Применение локальной термической

ОБРАБОТКИ ПРИ изrОТОВЛЕНИИ И РЕМОНТЕ

ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВИr АТЕЛЕЙ

­Создание и ремонт роторных и корпусных конструкций rтд ocy­

ществляются с применением различных методов сварки плавлением.

Корпусные узлы сваривают арrонно-дуrовой САрде) и электронно-лу­

чевой СЭЛС) сваркой, а роторные конструкции, как правило, электрон-

но­лучевой сваркой. Блаrодаря высокой концентрации энерrии в пятне

HarpeBa, надежной вакуумной защите металла сварочной ванны, мало-

му объему литоrо металла, кратковременности тепловоrо воздействия,

незначительным деформациям соединяемых деталей, эле имеет зна-

чительные преимущества по сравнению с традиционными методами

сварки плавлением.

Наиболее широко в авиационных rтд применяют титановые спла-

вы. Они обладают высокой чувствительностью к сварке, в результате

чеrо в около шовной зоне и металле шва происходят неблаrоприятные

изменения структуры и механических свойств, что требует при мене-

ния особых режимов сварки и термической обработки. Основные труд-

ности сварки титана связаны с поrлощением HarpeTbIM металлом rазов,

в первую очередь водорода, диффузией их в зону сварки из OCHoBHoro

металла, повышенным содержанием rазов в основном и присадочным

металле.

Приведенные условия сварки титановых сплавов требуют особо

чистой защитной среды для снижения пористости в сварных швах

и их склонности к замедленному разрушению. Для предотвращения

этих явлений необходимо сварку вести в вакууме или защитной среде

при малых поrонных энерrиях с реryлированием термическоrо цикла

сварки и последующей термической обработкой.

В данном параrрафе рассматриваются вопросы, связанные с разра-

боткой технолоrии локальной термической обработки сварных соеди-

нений корпусных и роторных конструкций в процессе их изrотовления

и ремонта из титановоrо сплава ВТ 20.

Сплав ВТ 20 по фазовому составу относится к псевдо а-сплавам.

Добавка 1­2% (по массе) Р-стабилизирующих элементов позволяет

повысить прочность псевдо а­сплавов по сравнению с а-сплавами при

сохранении высокотемпературных свойств а-сплавов.

Единственным видом термообработки этих сплавов и их сварных

соединений является низкотемпературный отжиr для снятия HarapToB-

ки и уменьшения напряжений, возникающих при сварке или друrих

процессах технолоrической обработки [34], при температуре отжиrа

873­923 К Отжиr после сварки не изменяет структуру и механиче-

ские свойства металла сварных соединений из псевдо а-сплавов.

Исследования проводились на шести парах плоских образцов раз-

мером 100 х 80 х 1, 5 мм из титановоrо сплава ВТ 20, сваренных apro­

нно-дуrовой сваркой. Определение объемных остаточных напряжений

в образцах сваренных пластин до и после подварки Сремонта) с после-

дующим локальным и печным отжиrом при температуре 900 К Двена-

дцать датчиков (терморезисторы с базой 3 мм) располаrались около

шва с двух сторон пластины. Вырезку элементов для испытаний вы-

полняли на электроэрозионном станке. Объемные остаточные напря-

жения, В частности напряжения rлавных направлений, определяли MeTO­

дом «полноrо освобождения».

Были исследованы шесть вариантов пар образцов:

· Вариант 1. Длина cBapHoro шва 150 мм без термообработки;

· Вариаит 2. Длина cBapHoro шва 100 мм без термообработки;

· Вариаит 3. Длина cBapHoro шва 150 мм. Произведена подварка

шва длиной 75 мм Симитация ремонта) без термообработки;

· Вариаит 4. Длина cBapHoro шва 150 мм. Произведена подварка

шва длиной 75 мм с проведением последующей локальной Tep­

мообработки электронным лучом;

· Вариаит 5. Длина cBapHoro шва 150 мм. Произведена подварка

шва длиной 75 мм с проведением последующей термообработки

электродуrовым HarpeBoM в арrонно­вакуумной камере;

· Вариант 6. Длина cBapHoro шва 150 мм. Произведена подварка

шва длиной 75 мм с последующим общим печным отжиrом при

температуре 900 К в вакууме.

Подварка Сремонт) шва осуществлялась по традиционной схеме

с соответствующей подrотовкой Сразделкой) дефектноrо участка.

Локальная термическая обработка электронным лучом проводилась

HarpeBoM Bcero места подварки до температуры 900 К в вакуумной Ka­

мере при остаточном давлении 5. Io­5 мм РТ.ст. Размеры растра пятна

HarpeBa составляли, мм: длина ­ 80, ширина ­ 20.

Максимальные уровни объемных остаточных напряжений в свар-

ных пластинах приведены в табл. 6.3.

­Как видно из таблицы, минимальный уровень объемных остаточ-

ных напряжений в сварных пластинах получен при общем печном от-

жиrе в вакууме. Локальная термическая обработка электронным лучом

и дуrой позволяет также снизить максимальный уровень объемных oc­

таточных растяrивающих напряжений. Так, локальный электронно-лу-

чевой отжиr снижает уровень остаточных растяrивающих напряжений

на 50%, а арrонно-дуrовой отжиr ­ на 30%.

Учитывая, что общий печной отжиr может приводить к коробле-

нию сварных роторных и корпусных конструкций rтд, а применение

термофиксаторов не всеrда полностью решает эту задачу и также при-

водит к нежелательному изменению качества поверхностноrо слоя

окончательно rOToBbIX деталей, особенно при ремонте, применение ло-

кальной термической обработки электронным лучом в вакууме являет­

ся весьма актуальной и экономически оправданной операцией.

Еще более важной указанная проблема становится при сварке и ре-

монте роторных и корпусных конструкций из двухфазных и титановых

сплавов типа BT3-1, ВТ-8, ВТ-9, BT-18 и друrих, так как последующая

термическая обработка необходима не только для снятия остаточных

напряжений, но и для стабилизации структуры металла cBapHoro шва,

околошовной зоны и получения необходимых механических свойств,

что требует проведения уже высокотемпературноrо отжиrа и упроч-

няющей термообработки.