1 (en) * 2020-04-30 2021-07-12 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for electron ray welding of annular or circular joints from copper alloys
CN113579453A (en) * 2021-06-30 2021-11-02 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 Tool clamp for electron beam welding of ion cyclotron limiter
RU2803446C1 (en) * 2022-09-29 2023-09-13 Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") Method for electron-beam welding of an annular joint of thin-walled and thick-walled parts made of dissimilar aluminum alloys

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409466A (en) * 1980-10-22 1983-10-11 Framatome Method of manufacture of a hoop for the vessel of a nuclear reactor
SU1291337A1 (en) * 1984-07-04 1987-02-23 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Method of producing welded shell structures
JPS62107895A (en) * 1985-11-02 1987-05-19 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Sealing method for high-temperature heat-resistant capsule
US5262252A (en) * 1991-10-09 1993-11-16 Globe-Union Inc. Welded pressure vessel for a metal oxide-hydrogen battery utilizing a flexible weld ring
RU2507047C1 (en) * 2012-11-26 2014-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Method of producing welded thin-wall conical shell with lengthwise crimps
RU2635637C1 (en) * 2016-05-16 2017-11-14 Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" Method of electron-beam welding of parts
RU2644491C2 (en) * 2016-05-12 2018-02-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409466A (en) * 1980-10-22 1983-10-11 Framatome Method of manufacture of a hoop for the vessel of a nuclear reactor
SU1291337A1 (en) * 1984-07-04 1987-02-23 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Method of producing welded shell structures
JPS62107895A (en) * 1985-11-02 1987-05-19 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Sealing method for high-temperature heat-resistant capsule
US5262252A (en) * 1991-10-09 1993-11-16 Globe-Union Inc. Welded pressure vessel for a metal oxide-hydrogen battery utilizing a flexible weld ring
RU2507047C1 (en) * 2012-11-26 2014-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Method of producing welded thin-wall conical shell with lengthwise crimps
RU2644491C2 (en) * 2016-05-12 2018-02-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds
RU2635637C1 (en) * 2016-05-16 2017-11-14 Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" Method of electron-beam welding of parts

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751203C1 (en) * 2020-04-30 2021-07-12 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for electron ray welding of annular or circular joints from copper alloys
CN113579453A (en) * 2021-06-30 2021-11-02 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 Tool clamp for electron beam welding of ion cyclotron limiter
RU2803446C1 (en) * 2022-09-29 2023-09-13 Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") Method for electron-beam welding of an annular joint of thin-walled and thick-walled parts made of dissimilar aluminum alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2708724C1 (en) Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys
EP0212921B1 (en) Method for repairing a steam turbine or generator rotor
US6502515B2 (en) Method of making a high-explosive projectile
CN102294541B (en) Electron beam welding method for ultra supercritical partition plates
US10603740B2 (en) Method of joining by electron beam or laser welding a turbocharger turbine wheel to a shaft; corresponding turbocharger turbine wheel
JP4495199B2 (en) Turbine rotor and rotor manufacturing method
CN110340528B (en) Welding method for airborne small rocket shell
CN101021164A (en) Methods and apparatus for turbine engine rotors
CN102632370A (en) Manufacturing process of inner cover of total hydrogen cover-type furnace
CN115502536A (en) Low-stress electron beam welding method for closed curve welding seam
CN104476121A (en) Processing method and clamp for thin-wall double-channel structure welding assembly
CN110711938B (en) Laser welding method for silencer and cylinder cover
RU2664746C1 (en) Method of electron-beam welding of thin-wall tubes made of molybdenum alloys
RU2434726C2 (en) Method of electron beam welding of ceramic parts
RU2329127C1 (en) Method of electron-emitting welding of thin-walled pipe with thin-walled bimetallic connector
RU2803446C1 (en) Method for electron-beam welding of an annular joint of thin-walled and thick-walled parts made of dissimilar aluminum alloys
RU2644491C2 (en) Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds
CN115647566A (en) Method for prolonging high-temperature endurance life of inertia friction welding joint
SU1439870A1 (en) Method of electron-beam welding of rotor structures
RU2699493C1 (en) Method of aluminum alloy nonconsumable electrode welding
RU2240215C1 (en) Vane blade restoration process
RU2794586C1 (en) Method for manufacturing a high-explosive fragmentation projectile
RU2032509C1 (en) Method for electron-beam welding of circular joints
RU2301136C2 (en) Method of checking depth of penetration in weld joints
SU1703334A1 (en) Beam welding method