Современные конструкционные материалы имеют сложные системы легирования и зачастую не позволяют использовать для изготовления сварных конструкций традиционные методы сварки плавлением. К таким материалам относятся высокопрочные сплавы на основе алюминия, интерметаллидов и др. Целесообразным способом сварки таких материалов является сварка в твердой фазе. Преимущества технологий сварки в твердой фазе по сравнению со сваркой плавлением:
- возможность сварки деталей из материалов, не свариваемых сваркой плавлением;
- минимальное термическое воздействие на свариваемый материал;
- отсутствие дефектов, присущих сварке плавлением;
- повышение КИМ в 3–4 раза за счет минимальных допусков заготовок;
- отсутствие коробления и термических деформаций;
- получение сварных соединений с прочностью, близкой к прочности основного материала.
При изготовлении сварных конструкций из алюминиевых сплавов находит применение процесс сварки трением с перемешиванием, обеспечивающий получение соединений со свойствами, значительно превосходящими свойства соединений, полученных дуговыми способами сварки.
Механические свойства сварных соединений алюминиевых сплавов, выполненных аргоно-дуговой сваркой и сваркой трением с перемешиванием (СТП)
Механические свойства сварных соединений алюминиевых сплавов, выполненных аргоно-дуговой сваркой и сваркой трением с перемешиванием (СТП)
Сплав |
Вид сварки |
?в, МПа |
K=?св.с/?в |
Статический угол изгиба, град |
KСU, кДж/м2 |
1424 |
ААрДЭС |
340 |
0,77 |
60 |
250 |
СТП |
400 |
0,91 |
40 |
110 |
В-1461 |
ААрДЭС |
350 |
0,66 |
60 |
340 |
СТП |
440 |
0,83 |
50 |
160 |
Применение – изготовление элементов фюзеляжа, крыльев, баков для топлива и криогенных жидкостей, корпусов ракет и других конструкций из алюминиевых, титановых, магниевых сплавов.
Разработаны технологии ротационной сварки трением жаропрочных деформируемых никелевых сплавов в одноименных и разноименных сочетаниях.
Применение – изготовление деталей типа «диск–вал», «вал–вал» сварного ротора (детали в виде тел вращения) из деформируемых титановых и никелевых сплавов, сталей.
Механические свойства сварных соединений жаропрочных никелевых сплавов, выполненных ротационной сваркой трением
Механические свойства сварных соединений жаропрочных никелевых сплавов, выполненных ротационной сваркой трением
Свариваемые материалы |
?в, МПа |
?100, МПа |
KСU+20, кДж/м2 |
Коэффициент ослабления сваркой
?=?св.с/?в |
при температуре испытаний, °С |
20 |
650 |
700 |
750 |
650 |
700 |
750 |
ЭП975+ЭП975 |
1160 |
– |
– |
1080 |
– |
– |
– |
350 |
?0,8 |
ЭК79+ВЖ172 |
1390 |
– |
1000 |
850 |
– |
450 |
400 |
410 |
ВЖ175+ВЖ175 |
1500 |
1480 |
– |
– |
960 |
– |
– |
230 |
Высокотемпературная диффузионная пайка является наиболее эффективным методом соединения никелевых жаропрочных сплавов нового поколения (ЖС6У, ЖС32, ЖС36, ВКНА-4У, ВЖМ4, ВЖМ5, пористоволокнистые уплотнительные материалы).
Припои ВПр11-40н, ВПр24, ВПр27, ВПр36, ВПр37, ВПр44, ВПр48, ВПр50 на никелевой основе и технологии пайки обеспечивают:
- жаростойкость паяных соединений на уровне жаростойкости основного материала;
- жаропрочность стыковых соединений на уровне 0,7–0,9 от жаропрочности основного материала;
- совмещение пайки с термообработкой основного материала;
- пайку тонкостенных конструкций с минимальной эрозией основного материала;
- возможность ремонта литых деталей из жаропрочных никелевых сплавов, включая монокристаллические сплавы.
Припои для пайки жаропрочных никелевых сплавов и сталей
Припои для пайки жаропрочных никелевых сплавов и сталей
Припои |
Рабочая температура соединений, °C |
Основной материал (сплав) |
Вид полуфабриката |
ВПр11-40Н |
800 |
ЖС6, ЭИ435 |
Порошок |
ВПр24 |
1100 |
ЖС6У, ВЖЛ12, ЖС32 |
Порошок |
ВПр27 |
1050 |
ЖС6У, ВЖЛ12 |
Порошок и аморфная лента |
ВПр36 |
1150 |
ЖС32, ВЖМ4 |
Порошок |
ВПр37 |
1200 |
ВКНА-4, ВЖМ4, ВЖМ5 |
Порошок |
ВПр44 |
1150 |
ЖС36, ВЖМ4, ВЖМ5 |
Порошок |
ВПр48 |
1100 |
ЖСКС1, ЖСКС2 |
Порошок |
ВПр50 |
1050 |
ЖС6, ЭИ435, 12Х18Н10Т |
Порошок и аморфная лента |
Механические свойства паяных соединений
Механические свойства паяных соединений
Соединяемые материалы (припой) |
Жаропрочность |
K=?в.св/?в* |
ЭП975+ВКНА-4У (ВПр36) |
?100975°=230 МПа |
1 |
ВЖ172+ЭК79 (опытный) |
?100800°=260 МПа |
0,9 |
*От прочности менее прочного сплава
ВПр16 и ВПр28 – припои на титановой основе при пайке титановых сплавов обеспечивают:
- прочность паяных соединений на уровне основных материалов;
- совмещение режима пайки с режимом термообработки основного материала;
- пайку тонкостенных конструкций с минимальной эрозией основного материала;
- коррозионную стойкость соединений во всеклиматических условиях;
- получение композиционных наплавок с повышением износостойкости титановых сплавов в десятки раз;
- возможность пайки соединений металлов с керамикой.
Припои для титановых сплавов
Припои для титановых сплавов
Припои |
Температура пайки, °C |
Рабочая температура соединений, °С |
Вид полуфабриката |
ВПр16 |
900–950 |
600 |
Порошок и аморфная лента |
ВПр28 |
850–880 |
600 |
ВПр35 и ВПр40 – припои на основе олова и свинца обеспечивают:
- замену серебросодержащих припоев на припои на основе олова и свинца;
- хорошую коррозионную стойкость соединений – рекомендуются для работы во всеклиматических условиях без лакокрасочной защиты;
- более высокую (на 20–40%) прочность при срезе паяных соединений, чем прочность соединений, выполненных серебросодержащими припоями.
Припои для низкотемпературной пайки
Припои для низкотемпературной пайки
Припои |
Температура пайки, °C |
Вид полуфабриката |
ВПр35 |
200 |
Проволока |
ВПр40 |
250 |
Слиток, проволока |
Участок изготовления порошковых припоев и сплавов для аддитивных технологий
Технологическое оборудование
Участок создан на базе современного оборудования:
- атомайзер HERMIGA10/100VI – установка для получения мелкодисперсных порошков;
- система классификации и упаковки порошка в инертной атмосфере с контролем влажности и содержания кислорода в процессе упаковки, позволяющая разделять порошки по фракциям в интервале от 5 до 75 мкм методом газодинамической сепарации с точностью ±4 мкм и высокой производительностью (до 50 кг/ч);
- виброгрохот Analizzette 3 Spartan (Fritsch, Германия) – для фракционного анализа полученных порошков;
- вакуумная плавильная установка УППФ-3М – для выплавки шихтовой заготовки.
Выпускаемая продукция и услуги:
- припои на никелевой основе марок ВПрР24, ВПр27, ВПр32, ВПр36, ВПр37, ВПр42, ВПр44, ВПр50 и другие;
- порошки для селективного лазерного спекания (менее 40 мкм) и лазерной наплавки (40–80 мкм), а также порошки специального назначения на никелевой и железной основе (ЭП648, ВКНА-1В, ВКНА-4У, ЖС6У, коррозионностойкие стали, чугуны и т. п.).
Получение порошков возможно как из шихтовой заготовки производства ФГУП «ВИАМ», так и из материала Заказчика.