Введение
Целью данного проекта является разработка технологии сварки корпуса водила II ступени. Конструкция является ответственной, поэтому при ее изготовлении применяются только материалы высокого качества. Необходимо выбрать такой способ сварки и сварочные материалы, которые бы обеспечили требуемые свойства сварного соединения.
1. Характеристика изделия
Водило II ступени состоит из пяти стоек, пяти верхних и пяти нижних лепестков, выполненных из титанового сплава ПТ-3В и сваренных между собой электронно-лучевой сваркой на установке ЭЛУ-21.
Применяется для компенсации энергетических установок в атомных подводных лодках и в авиации для передачи момента от быстроходной ступени на центральную шестерню тихоходной ступени.
2. Анализ вариантов и выбор способа изготовления с учетом особенностей свариваемости данного материала
2.1 Характеристика титанового сплава ПТ-3В
Широкое применении титановых сплавов для сварных конструкций обусловлено важными их преимуществами перед сталями и сплавами на основе алюминия – низкой теплопроводностью и узким интервалом кристаллизации. Указанные преимущества существенно снижают энергетические затраты и способствуют получению однородного по химическому составу металла при сварке. Перспективным для применения считается сплав ПТ-3В.
Сплав ПТ-3В относится к псевдо-α-сплавам, которые содержат α-стабилизаторы (алюминий и кислород) и небольшое количество β-стабилизирующего элемента, в частности, ванадия. Благодаря наличию β-фазы сплавы обладают хорошей технологической пластичностью при сохранении достоинств α-сплавов.
Сплавы этого класса имеют ряд технологических преимуществ: они не чувствительны к скорости охлаждения после сварки, не требуют обязательной термической обработки, имеют малый прирост твердости сварного шва, а значит не склонны к охрупчиванию шва и околошовной зоны.
Сплав ПТ-3В – сплав высокой прочности при температуре 20–250С, обладает высоким сопротивлением разрушению при повышенных (350–5000С) и криогенных температурах.
Сплав хорошо штампуется, гнется, обрабатывается резанием, имеет хорошую свариваемость. Содержание алюминия и кислорода (до 0,15%) повышает прочностные свойства сплавов.
Таблица 1. Химический состав титанового сплава ПТ-3В (ГОСТ 19807–74) ([1], с. 34)
Al V C Fe Si Zr O N H 3,5–5 1,2–2,5 0,1 - - - 0,15 0,04 0,008
Таблица 2. Механические свойства сплава ПТ-3В ([1], с. 34)
σВ, МПа
σ0,2, МПа
δ, % Ψ, %
σ-1, МПа
KCU, Дж/м3
700–726 609–667 11 18–27,5 282 0,6–0,7
Таблица 3. Физические свойства сплава ПТ-3В([1], с. 34)
Свойства
Плотность γ, кг/м3
Температура плавления, 0С
Кипения, 0С
Удельное электрическое сопротивление ρ, Ом·м·104
Коэффициент линейного расширения α, 1/0С·106
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м·0С
Удельная теплоемкость Сγ, кал/г·0С
Модуль упругости Е, МПа
4500
1668
3400
55,6
8,2
16
0,13
1125
По сравнению с техническим титаном титановые сплавы имеют при достаточно хорошей пластичности, высокой коррозионной стойкости и малой плотности более высокую прочность при 20–25 0С и повышенных температурах. ............
