Научное обоснование технологических процессов, повышающих качество изготовления авиационных тонкостенных титановых конструкций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Бахматов Павел Вячеславович

• Бахматов Павел Вячеславович
• доктор наук
• 2025

Оглавление диссертации доктор наук Бахматов Павел Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ ЭЛЕМЕНТОВ ТИТАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ РЕБРИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ НЕРАЗЪЕМНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ, ВЫПОЛНЕННЫМИ СВАРКОЙ ПЛАВЛЕНИЕМ

1.1. Преимущества и недостатки применения НС, выполненных сваркой

при сборке титановых ребристых панелей летательных аппаратов

1.2. Теоретические основы газонасыщения и порообразования в НС в процессе сборки элементов титановых конструкций ребристых панелей сваркой

1.3. Особенности изменения структуры и свойств НС при сборке титановых конструкций в зависимости от термического цикла сварки

1.4. Негативные факторы основных технологических операций, сопутствующие образованию НС при сборке тонкостенных титановых конструкций

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕБРИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ И РАЗРАБОТАННЫХ НОВЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ЗАГОТОВОК ПОД СВАРКУ

2.1 Аналитическая оценка свойств и дефектов титановых ребристых панелей в серийном производстве ЛА

2.2 Эффективность использования экспресс-анализа при разработке ресурсосберегающих техпроцессов изготовления титановых ребристых панелей

2.3.Традиционные методы и критерии оценки качества поверхности присадочной проволоки и торцов свариваемых кромок

2.4. Исследование взаимодействия адсорбированной влаги на поверхности образцов титановых сплавов после различных видов их обработки

2.5 Особенности механизма порообразования в зависимости от загрязнений на поверхности титановых заготовок

2.6. Выводы

ГЛАВА 3. ДОМИНИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ ОБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА, ВЫЗЫВАЮЩИЕ КАПИЛЛЯРНУЮ КОНДЕНСАЦИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И ДЕФЕКТНОСТЬ МЕТАЛЛА ШВА ТИТАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

101

3.1. Влияние технологии механической обработки резанием (фрезерование, шлифование и др.) на величину насыщенности капиллярно - конденсированными загрязнениями поверхности заготовок и уровень дефектности неразъемных соединений ребристых панелей из сплава ВТ20

3.2. Уровень дефектности неразъемных соединений ребристых панелей

из сплава ВТ20 в зависимости от величины насыщенности капиллярно-конденсированных загрязнений поверхности свариваемых заготовок, образованных физико-химическими методами (травлением)

3.3. Влияние насыщенности поверхности заготовок капиллярно-конденсированными загрязнениями, образованной физическими методами (плавлением) на уровень дефектности неразъемных соединений ребристых панелей из сплава ВТ

3.4. Исследование особенностей процесса образования пор и пористости

в неразъемном соединении при наличии дефектов на поверхности

присадочной проволоки

3.5. Выводы

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ РЕБРИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ СВАРКОЙ

4.1 Факторы, влияющие на свойства металла шва титановых сплавов

4.2 Аналитическая оценка свойств неразъемных соединений титановых

ребристых панелей, полученных сваркой по традиционным режимам

4.3 Исследование закономерности изменения химсостава, структуры и

свойств неразъемного соединения при изготовлении ребристых

панелей

4.4. Влияние интенсификации перемешивания металла сварочной ванны

в ТЦС на газонасыщение и свойства титановых конструкций

4.5 Выводы

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ТЦС НА ДЕФОРМАЦИЮ РЕБРИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

5.1 Особенности характера коробления титановых ребристых панелей, вызванного термодеформационным циклом сварки

5.2 Исследование деформации конструкций в реальном времени ТЦС от начала и до полного охлаждения

5.3 Разработка и исследование эффективных технологических процессов снятия остаточных сварочных напряжений в деталях из титановых ребристых панелей выполненных сваркой

5.4. Выводы

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕБРИСТЫХ ТИТАНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, ЛИМИТИРУЮЩИХ НАДЁЖНОСТЬ (УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ)

6.1 Выбор методов оценки усталостной прочности неразъемных

соединений ребристых панелей

6.2. Влияние особенностей подготовки заготовок и режимов образования неразъемных соединений на пористость, прочность и надёжность ребристых титановых панелей

6.3. Исследования влияния традиционных и перспективных технологических процессов образования неразъемных соединений на усталостную прочность и надёжность ребристых титановых панелей

6.4. Исследование характера разрушения элементов неразъемных соединений конструкций (ребристых панелей) из титанового сплава ВТ20 в условиях вибрационных нагрузок

6.5. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОСВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЛА

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 НОМЕНКЛАТУРА ОСНОВНЫХ ШТАМПОСВАРНЫХ

ТИТАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ СОВРЕМЕННОГО САМОЛЕТА

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КАЧЕСТВО

СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТИТАНОВЫХ РЕБРИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ В ПИ

«СВАРКА ДУГОВАЯ СПЛАВОВ ТИТАНА В СРЕДЕ ЗАЩИТНОГО

ГАЗА»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научное обоснование технологических процессов, повышающих качество изготовления авиационных тонкостенных титановых конструкций»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Авиастроение - самая динамично развивающаяся отрасль, требующая от создаваемых конструкций летательных аппаратов (ЛА) малого веса, большого эксплуатационного ресурса, высокой размерной точности, способности выдерживать колоссальные нагрузки, обеспечения качества и надежности изделий, что связано с внедрением новых специфичных дорогостоящих труднообрабатываемых материалов и разработкой технологий изготовления деталей.

К таким материалам относятся титановые сплавы, уникальные свойства которых (высокая удельная прочность, коррозионная стойкость, удовлетворительная свариваемость, жаропрочность и др.) позволяют получать сварные тонколистовые конструкции со сложной пространственной формой для хвостовой части фюзеляжа (боковых панелей, балок крепления, окантовок, лючков и др.), несущей части топливного бака (панель центроплана), воздухозаборника (защитное устройство) и др.

Из-за низкой теплопроводности титановых сплавов технологические процессы изготовления сварных авиационных тонкостенных конструкций приводят к значительным остаточным напряжениям и короблению. При этом в металле сварного шва образуются поры (до 56% из общего числа дефектов), превышающие допустимые нормы, установленные в авиастроении. Особую опасность представляют поры, располагающиеся близко к поверхности, способные вызвать как образование трещин при изготовлении, так и усталостные разрушения при эксплуатации, приводящие к снижению жизненного цикла ЛА и даже к авиакатастрофам.

В авиастроении РФ все процедуры изготовления сварных титановых конструкций регламентированы производственной инструкцией ПИ 1.4.1898, разработанной ОАО НИАТ, определяющей виды и режимы технологических операций и норму дефектов, в том числе пор. В практике серийного производства сварных тонкостенных титановых конструкций наблюдаются следующие дефекты: поры, непровары, подрезы, коробление, изменение физических свойств,

что свидетельствует о несовершенстве существующего технологического процесса их изготовления.

При изготовлении тонкостенных титановых конструкций аргонодуговой сваркой снижение пористости возможно при непосредственном наблюдении оператором за сварочной ванной и оперативным управлением термическим циклом сварки для увеличения выдержки жидкометаллической сварочной ванны. Это не позволяет полностью автоматизировать процесс сварки, исключить влияние человеческого фактора на качество сварных соединений, добиться равнопрочности сварного соединения по всей протяженности шва (на 8.12 % снижается прочность металла шва, а в некоторых случаях ниже допустимых значений). Использование флюсов для дегазации сварочной ванны экологически небезопасно. Исправление пористости металла шва (устранение дефекта и последующая ручная подварка) приводит к снижению механических свойств, к существенному увеличению цикла изготовления конструкции, трудозатрат (до 30%), расхода электроэнергии и материалов.

Например, анализ состояния проблемы изготовления тонкостенных титановых конструкций на филиале ПАО «ОАК» «КнААЗ им. Ю.А. Гагарина» со стороны службы главного сварщика показывает:

- сварные соединения тонкостенных титановых конструкций, выполненных ААрДЭС (автоматическая аргонодуговая электросварка), по результатам рентгенографического контроля имеют как допустимые участки с порами (единичные, цепочки, скопления), так и недопустимыми без исправления;

- исправление дефекта включает вскрытие участка шва шарошками, аргонодуговую наплавку, рентгенографический контроль, что повышает трудоемкость изготовления ребристых панелей;

- условно можно считать, что на одном метре сварного соединения выявляется 20 сантиметров шва с порами, требующими исправления.

Анализ состояния проблемы со стороны службы главного технолога этого же авиапредприятия показывает:

- по причине порообразования дорабатывается каждое сварное соединение тонкостенных титановых конструкций, в некоторых местах неоднократно. Сложные случаи требуют согласования и принятия решения с ОКБ «Сухого», что увеличивает технологический цикл производства.

В этих условиях повышение эффективности технологических процессов изготовления тонкостенных титановых конструкций путем исключения пористости в металле шва с обеспечением размерной точности и равнопрочности конструкции, является актуальной научной и одной из важнейших задач в авиастроении.

Степень разработанности темы. Проблемой исключения дефектности, повышения точности изготовления, улучшения качества авиационных сварных тонкостенных титановых конструкций занимались многие исследователи и разработчики: В.В. Фролов, А.А. Ерохин, Б.Е. Патон, Ф.Е. Третьяков, А.И. Горшков, Г. Д. Никифоров, В.А. Казаков, В.И. Лукин, В.В. Редчиц, В.Н. Замков С.М. Гуревич, Г.Л. Петров, А.Н. Хатунцев, А.И. Хорев, В.В. Овчинников, C. Rahsley, D. Mittchell, M. Andrea, М. Nishinara, S. Jamamoto, а так же НИАТ, ВИАМ, центр LaRC or NASA Langley, ВИАМ-Пекин, ИЭС им. Е.О. Патона НАНУ Украины и другие.

В проблеме механизма порообразования в сварных соединениях титановых сплавов, выполненных сваркой плавлением, выделим теорию Г.Д. Никифорова, В.В. Редчица и В.А. Фролова, согласно которой в расплаве химически активных тугоплавких металлов гидрогрупп титана и ванадия отсутствуют газовые флуктуации критического размера, что снижает вероятность возникновения пузырьков, выделяющихся из раствора водорода в объеме ванны, т.е. необходимы готовые зародыши газовой фазы. Такими зародышами являются заваренные дефекты торцов кромок перед сварочной ванной, попадающие в расплавленную ванну и формирующие поры в металле шва. При этом исследования влияния качества поверхности стыкуемых кромок заготовок из титановых сплавов при различных видах их обработки для образования сварного шва ограничивались

традиционными методами измерения шероховатости, без оценки изменения приповерхностного слоя, образования в нем микродефектов.

Для косвенной оценки геометрических размеров сварного шва и анализа деформаций сварных титановых панелей используют электронную ширографию в режиме реального времени (Л.М. Лабанов, В.А. Пивторак и др. ИЭС им. Е.О. Патона, Украина; Rastagi P.K. Амстердам, Голландия; Hung Y.Y., Ho H.P., Китай). При этом как при аргонодуговой сварке, так и при сварке погруженным вольфрамовым электродом по слою активирующего флюса, обнаружены участки резких изменений, при рентгеновском контроле которых выявились скопления пор.

Совершенствованием прогнозирования остаточного напряженно -деформированного состояния сварных соединений тонколистовых конструкций и их термической правкой занимаются ученые многих стран - F.Boilot (ESI Group, Франция), D. Camilleri и T.Gray (Universiti of Strathclyde, Glasgow, Великобритания), H. Murakawa (JWRI, Япония), P. Michaleris (Pensylvania State University, США) и др. При этом наряду с традиционной термической правкой в вакууме Б.Е. Патоном, Л.М. Лабановым и др. (ИЭС им. Е.О. Патона, Украина) и Гуань Цяо (ИАТ г. Пекин, Китай) предложен метод исправления деформаций и коробления предварительным упругим деформированием и высокочастотной механической проковкой сварного шва. Указанные методы сложные, дорогостоящие, что требует изыскания других, более совершенных, методов.

Для снижения деформаций, повышения трещиностойкости и сохранения легкоиспаряющихся элементов В.М. Нестеренко, Л.А. Кравчуком и др. (ИЭС им. Е.О. Патона, Украина) предложено применять повышенную скорость сварки, при этом отсутствуют критерии подбора технологических режимов сварки.

Положительное влияние низкотемпературного отжига в воздушной среде на свойства сварных листовых конструкций титановых сплавов отмечается в работах Шахова С.В. (ПАО Воронежское акционерное самолетостроительное общество), Коломенского Б.А. (ГОУВПО «Воронежский ГТУ»), при этом наблюдается некоторое газонасыщение поверхности, особенно водородом, что связано с

определением его без учета вида адсорбированных загрязнений, кроме того, отсутствуют исследования защитных свойств оксидно-нитридных пленок при повышенных температурах, а также методов удаления этих пленок с поверхности сварных титановых конструкций.

Таким образом, известные в настоящее время результаты исследования по повышению качества титановых сварных тонкостенных конструкций, не гарантируют полного исключения дефектов при их изготовлении. Например, методы увеличения времени существования расплавленной ванны при полном исключении пористости не гарантируют требуемых механических свойств и, кроме того, не позволяют управлять режимами термического цикла сварки (ТЦС), обеспечивающих требуемые условия фазовых превращений, позволяющих улучшить структуру и свойства тонкостенных титановых конструкций.

Цель работы: совершенствование технологического процесса изготовления авиационных сварных тонколистовых ребристых титановых конструкций.

Задачи исследования

1. Провести анализ дефектов при изготовлении сварных тонколистовых титановых конструкций в серийном производстве ЛА.

2. Расширить знания о механизме порообразования сварных швов тонколистовых титановых конструкций ЛА.

3. Предложить критерий оценки качества поверхности стыкуемых кромок заготовок при различных операциях обработки, способствующий исключению порообразования в металле шва при изготовлении тонколистовых титановых конструкций ЛА

4. Используя предложенный критерий оценки качества поверхности стыкуемых кромок заготовок, установить закономерности влияния доминирующих факторов технологических операций на порообразование в металле шва при изготовлении тонколистовых титановых конструкций ЛА.

5. Установить режимы аргонодуговой сварки тонкостенных титановых деталей, обеспечивающих снижение коробления конструкции.

6. Произвести производственные усталостные и вибрационные испытания на образцах - имитаторах титановой тонколистовой панели центроплана, полученных аргонодуговой сваркой.

7. Провести оценку экономической эффективности изготовлении беспористых сварных тонколистовых ребристых титановых конструкций ЛА.

Методология и методы исследования. В основе комплекса исследования лежат физические эксперименты, при выполнении которых использованы методы: спектрального химического анализа, рентгеновской дифрактографии, рентгенографии, электронного и оптического микроструктурного анализа, статических и динамических испытаний, теории сварочных процессов. Применена разработанная методология изучения образования диффузионно-замкнутых полостей перед фронтом расплавленной ванны как источника зародышей пор в металле шва.

Научная новизна

1. Установлено, что в процессе сварки перед фронтом расплавленной ванны возникают условия для диффузионного соединения торцов кромок (достаточная температура от действия сварочной дуги, а также давление от усадки формирующегося шва), с несплошностями (замкнутыми полостями), заполненными капиллярно-конденсированными загрязнениями, попадающими в сварочную ванну и приводящие к образованию пор в металле шва при изготовлении сварной конструкции.

2. Выявлена зависимость уровня дефектности сварных соединений от применяемых методов подготовки стыкуемых кромок титановых конструкций. Для оценки качества поверхности стыкуемых кромок предложен новый критерий - насыщенность поверхности капиллярно-конденсированными загрязнениями, определяемый по содержанию водорода. Обоснованы значения этого критерия, благоприятные для получения бездефектных сварных соединений. Это позволяет выбирать рациональные разделительно-подготовительные операции подготовки соединяемых кромок.

3. Установлена зависимость свойств сварных соединений от скорости охлаждения околошовной зоны с позиций обеспечения идентичности свойств неразъемных соединений свойствам основного металла конструкций.

4. Установлены температурно-временные параметры сохранения защитных свойств оксидной пленки при проведении высокоскоростной термообработки в атмосфере воздуха тонкостенных сварных титановых конструкций для снятия внутренних напряжений и снижения коробления.

Практическая значимость работы

1. Разработан технологический процесс позволяющий повысить качество сварных тонкостенных титановых конструкций летательных аппаратов .

2. Предложены технологические процессы подготовки кромок под сварку (газолазерный раскрой в среде азота и аргона, комбинации газолазерного раскроя с любым видом раскроя), обеспечивающие нулевой уровень дефектности при критерии насыщенности капиллярно-конденсированными загрязнениями равным N =1.

3. Сформулированы рекомендации по граничным условиям режимов термического цикла сварки с обеспечением пределов скорости охлаждения в области превращения для толщин заготовок 1,2 мм; 2,0 мм; 2,5 мм соответственно 650.750, 550.600, 150.175 °С/с, обеспечивающих свойства неразъемных соединений титановых тонкостенных ребристых панелей идентичные свойствам основного металла.

4. Предложен технологический процесс отжига в воздушной среде с последующим опескоструиванием для снятия остаточных сварочных напряжений, особенно для крупногабаритных тонкостенных ребристых титановых панелей, позволяющий увеличить усталостную прочность в 2 раза.

5. Предложен технологический процесс холодной пластической деформации, и последующих либо горячей деформации, либо термообработки при температурах, близких к температуре аллотропического превращения, с обеспечением скоростного нагрева и охлаждения, связанным с процессами упорядочения в зонах структурных концентраторов напряжений.

5. Выявлены условия автоматизации сварочного процесса изготовления титановых конструкций, обеспечивающие увеличение степени технологичности сварных тонкостенных титановых конструкций при гарантированном исключении пористости в металле шва. На основе производственных испытаний показана возможность полной автоматизации изготовления сварных тонкостенных титановых ребристых панелей на автомате УСП-5000.

Достоверность результатов работы подтверждается тем, что комплекс экспериментальных исследований выполнен на основе современных, преимущественно стандартизованных и взаимодополняющих друг друга методов испытаний с использованием сертифицированных приборов и оборудования. При обработке результатов физических наблюдений использованы широко известные и апробированные на практике методики, применяемые при исследовании технологических операций изготовления ребристых титановых панелей.

Положения, выносимые на защиту:

- критерий оценки качества подготовки поверхности стыкуемых кромок заготовок - «насыщенность водородом», определяющий зависимость пористости в металле шва от условий образования капиллярно-конденсированных загрязнений на поверхности стыкуемых кромок (готовые зародыши пор, попадающие в жидкометаллическую ванну металла шва) при реализации технологических операций образования кромок заготовок, доступных в серийном производстве изготовления тонкостенных титановых конструкций ЛА,

- область режимов термического цикла сварки с обеспечением пределов скорости охлаждения в области превращения для толщин заготовок 1,2 мм; 2,0 мм; 2,5 мм соответственно 650...750, 550...600, 150...175 °С/с, обеспечивающих свойства сварных соединений тонкостенных титановых конструкций идентичные свойствам основного металла.

- методика прогнозирования уровня дефектности при выборе к применению технологических операций изготовления сварных тонкостенных титановых конструкций, включая механическую обработку (фрезерование и др.), плавление

(газолазерный раскрой и др.), физико-химическую обработку (травление, электроэрозионный раскрой и др.);

- условия снятия остаточных напряжений сварных соединений тонкостенных титановых конструкций с улучшением механических свойств (статическая и усталостная прочность, пластичность) после холодной пластической деформации, и последующих операций либо горячей деформации, либо термообработки при температурах, близких к температуре аллотропического превращения, с обеспечением скоростного нагрева и охлаждения, связанным с процессами упорядочения в зонах структурных концентраторов напряжений;

- повышение технологичности изделий за счет автоматизированного управления режимом ТЦС в процессе изготовления тонкостенных титановых конструкций с улучшением свойств сварных соединений при гарантированном исключении пористости в металле шва.

Личный вклад автора. Личный вклад автора состоит в подготовке плана исследований, постановке цели и задач, положений, составляющих его новизну и практическую значимость, формулировки темы диссертационной работы, выборе экспериментальных и теоретических методов исследования, обработке, анализе и обобщении полученных результатов, формулировке выводов. В экспериментальной части диссертационной работы автор самостоятельно выполнил подготовку экспериментальных образцов, провел исследование структуры и свойств сварных тонкостенных титановых конструкций и сопоставил их с литературными данными, организовал сбор, обработку информации и анализ полученных результатов. Автор произвел апробацию результатов исследования, подготовку докладов и публикаций по теме диссертации, обеспечил патентную защиту новых технологий контроля качества поверхности после разделительных операций. Вся обработка и интерпретация полученных результатов выполнена лично автором.

Апробация результатов работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-технических конференциях, семинарах и симпозиумах: XVI Международной научно-практической конференции «International Conference on

Aviation Engineering» («Современные авиационные технологии») (ИРНИТУ, Иркутск, 2023), XXI Международной конференции «Авиация и космонавтика», (МАИ, Москва, 2022), Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество» (Новокузнецк, 2013, 2014), Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы в технологии машиностроения» (Новосибирск, 2009), XX Международной научно-практической конференции «Металлургия: технологии, инновации, качество» (Новокузнецк, 2017), Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 2008-2009), Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы и современные технологии в машиностроении» (Москва, 2010), Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2009), Международной научно-технической конференции ВИАМ (Москва, 2012), III Международной конференции «Электронно-лучевая сварка и смежные технологии» (Москва, 2019), Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2001), VIII Международной научной школы-конференции «Фундаментальное и прикладное материаловедение» (Барнаул, 2011), Российской научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в области технологий двойного назначения» (Комсомольск-на-Амуре, 2011), Международной научно-технической конференции «Проблемы и достижения в инновационных материалах и технологиях машиностроения» (Комсомольск-на-Амуре, 2015), Международной научно-практической конференции «Производственные технологии будущего: от создания к внедрению» (Комсомольск-на-Амуре, 2018), Школе-семинаре по

фундаментальным основам создания инновационных материалов и технологий «Инновационные материалы и технологии: достижения, проблемы, решения» (Комсомольск-на-Амуре, 2013), Международном российско-китайском симпозиуме «Современные материалы и технологии 2011» (Хабаровск, 2011), V Международной научно-технической конференции «Машиностроение - основа

технологического развития России (ТМ-2013)» (Курск, 2013), Дальневосточной школе-семинаре «Фундаментальная механика в качестве основы совершенствования промышленных технологий, технических устройств и конструкций» (Владивосток, 2014), Международной конференции «Current Problems and Ways of Industry Development: Equipment and Technologies» (2021),

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 43 работах, включающих 14 статей в рецензируемых отечественных и зарубежных изданиях, 2 коллективные монографии, 2 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 257 страницах основного текста, содержит 28 таблиц, 100 рисунков и 6 приложений.

Работа выполнялась в соответствии с научным направлением ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» «Теоретические и технологические исследования управления структурными изменениями в металлах, сталях и сплавах в процессе технологического цикла изготовления высоконадежных конструкций» и планом совместных работ о взаимном сотрудничестве от 03.03.2007 № 101 между ОАО «КнААПО» и ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» «Обеспечение надежности сварных конструкций из титановых сплавов». НИР «Разработка термических и деформационных технологий создания и обработки гетерогенных материалов на основе динамики структурных превращений и компьютерного моделирования» в рамках гранта по программе «Стратегическое развитие ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» на 2012-2016 гг.», 2011-ПР054, приказ № 2280 от 27.07.2012. НИР «Исследование процессов формирования диффузионных соединений из конструкционных материалов, обеспечивающих эксплуатационную надежность конструкций» в рамках гранта РФФИ на 2014-2016 гг. Государственный регистрационный номер ЦИТиС:01201453032.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ

ЭЛЕМЕНТОВ ТИТАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

РЕБРИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ НЕРАЗЪЕМНЫМИ

СОЕДИНЕНИЯМИ, ВЫПОЛНЕННЫМИ СВАРКОЙ ПЛАВЛЕНИЕМ

1.1. Преимущества и недостатки применения НС, выполненных сваркой

при сборке титановых ребристых панелей летательных аппаратов

Сочетание таких ценных свойств титана, как малая плотность, высокая удельная прочность (ов/од), коррозионная стойкость, технологичность при обработке давлением и свариваемость, хладостойкость, немагнитность и ряд других ценных физико-механических характеристик способствовало интенсивному прогрессу в развитии самолето- и ракетостроения. Однако промышленный способ его извлечения из руд был разработан лишь в 40-х годах ХХ века и, особенно, после получения слитков с регламентированным содержанием газовых примесей кислорода, азота и водорода [1].

Академик И.П. Бардин, учитывая некоторые свойства титана и его распространенность в природе, назвал его «младшим братом железа, превосходящим его по всем основным качествам» и предвещал ему большое будущее в технике.

Титан имеет ряд отличительных признаков по сравнению с железом, алюминием и магнием. Плотность титана значительно ниже, чем у железа, а температура и теплота плавления и кипения - выше. Он обладает и более высокой, чем железо, удельной теплоемкостью. Отсюда и высокие затраты энергии для расплавления титана, во много раз превосходящие затраты энергии на расплавление железа. Коэффициент теплопроводности титана почти в 4 раза меньше, чем у железа, поэтому в условиях сварки эффективность проплавления титана выше. Важным показателем для ряда технологических процессов и,

особенно для сварки, является то, что удельное электросопротивление титана превосходит этот показатель для железа в 6 раз, для алюминия - более чем в 20 раз. Электросопротивление титана зависит от его чистоты и температуры (рис. 1.1, 1.2). При температуре около 273 К титан становится сверхпроводником [1].

р, мкОмсм

Т I -V Т|-А1 Т|—В I

Т| -БЕ 140

Т|^|

Т|-0а

р, мкОм-см

0 % ■ 3%

6% 11% 200 33%

Рисунок 1.1 - График зависимости электросопротивления титана при комнатной температуре от

химического состава после закалки в воде при 1000 °С (по данным Б.В. Коллинза).

ш

Рисунок 1.2 - График зависимости электросопротивления нелегированного титана и сплавов Ть А1 от температуры (числа у кривых -А1, % ат (по данным Б.В. Коллинза)

Титан относится к парамагнитным металлам, но его отличительной особенностью является увеличение магнитной восприимчивости с повышением температуры вплоть до 1373 °С [2].

Титан обладает высоким коэффициентом поверхностного натяжения: при

л

1600 °С <нат = 1,7 Дж/м . В области точки плавления <нат титана в 1,5 раза выше, чем у алюминия. Это свойство обеспечивает благоприятное формирование корня шва при сварке титана и его сплавов на весу.

Титан относится к числу химически активных металлов, однако он обладает высокой коррозионной стойкостью, так как на его поверхности образуется стойкая пассивная пленка TiO2, прочно связанная с основным металлом и исключающая его непосредственный контакт с коррозионной средой. Толщина

этой пленки обычно достигает 5 - 6 нм. Благодаря оксидной пленке, титан и его сплавы не корродируют в атмосфере, в пресной и морской воде, устойчивы против кавитационной коррозии и коррозии под напряжением, а также в кислотах органического происхождения. В восстановительных средах он довольно быстро корродирует из-за разрушения защитной оксидной пленки.

Один из недостатков титана - его низкий модуль упругости (в два раза меньше, чем у железа и никеля), поэтому в некоторых случаях для получения более жестких конструкций необходимо увеличение сечения отдельных элементов. С повышением температуры модуль упругости понижается по линейному закону (рис. 1.3), легирование же титана заметно повышает его значение. Коэффициент линейного расширения титана интенсивно возрастает с повышением температуры до 400 °С [3].

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Бахматов Павел Вячеславович, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Конструкционные материалы : справочник / Б. Н. Арзамасов, В. А. Брострем, Н. А. Буше [и др.] ; под общей редакцией Б. Н. Арзамасова. - Москва : Машиностроение, 1990. - 688 с.

2. Гуревич, С. М. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов / С. М. Гуревич, В. Н. Замков, В. Е. Блащук [и др.] ; под редакцией В. Н. Замкова. - 2-е изд., доп. и перераб. - Киев : Наукова думка, 1986. - 240 с.

3. Солонина, О. П. Титановые сплавы. Жаропрочные титановые сплавы / О. П. Солонина, С. Г. Глазунов. - Москва : Металлургия, 1976. - 448 с.

4. Ливанов, В. А. Водород в титане / В. А. Ливанов, А. А. Буханова, Б. А. Колачев. - Москва : Металлургиздат, 1962. - 246 с.

5. Цвиккер, У. Титан и его сплавы / У. Цвиккер ; пер. с нем. - Москва : Металлургия, 1979. - 512 с.

6. Муравьев, В. И. Проблемы порообразования в сварных швах титановых сплавов / В. И. Муравьев // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2005. - № 7 (601). - С. 30-37.

7. Редчиц, В. В. Пористость при сварке цветных металлов / В. В. Редчиц, В. А. Фролов, В. А. Казаков, В. И. Лукин. - Москва : Технология машиностроения, 2002. - 448 с.

8. Глазунов, С. Г. Конструкционные титановые сплавы / С. Г. Глазунов,

B. И. Моисеев. - Москва : Металлургия, 1974. - 386 с.

9. Еременко, В. Н. Титан и его сплавы / В. Н. Еременко. - Киев : Наукова думка, 1970. - 415 с.

10. Чечулин, Б. Б. Титановые сплавы в машиностроении / Б. Б. Чечулин,

C. С. Ушков, И. Н. Разуваева [и др.]. - Ленинград : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977. - 248 с.

11. Братухин, А. Г. Эффективность применения титана и его сплавов в авиастроении / А. Г. Братухин, В. И. Муравьев, Б. И. Долотов [и др.] // Авиационная промышленность. - 1997. - № 3-4. - С. 3-9.

12. Гуревич, С. М. Сварка высокопрочных титановых сплавов / С. М. Гуревич, Ф. Р. Куликов, В. Н. Замков [и др.]. - Москва : Машиностроение, 1975. -150 с.

13. Муравьев, В. И. Обеспечение качества неразъемных соединений титановых конструкций летательных аппаратов, выполненных сваркой плавлением: монография / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, В. В. Григорьев. -Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. - 296 с. - ISBN 978-5-9729-0943-8.

14. Материалогия покрытий титановых сплавов методами физикохимии и электроискрового легирования: монография в 2 частях / Б. А. Ляшенко, И. А. Подчерняева, Л. А. Коневцов [и др.]. - Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2019. - Ч. 1. - 414 с. - ISBN 978-5-7389-3024-9.

15. Колачев, Б. А. Вакуумный отжиг титановых конструкций / Б. А. Колачев, В. В. Садков, В. Д. Талалаев [и др.]. - Москва : Машиностроение, 1991. -224 с.

16. Лакомский, В. И. Плазменно-дуговой переплав / В. И. Лакомский. -Киев : Техника, 1974. - 355 с.

17. Термодинамические свойства индивидуальных веществ / под редакцией В. П. Глушко. - Москва : Наука, 1978. - Т. 1, кн. 2. - 326 с.

18. Термодинамические свойства индивидуальных веществ / под редакцией В. П. Глушко. - Москва : Наука, 1978. - Т. 4, кн. 2. - 558 с.

19. Демьянцевич, В. П. Распределение температуры в жидкой ванне при сварке погруженной дугой неплавящимся электродом / В. П. Демьянцевич, В. И. Матюхин // Автоматическая сварка. - 1972. - № 11. - С. 5-8.

20. Петров, Г. Л. Роль химических реакций в образовании пор при сварке титановых сплавов / Г. Л. Петров, А. Н. Хатунцев // Сварочное производство. -1975. - № 8. - С. 57-58.

21. Технологические основы современных способов сварки / В. А. Фролов, В. В. Пешков, А. Б. Коломенский, И. Б. Корчагин. - Москва: ООО "Издательство "КноРус", 2020. - 274 с. - ISBN 978-5-406-07735-1.

22. Клешнина, О. Н. Влияние термического цикла сварки и количества адсорбированной влаги на структуру, свойства металла и надежность конструкций из титановых сплавов: дис. канд. техн. наук: 05.02.10 / Клешнина Оксана Николаевна. - Москва, 2010. - 171 с.

23. Замков, В. И. Особенности термической обработки сварных соединений двухфазных титановых сплавов / В. И. Замков, Н. А. Кушниренко, В. Ф. Топольский // Актуальные проблемы сварки цветных металлов и сплавов. -Киев : Наукова думка, 1980. - С. 334-337.

24. Колачев, Б. А. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов / Б. А. Колачев, Р. М. Габидулин, Ю. В. Пигузов. - 2-е изд. - Москва : Металлургия, 1981. - 416 с.

25. Влияние режимов термической обработки на остаточные напряжения в сварных соединениях технического титана / И. М. Чертов, А. С. Карпенко, А. П. Островой [и др.] // Автоматическая сварка. - 1981. - № 8. - С. 68-69.

26. Распределение примесей внедрения в соединениях сплава ВТ6, сваренных электронным лучом / А. Д. Шевелев, В. Н. Замков, С. М. Гуревич [и др.] // Автоматическая сварка. - 1978. - № 12. - С. 19-21.

27. Муравьев, И. И. Влияние чистоты аргона на содержание газов -примесей в металле шва титана, сваренного в камерах / И. И. Муравьев, А. И. Горшков // Сварочное производство. - 1976. - № 6. - С. 26-27.

28. Калачев, Б. А. Механические свойства титана и его сплавов / Б. А. Калачев, В. А. Ливанов, А. А. Буханова. - Москва : Металлургия, 1974. - 544 с.

29. Редчиц, В. В. Предупреждение пор в сварных швах тонколистового титана и его сплавов / В. В. Редчиц, Г. Д. Никифоров, И. А. Вакс // Сварочное производство. - 1974. - № 4. - С. 7-10.

30. Основные закономерности образования пор при сварке плавлением титана и его сплавов / В. В. Редчиц, Г. Д. Никифоров, В. В. Фролов [и др.] // Сварочное производство. - 1987. - № 5. - С. 28-30.

31. Лозеев, Г. Е. Процессы, протекающие в стыке сварного соединения, и их влияние на пористость металла шва / Г. Е. Лозеев, А. И. Черницын, В. В. Фролов // Автоматическая сварка. - 1977. - № 2. - С. 25-30.

32. Редчиц, В. В. Кинетика роста газовых пузырьков в ванне при сварке активных металлов / В. В. Редчиц, Г. Д. Никифоров // Физика и химия обработки материалов. - 1977. - № 2. - С. 123-130.

33. Ерохин, А. А. Роль поверхностных загрязнений в образовании пор при сварке / А. А. Ерохин, В. И. Оботуров // Сварочное производство. - 1971. - № 8. -С. 57-58.

34. Долотов, Б. И. Повышение эффективности процессов сварки вольфрамовым электродом в инертных газах титановых балочных и панельных конструкций летательных аппаратов: дис. д-ра техн. наук: 05.02.10 / Долотов Борис Иванович. - Комсомольск-на-Амуре, 2010. - 315 с.

35. Накопление водорода в поверхностном слое Тьзаготовок при изготовлении конструкций / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, С. Г. Лончаков [и др.] // Металлургия машиностроения. - 2011. - № 6. - С. 24-30.

36. Муравьев, В. И. Влияние режимов механической обработки стыкуемых кромок на качество неразъемных соединений, выполненных сваркой плавлением, при сборке титановых конструкций летательных аппаратов / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, В. В. Григорьев // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2021. - № 6(735). - С. 67-79. - 001 10.18698/05361044-2021-6-67-79. - БЭК ШРУЗБ.

37. Редчиц, В. В. Поведение водорода в порах при сварке титана и его сплавов / В. В. Редчиц, Г. Д. Никифоров // Автоматическая сварка. - 1981. - № 3.

- С. 32-37.

38. Муравьев, В. И. Исследование возможности увеличения прочности и долговечности титановых конструкций управлением термическим циклом сварки / В. И. Муравьев, О. Н. Клешнина, А. А. Кузнецов, Д. В. Матвеенко // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

- 2010. - Т. 1, № 1. - С. 118-125.

39. Доминирующие факторы разделительных операций, вызывающие капиллярную конденсацию загрязнений и дефектность металла шва титановых конструкций / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов // Сварка и диагностика. - 2016. -№ 3. - С. 9-15.

40. Муравьев, В. И. Особенности оценки влияния термического цикла сварки титановых сплавов на остаточные напряжения и коробление сварных изделий / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов // Сборка в машиностроении и приборостроении. - 2017. - № 2. - С. 55-59.

41. Водород в металлах. В 2 томах. Том 1. Основные свойства / под редакцией Г. Алефельда, И. Фелькля. - Москва : Мир, 1981. - 475 с.

42. Технологичность конструкций планера самолета. Руководство по технологичности самолетных конструкций / М. Е. Уланов, В. В. Булычев, Д. М. Ветрова [и др.]. - Москва : Изд. НИАТ, 1983. - С. 9-27.

43. Сварка дуговая сплавов титана в среде защитных газов: производственная инструкция ПИ 1.4.1898-88 / [ред. Н. А. Смирнова]. - Москва: НИАТ, 1990. - 142 с.

44. Муравьев, В. И. Активация процессов формирования соединений из металлов и сплавов : монография / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, П. А. Саблин ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет». - Владивосток : Дальнаука, 2012. - 366 с. - ISBN 9785-8044-1262-4.

45. Влияние способов раскроя на процесс деформации и кинетику разрушения образцов из титанового сплава ОТ4 / Н. А. Семашко, А. В. Фролов [и др.] // Сборник научных трудов сотрудников КнААПО. - Хабаровск, 2001.

46. Влияние разделительных операций на дефектность поверхности кромок заготовок из титановых сплавов под сварку / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, С. З. Лончаков [и др.] // Заготовительное производство в машиностроении. - 2012. - № 2. - С. 36-46.

47. Murav'ev, V. I. Manufacture of high quality ribbed titanium panels / V. I. Murav'ev, P. V. Bakhmatov // Steel in Translation. - 2017. - Vol. 47, № 2. - P. 91-98. - DOI 10.3103/S0967091217020036.

48. Патент РФ № 2491159 : МПК7 B23K 31/12, B23K 103/14 : Способ оценки перед сваркой качества сварочной проволоки и заготовок сварной конструкции из титановых сплавов / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, С. З. Лончаков [и др.] ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «КнАГТУ». - № 2011149420/02 ; заявл. 05.12.2011 ; опубл. 27.08.2013. - Бюл. № 24.

49. Штамповка, сварка, пайка и термообработка титана и его сплавов в авиастроении / А. Г. Братухин, Ю. Л. Иванов, Б. Н. Марьин [и др.]. - Москва : Машиностроение, 1997. - 600 с.

50. Технология и оборудование сварки плавлением / Г. Д. Никифоров, Г. В. Бобров, В. М. Никитин [и др.]. - Москва : Машиностроение, 1978. - 327 с.

51. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / под редакцией Б. Е. Патона. - Москва : Машиностроение, 1974. - 768 с.

52. Современные технологии авиастроения / коллектив авторов ; под редакцией А. Г. Братухина, Ю. Л. Иванова. - Москва : Машиностроение, 1999. -832 с.

53. Демышев, П. Г. Исследование и совершенствование технологического процесса формирования структуры сварных соединений высоконагруженных конструкций из титанового сплава ВТ20: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.02.01 / Демышев Павел Геннадьевич. - Комсомольск-на-Амуре, 2007. - 24 с.

54. Муравьев, В. И. Особенности изготовления и оценки качества крупногабаритных тонкостенных сварных конструкций из сплава ВТ20 / В. И. Муравьев // Авиационная промышленность. - 1986. - № 8. - С. 15-18.

55. Григорьянц, А. Г. Основы лазерной обработки материалов / А. Г. Григорьянц. - Москва : Машиностроение, 1989. - 304 с.

56. Винокуров, В. А. Теория сварочных деформаций и напряжений / В. А. Винокуров, А. Г. Григорьянц. - Москва : Машиностроение, 1984. - 280 с.

57. Череповский, П. В. Управление формированием структуры металла шва и остаточными напряжениями для повышения надежности тонколистовых сварных титановых конструкций: дис. канд. техн. наук: 05.02.01 / Череповский Павел Викторович. - Комсомольск-на-Амуре, 2007. - 237 с.

58. Муравьев, В. И. Оптимизация нагрева под штамповку листовых заготовок из титановых сплавов / В. И. Муравьев // Кузнечно-штамповочное производство. - 1999. - № 1. - С. 31-36.

59. Муравьев, В. И. Взаимодействие атмосферы со сталью в печи с кипящим слоем / В. И. Муравьев, В. П. Курбатов, Н. Д. Тютева [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1971. - № 6. - С. 20.

60. Бахматов, П. В. Аналитическая оценка технологических процессов формирования неразъёмных соединений из конструкционных материалов / П. В. Бахматов // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. - 2012. - Т. 1, № 12. - С. 70-74.

61. Effect of the conditions of the welding thermal cycle on the structure and properties of weld metal in titanium alloys / V. I. Murav'ev, O. N. Kleshnina, A. A. Kuznetsov [и др.] // Welding International. - 2012. - Vol. 26, No. 1. - P. 22-29. - DOI: 10.1080/09507116.2011.592708.

62. Матвеенко, Д. В. Исследование влияния формирования структуры поверхности свариваемых заготовок на несущую способность титановых конструкций: дис. канд. техн. наук: 05.02.01 / Матвеенко Дмитрий Викторович. -Комсомольск-на-Амуре, 2006. - 138 с.

63. Основные положения методики проведения функционально -стоимостного анализа : метод. рекомендации / [разраб. В. М. Герасимов и др.]. -Москва : МП «Информ-ФСА», 1991. - 39 с.

64. Дятлов, В. И. Особенности металлургических процессов при сварке под флюсом / В. И. Дятлов // Юбилейный сборник, посвященный Е. О. Патону. -Киев : Изд-во АН УССР, 1951. - С. 261-267.

65. Исследования изменения содержания водорода в поверхностном слое титановых заготовок в зависимости от природы ее формирования / С. З. Лончаков, В. И. Муравьев, П. В. Бахматов // Сварка и диагностика. - 2014. - № 5. - С. 33-36.

66. Курс физической химии / Я. И. Герасимов, В. П. Древич, Е. Н. Еремин и др. ; под общей редакцией Я. И. Герасимова. - 4-е изд. - Москва : Мир, 1986 -636 с.

67. Определение содержания водорода в титановых сплавах в технологическом цикле изготовления конструкций / П. В. Бахматов, В. И. Муравьев, С. З. Лончаков [и др.] // Сварочное производство. - 2018. - № 3. - С. 14-20.

68. Бахматов, П. В. Исследование влияния различных методов обработки на содержание водорода в поверхностном дефектном слое заготовок из титановых сплавов / П. В. Бахматов // Авиационная промышленность. - 2014. - № 3. - С. 2834.

69. Активация и дезактивация конденсации загрязнений на поверхности свариваемых заготовок из титановых сплавов / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, С. З. Лончаков [и др.] // Контроль и диагностика. - 2012. - № 3. - С. 26-30.

70. Муравьев, В. И. Исследование влияния адсорбированной влаги на содержание водорода в поверхностном слое заготовок из титановых сплавов / В. И. Муравьев, О. Н. Клешнина, А. А. Кузнецов [и др.] // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2010. - № 10. - С. 37-45.

71. Ханьжин, П. С. Влияние технологии контроля на выявление дефектов капиллярным методом / П. С. Ханьжин, Л. М. Яблоник // Дефектоскопия. - 1980. - № 6. - С. 64-67.

72. Муравьев, В. И. Влияние качества присадочной проволоки на порообразование при сварке титановых сплавов / В. И. Муравьев, Р. Ф. Крупский, Р. А. Физулаков, П. Г. Демышев, Ю. С. Агалаков // Сварочное производство. -2007. - № 12.

73. Мельничук, А. Ф. Формирование пористой структуры в изделиях на основе железа и титана с заданными физико-механическими и

эксплуатационными свойствами: дис. канд. техн. наук: 05.02.01 / Мельничук Александр Федорович; Комсомольск-на-Амуре гос. техн. ун-т. - Комсомольск-на-Амуре, 2009. - 141 с.

74. Влияние активации процессов диффузионного взаимодействия порошковых частиц в холоднопрессованных заготовках на свойства конструкций / В. И. Муравьев, А. Ф. Мельничук, П. В. Бахматов [и др.] // Заготовительные производства в машиностроении. - 2011. - № 5. - С. 43-48.

75. Влияние активации процессов температурного диффузионного взаимодействия частиц в холоднопрессованных заготовках / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, К. А. Мелкоступов [и др.] // Металлургия машиностроения. - 2010. - № 6. - С. 36-41.

76. Муравьёв, В. И. Исследование влияния диффузионных процессов взаимодействия порошковых частиц сплава 2М2А и листовых заготовок из сплава ВТ20 на свойства композиционных конструкций / В. И. Муравьёв, А. Ф. Мельничук, П. В. Бахматов // Заготовительные производства в машиностроении. -2011. - № 1. - С. 38-45.

77. Муравьев, В. И. Получение соединения втулка-вал запрессовкой с последующим спеканием / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, В. С. Пицык // Вестник машиностроения. - 2013. - № 12. - С. 73-79.

78. Дебеляк, А. А. Влияние условий взаимодействия сухого воздуха с поверхностью сталей и сплавов на технологичность изготовления и свойства конструкций / А. А. Дебеляк, П. В. Бахматов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2011. - № 6. - С. 3-7.

79. Обеспечение надежности конструкций из титановых сплавов : монография / П. В. Бахматов [и др.] ; под редакцией В. И. Муравьёва. - Москва : Эком, 2009. - 752 с. - ISBN 978-5-94240-009-5.

80. Влияние активации твердофазного соединения титановых заготовок перед фронтом расплавленной ванны на порообразование при сварке плавлением / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, О. П. Логвинов [и др.] // Сварочное производство. - 2012. - № 6. - С. 11-16.

81. Murav'ev, V. I. Effect of activation of weld edges on the formation of pores in fusion welding of titanium components / V. I. Murav'ev, P. V. Bakhmatov, O. P. Logvinov, K. A. Melkostupov // Welding International. - 2013. - Vol. 27, Issue 7. - P. 548-552. - DOI 10.1080/09507116.2012.715947.

82. Муравьев, В. И. Влияние разделительных операций на дефектность поверхности кромок заготовок из титановых сплавов под сварку / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, С. З. Лончаков, О. П. Логвинов // Заготовительные производства в машиностроении. - 2012. - № 3. - С. 7-16.

83. Влияние интенсификации процесса перемешивания расплавленного металла в сварочной ванне на газонасыщение и свойства титановых конструкций / С. З. Лончаков, В. И. Муравьев, Б. И. Долотов [и др.] // Известия вузов. Черная металлургия. - 2013. - № 8. - С. 3-7.

84. Шаршоров, М. Х. Фазовые превращения и изменения свойств сплавов титана при сварке : атлас / М. Х. Шаршоров, В. Н. Мещеряков. - Москва : Наука, 1973. - 160 с.

85. Физулаков, Р. А. Структурные изменения в поверхностном слое титановых сплавов при газолазерном раскрое / Р. А. Физулаков, В. И. Муравьев, О. П. Логвинов // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. - 2010. - Т. 1, № 2. - С. 133-144.

86. Патент РФ № 2793282 C1 : МПК B23K 33/00, B23K 9/235, B23C 3/00 : Способ подготовки кромок титанового сплава под сварку / В. В. Григорьев, П. В. Бахматов, А. В. Солнцева [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Комсомольский-на-Амуре государственный университет». - № 2022128801 ; заявл. 07.11.2022 ; опубл. 30.03.2023.

87. Бахматов, П. В. Влияние природы формирования поверхности стыкуемых кромок на механизм порообразования и свойства металла шва при сварке плавлением титановых сплавов / П. В. Бахматов // Ученые записки КнАГТУ. - 2012. - № IV-1(12). - С. 75-81.

88. Бахматов, П. В. Накопление водорода в поверхностном слое титановых заготовок в процессе изготовления конструкций / П. В. Бахматов, О. Н. Клешнина, А. А. Кузнецов // Будущее машиностроения России : сб. тр. Всерос. конф. молодых ученых и специалистов (г. Москва, 22-25 сентября 2010 г.) / Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. -Москва : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010.

89. Влияние процессов формирования макро-, микроструктуры поверхности стыкуемых кромок на механизм порообразования и свойства металла шва сварных титановых конструкций / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, К. А. Мелкоступов [и др.] // Фундаментальные исследования в области технологий двойного назначения : материалы Рос. науч.-техн. конф. (г. Комсомольск-на-Амуре, 21-24 ноября 2011 г.) / под ред. А. М. Шпилёва [и др.]. - Комсомольск-на-Амуре : ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2011. - С. 302-304.

90. Влияние на механизм порообразования и свойства металла шва сварных титановых конструкций процессов формирования макро-, микроструктуры поверхности стыкуемых кромок / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, О. П. Логвинов [и др.] // Фундаментальное и прикладное материаловедение : тр. VIII Междунар. науч. шк.-конф. / под ред. В. Б. Маркина. -Барнаул : Изд-во Алт. гос. тех. ун-та им. И.И. Ползунова, 2011. - С. 287-293.

91. Муравьёв, В. И. Особенности образования специфических дефектов при сборке крупногабаритных титановых конструкций летательных аппаратов / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, В. В. Григорьев // Вестник Московского авиационного института. - 2019. - Т. 26, № 4. - С. 17-27. - Б01 10.34759/уб1-2019-4-17-27.

92. Бахматов, П. В. Оптимизация процессов электронно-лучевой сварки в целях повышения качества конструкций из сталей и сплавов / П. В. Бахматов // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. - 2014. - № 11. - С. 47-53.

93. Гуревич, С. М. Справочник по сварке цветных металлов / С. М. Гуревич. - Киев : Наукова думка, 1990. - 512 с.

94. Рыкалин, Н. Н. К вопросу о длине сварочной ванночки / Н. Н. Рыкалин, К. В. Любавский // Автогенное дело. - 1946. - № 22. - С. 14-17.

95. Долотов, Б. И. Сварка погруженным вольфрамовым электродом / Б. И. Долотов. - Москва : Машиностроение-1, 2004. - 207 с.

96. Теоретические основы сварки / под редакцией В. В. Фролова. -Москва : Высшая школа, 1970. - 592 с.

97. Гуревич, С. М. Некоторые особенности сварки титана под флюсом / С. М. Гуревич // Автоматическая сварка. - 1957. - № 5. - С. 38-48.

98. Шаманин, М. В. Некоторые вопросы кристаллизации металла шва при электродуговой сварке / М. В. Шаманин // Сварка. - 1959. - № 1. - С. 36-38.

99. Стеренбоген, Ю. А. О кристаллизации сварочной ванны и особенностях ее расчета / Ю. А. Стеренбоген // Автоматическая сварка. - 1966. -№ 6. - С. 1-5.

100. Интенсификация процессов диффузионного легирования металлами и металлоидами поверхностных слоев деталей из конструкционных материалов / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, А. А. Евстигнеев [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2009. - № 6. - С. 28-39.

101. Муравьев, В. И. Исследование влияния режимов термического цикла сварки (ТЦС) титановых сплавов в условиях отсутствия порообразования на свойства сварных соединений / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов // Справочник. Инженерный журнал. - 2017. - № 3(240). - С. 3-10.

102. Ensuring the load-carrying capacity of welded titanium structures [Text] / V. I. Muravev, P. V. Bakhmatov, R. A. Fizulakov [и др.] // Modern materials and technologies 2011 : International Russian-Chinese Symposium : proceedings. -Khabarovsk : Pacific National University, 2011. - P. 179-186.

103. Bakhmatov, P. V. Influence of traditional and perspective modes of heating in the air environment on properties of alloys on de basis of iron and titan / P. V. Bakhmatov, A. A. Yevstigneyev, A. F. Melyshchuk [и др.] // Modern materials and technologies : proceedings of the X International Russian-Chinese Symposium (5-9

October 2009, Khabarovsk) / Pacific National University. - Khabarovsk, 2009. - P. 505-509.

104. Bakhmatov, P. V. Research of the technological manufacturing operations limiting the reliability (Fatigue strength) of ribbed titanium panels / P. V. Bakhmatov, V. I. Murav'ev // Izvestiya Ferrous Metallurgy. - 2017. - Vol. 60, No. 2. - P. 99-108. -DOI: 10.17073/0368-0797-2017-2-99-108.

105. Термодиффузия водорода при сварке титана / В. М. Абдулах, А. Д. Шевелев, В. Д. Демченко [и др.] // Автоматическая сварка. - 1980. - № 1. - С. 2023.

106. Ерохин, А. А. Основы сварки плавлением / А. А. Ерохин. - Москва : Машиностроение, 1973. - 448 с.

107. Рыкалин, Н. Н. Расчеты тепловых полей при сварке / Н. Н. Рыкалин. -Москва : Машгиз, 1951. - 296 с.

108. Долотов, Б. И. Поведение вольфрамовых электродов при сварке на форсированных режимах / Б. И. Долотов, П. В. Бахматов, А. А. Дебеляк // Прикладные задачи механики деформируемого твердого тела и прикладные технологии в машиностроении : сб. тр. ИМиМ ДВО РАН. - Комсомольск-на-Амуре, 2009. - С. 102-107.

109. Применение установки УСП-5000 для сварки крупногабаритных оребренных титановых панелей / П. В. Бахматов, В. В. Григорьев, С. П. Мазур // Авиационная промышленность. - 2018. - № 1. - С. 44-46.

110. Процессы упорядочения структурной неоднородности конструкционных материалов при изготовлении изделий / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, Б. И. Долотов [и др.] // Ученые записки КнАГТУ. - 2011. - № 1(5). - С. 43-54.

111. Production of a bush-shaft joint by pressing and subsequent sintering / V. I. Murav'ev, P. V. Bakhmatov, V. S. Pitsyk // Russian Engineering Research. - 2014. -Vol. 34, No. 3. - P. 156-162. - DOI: 10.3103/S1068798X14030137.

112. Бахматов, П. В. Перспективы создания беспористых сварных соединений тонкостенных ребристых панелей из титановых сплавов / П. В.

Бахматов // Авиация и космонавтика : тезисы XXI Международной конференции (Москва, 2022 г.) / Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет). - Москва, 2022. - С. 447-449.

113. Стробыкин, Н. А. Условия создания бездефектных сварных соединений тонкостенных титановых авиационных конструкций / Н. А. Стробыкин, П. В. Бахматов // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. - 2024. - № 5(77). - С. 98-107.

114. Активация твердофазного диффузионного взаимодействия при формировании сварных соединений / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, П. А. Саблин [и др.]. - Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 368 с. - ISBN 978-5-97291108-0.

115. Грани научного и творческого поиска обеспечения надежности летательных аппаратов : монография / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, А. И. Евстигнеев [и др.]. - Владивосток : Дальнаука, 2020. - 579 с. - ISBN 978-5-80441700-1.

116. Муравьёв, В. И. Обеспечение свойств соединений титановых конструкций летательных аппаратов, полученных сваркой плавлением, одинаковых со свойствами основного металла / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, В. В. Григорьев // Вестник Московского авиационного института. - 2021. - Т. 28, № 3. - С. 218-227. - DOI 10.34759/vst-2021-2-218-227.

117. Демьянцевич, В. П. Особенности движения жидкого металла в сварочной ванне при сварке неплавящимся электродом / В. П. Демьянцевич, В. И. Матюхин // Сварочное производство. - 1972. - № 10. - С. 1-3.

118. Управление структурой и свойствами металла шва при СПВЭ и ЭЛС титановых конструкций летательных аппаратов / А. А. Кузнецов, В. И. Муравьёв, Б. И. Долотов [и др.] // Современное материаловедение и нанотехнологии : материалы Междунар. науч.-техн. конф. : в 2 т. Т. 2. - Комсомольск-на-Амуре, 2010. - С. 402-407.

119. Куркин, С. А. Технология изготовления сварных конструкций : атлас чертежей / С. А. Куркин. - Москва : Машгиз, 1962. - 152 с.

120. Абрамов, В. В. Остаточные напряжения и деформации в металлах / В.

B. Абрамов. - Москва : Машгиз, 1963. - 132 с.

121. Диффузионная сварка титановых сплавов с наложением ультразвуковых колебаний / А. А. Котельников, О. П. Богланов, А. В. Башурин [и др.] // Автоматическая сварка. - 1978. - № 1. - С. 51-53.

122. Окерблом, Н. О. Расчет деформаций металлоконструкций при сварке / Н. О. Окерблом. - Ленинград : Машгиз, 1955. - 212 с.

123. Местная термообработка сварных сосудов из титанового сплава АТ3 /

C. М. Гуревич, В. Е. Блащук, В. И. Новиков [и др.] // Автоматическая сварка. -1971. - № 2. - С. 12-14.

124. Кудрявцев, И. В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении / И. В. Кудрявцев. - Москва : Машгиз, 1951. - 278 с.

125. Исследование структурных изменений и деформации при сварке конструкций из сталей и сплавов / А. А. Дебеляк, П. В. Бахматов, В. И. Муравьев [и др.] // Инновационные материалы и технологии: достижения, проблемы, решения : материалы Междунар. науч.-техн. конф. (Комсомольск-на-Амуре, 2013 г.). Ч. 1. - Комсомольск-на-Амуре, 2013. - С. 317-320.

126. Муравьев, В. И. Эффективность снятия остаточных напряжений в сварных титановых конструкциях / В. И. Муравьев, П. В. Череповский // Проблемы механики сплошных сред и смежные вопросы технологии машиностроения : сб. докл. третьей конф. (Владивосток-Комсомольск-на-Амуре, сентябрь 2004 г.). - Комсомольск-на-Амуре : ИМиМ ДВО РАН, 2005. - С. 219228.

127. Influence of the stress state on the structure and properties of welded steel and alloy structures / V. I. Murav'ev, P. V. Bakhmatov, N. O. Pletnev [и др.] // Steel in Translation. - 2016. - Vol. 46, No. 4. - P. 256-259. - DOI: 10.3103/S0967091216040070.

128. Бахматов, П. В. Расчет остаточных деформаций при сварке тонких пластин встык / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, А. А. Дебеляк // Сварочное производство. - 2012. - № 2. - С. 9-12.

129. Calculation of residual stresses on the basis of thermal fields in butt welding of thin sheets / V. I. Murav'ev, P. V. Bakhmatov, A. A. Debelyak // Welding International. - 2013. - Vol. 27, No. 5. - P. 358-361. - DOI: 10.1080/09507116.2012.715917.

130. Расчет остаточной деформации при сварке тонких пластин встык / А. А. Дебеляк, О. Н. Клешнина, В. И. Муравьев [и др.] // Современное материаловедение и нанотехнологии : материалы Междунар. науч.-техн. конф. Т. 1. - Комсомольск-на-Амуре, 2010. - С. 506-510.

131. Дебеляк, А. А. Разработка методики расчета остаточных деформаций при сварке тонких пластин встык / А. А. Дебеляк, П. В. Бахматов, В. И. Муравьёв // Фундаментальные проблемы и современные технологии в машиностроении : науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. - Москва : Машиностроение, 2010. - С. 297-300.

132. Дебеляк, А. А. Кинетика процесса деформации при сварке заготовок из углеродистых сталей / А. А. Дебеляк, В. И. Муравьев, П. В. Бахматов // Фундаментальные исследования в области технологий двойного назначения : материалы Рос. науч.-техн. конф. (Комсомольск-на-Амуре, 21-24 ноября 2011 г.). - Комсомольск-на-Амуре : ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2011. - С. 302-304.

133. Влияние напряженного состояния на структуру и свойства при сварке конструкций из сталей и сплавов / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, Н. О. Плетнев [и др.] // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2016. - Т. 59, № 4. - С. 251-255.

134. Муравьев, В. И. Определение возможности расчета остаточных деформаций по тепловым полям при сварке тонких пластин встык / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, А. А. Дебеляк // Ученые записки КнАГТУ. - 2010. - № IV-1(4). - С. 68-80.

135. Колачев, Б. А. Физическое металловедение титана / Б. А. Колачев. -Москва : Металлургия, 1976. - 184 с.

136. Фелтам, П. Деформация и прочность материалов / П. Фелтам ; пер. с англ. - Москва : Металлургия, 1968. - 120 с.

137. Хрупкие разрушения сварных конструкций / В. Холл, К. Кихара, В. Зут [и др.] ; пер. с англ. - Москва : Металлургия, 1974. - 320 с.

138. Никольский, Л. А. Горячая штамповка заготовок из титановых сплавов / Л. А. Никольский. - Москва : Машиностроение, 1964. - 227 с.

139. Влияние режимов отжига на циклическую прочность сварных соединений технического титана ВТ1 -0 / А. Б. Коломенский, И. И. Муравьев, Б.

A. Колачев [и др.] // Автоматическая сварка. - 1988. - № 8. - С. 8-10.

140. Полуфабрикаты из титановых сплавов / В. К. Александров, Н. Ф. Аношкин, Г. А. Бочвар [и др.]. - Москва : Металлургия, 1979. - 512 с.

141. Влияние термического цикла электронно-лучевой сварки на формирование металла шва конструкций из титановых сплавов / В. И. Муравьёв, П. В. Бахматов, П. Г. Дёмышев [и др.] // Вестник ГОУВПО «КнАГТУ». -Комсомольск-на-Амуре, 2008. - С. 90-97.

142. Бахматов, П. В. Свойства сплавов на основе железа и титана после традиционных и перспективных режимов нагрева в воздушной среде / П. В. Бахматов, А. Ф. Мельничук, А. А. Дебеляк // Современные техника и технологии : материалы XV Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых : в 3 т. Т. 2. - Томск : Изд-во ТПУ, 2009. - С. 80-82.

143. Бахматов, П. В. Влияние режимов холодной пластической деформации и последующей термообработки на структуру и свойства твердофазного диффузионного соединения титановых сплавов / П. В. Бахматов,

B. С. Пицык, В. И. Муравьев // Сварка и Диагностика. - 2017. - № 1. - С. 17-22.

144. Сварные соединения титановых сплавов / В. Н. Моисеев, Ф. Р. Куликов, Ю. Г. Кириллов [и др.]. - Москва : Металлургия, 1979. - 248 с.

145. Влияние режимов отжига на циклическую и кратковременную прочность тонких листов титана ВТ1 -0 и сплава ОТ4 / А. Б. Коломенский, И. И. Муравьев, Б. А. Колачев, В. В. Шевченко // Физико-химическая механика материалов. - 1984. - Т. 20, № 4. - С. 120-122.

146. Дятлов, В. И. Первичная кристаллизация жидкой ванны при сварке металлов малых толщин / В. И. Дятлов, М. А. Абралов, Б. И. Шнайдер // Автоматическая сварка. - 1967. - № 1. - С. 26-30.

147. Хрупкие разрушения сварных конструкций / В. Холл, К. Кихара, В. Зут [и др.] ; пер. с англ. - Москва : Металлургия, 1974. - 320 с.

148. Грабин, В. Ф. Металловедение сварки плавлением / В. Ф. Грабин. -Киев : Наукова думка, 1982. - 416 с.

149. Велицкий, А. В. Проблемы использования виброобработки вместо термообработки / А. В. Велицкий // Тяжелое машиностроение. - 1992. - № 8. - С. 20-22.

150. Бездеформационная сварка стрингерных панелей из титанового сплава ВТ20 / Б. Е. Патон, Л. М. Лобанов, В. В. Кныш [и др.] // Автоматическая сварка. - 2014. - № 9. - С. 7-18.

151. Бахматов, П. В. Исследование технологических операций изготовления лимитирующих надежность (усталостную прочность) ребристых титановых панелей / П. В. Бахматов, В. И. Муравьев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2017. - Т. 60, № 2. - С. 99-108. - DOI 10.17073/0368-0797-2017-2-99-108.

152. Шевченко, В. В. Влияние температуры нагрева в вакууме на рельеф поверхности листов из титановых сплавов / В. В. Шевченко, Н. Н. Лабанова, Г. А. Иванищева // Физико-химическая механика материалов. - 1985. - № 5. - С. 12-14.

153. Муравьев, В. И. Перспективные металлургические и технологические процессы производства, повышающие надежность изделий из конструкционных материалов / В. И. Муравьев, П. В. Бахматов, А. В. Фролов. - Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВО «КнАГТУ», 2016. - 330 с.

154. Muravyev, V. Y. Production Process Specifics for Permanent Fusion Weld Connections When Assembling Aircraft Titanium Ribbed Panels / V. Y. Muravyev, P. V. Bakhmatov, V. V. Grigorev, H. V. Kiselev // Current Problems and Ways of Industry Development: Equipment and Technologies / Shakirova O.G., Bashkov O.V.,

Khusainov A.A. (eds). - Springer, Cham, 2021. - Vol. 200. - P. 558-566. - DOI 10.1007/978-3-030-69421-0_59.

155. Муравьёв, В. И. Усталостные свойства титановых конструкций в зависимости от технологических операций раскроя и последующей обработки / В. И. Муравьёв, Р. А. Физулаков, П. В. Бахматов, О. Н. Клешнина // Современные проблемы в технологии машиностроения: сб. тр. Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора И.И. Муханова. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. - С. 108-112.

156. Муравьев, В. И. Испытания сварных натурных образцов сплава ВТ 20 на вибропрочность / В. И. Муравьев, Р. А. Физулаков, В. П. Иванов, Е. Н. Новиков // Сборник докладов 4-й международной конференции, 10-13 октября 2005, Москва. - Москва: Московский авиационный ин-т, 2006. - С. 101-111.

157. Бахматов, П. В. Особенности разрушения элементов сварных титановых конструкций (ребристых панелей) в условиях вибрационных нагрузок / П. В. Бахматов, В. И. Муравьев, Р. А. Физулаков // Ученые записки КнАГТУ. -2016. - № IV-1(28). - С. 104-109.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОСВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЛА

Рост трудоемкости изготовления

гоо

150 100

30

лп Опытное ОИМОДОТ! и

\ Си чип юг

Си/ Су] 7 Сиг5 С*27 СмЗЗ

Эффективность применения титановых конструкций вместо стальных и алюминиевых:

- снижение массы для каждой детали: трубопровод - до 50 %;

обшивка (панели 26 шт. № 2-7, люки 4 шт № 1, 8) - до 35 %;

силовая панель центроплана (1 шт) №15 - до 14 %;

Высокопрочные алюминиевые сплавы (поз 15)

Технологичность титановых конструкций в сравнении со стальными и алюминиевыми:

- обрабатываемость резанием в 1,5-4 раза,

а с газонасыщенным слоем в 3 - 8 раз ниже;

- стоимость МО в 5-10, а стоимость проката в 5-7 раз выше;

- нагрев ведет к газонасыщению и ухудшению свойств;

Перспективными являются:

1. Исследования возможности использования высокой химической активности титана для разработки новых технологических процессов изготовления надежных конструкций с минимальными затратами, обеспечивающих:

-защиту от газонасыщения поверхности заготовок при штамповке, ТО и ХТО в атмосфере воздуха;

-высокую плотность и новые свойства металла сварного шва заготовок с использованием эффектов минимальной адсорбции загрязнений и самоочищения;

-повышение прочности при высокой пластичности, высокую точность заготовок и минимум усилий при формообразовании в условиях субкритической сверхпластичности;-повышение КИМ с 0,4 до 0,75

2. Исследования сварки трением с перемешиванием панелей из высокопрочных алюминиевых сплавов

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Номенклатура основных штампосварных титановых конструкций

современного самолета

Наименование

Материал, его толщина (мм), соединение, способ сварки

Эскиз

1

2

Нижняя панель ЦЧК

ВТ20, 2,5+2,5, стыковое, ААрДЭС, 1,5+2,5, тавровое,

сквозным проплавлением ААрДЭС

Защитное устройство

ВТ20, 1,5+1,5 1,5 +1,8, тавровое

сквозным проплавлением ААрДЭС

Боковая внутренняя панель

ВТ20, 1,5+1,5 стыковое ААрДЭС

Боковая наружная панель

ВТ20, 1,5+1,5 тавровое сквозным проплавлением ААрДЭС

3

Верхняя панель

ВТ20, 2+2 стыковое, АрДЭС, ААрДЭС

Верхняя панель

ВТ20, 1,2+1,2 стыковое, АрДЭС, ААрДЭС

Панель

ВТ20, 2+2 стыковое, ААрДЭС

Нижняя панель хвостовой балки

ВТ20, 3,5+2,5 стыковое, АрДЭС 2,5 +1,5, стыковое, ААрДЭС, 2,5+1,5 тавровое сквозным проплавлением ААрДЭС, 2,5+4, тавровое, двойной дугой ААрДЭС

Нижняя ВТ20, 1,5+1,5

панель стыковое, ААрДЭС

1,5 +1,5, тавровое

сквозным проплавлением ААрДЭС

Нижняя панель хвостовой балки

ВТ20, 3,5+2,5 тавровое, сквозным проплавлением, ААрДЭС 4,5 +5 стыковое, ААрДЭС

Верхняя панель хвостовой балки

ВТ20, 3+3 стыковое, ААрДЭС 3+6, тавровое, двойной дугой,

ААрДЭС, 3+1,5, сквозным проплавлением ААрДЭС

Панель

ОТ4, 1,2+1,2, стыковое, ААрДЭС

П р и м е ч а н и е.

ААрДЭС - автоматическая аргонодуговая электросварка; АрДЭС - ручная аргонодуговая электросварка_

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ФАКТОРЫ, ОПРЕ ДЕЛЯЮЩИЕ КАЧЕСТВО СВАРНЫХ СОЕДИНЕН] НИ ТИТАНОВЫХ РЕБРИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ

№ п/п Негативные факторы производства панелей Причина возникновения Методы устранения

1 Высокая трудоемкость при механической обработке и изготовлении из цельной плиты Упрощает изготовление изделий за счет применения однотипного оборудования и технологий. Усложняется дороговизной транспортных операций по перемещению стружки для переработки и возврату плиты на предприятие Усложняется возникающими напряжениями, вызванными мех. обработкой. Существенную роль в качестве конструкции играют квалификация оператора и исправность рабочего инструмента Переход от обработанных механическим способом ребристых титановых панелей к штампованным и к штампосварным конструкциям. Применение прогрессивных технологий и оборудования с автоматическим управлением термическим циклом сварки, концентрированных источников тепла и эффективных методов регулирования тепловложения, обеспечивающих оптимальные значения механических свойств сварных соединений, минимальную деформацию и коробление конструкций, надежность летательных аппаратов.

2 Недостаточный уровень оценки качества поверхности заготовок перед сваркой Параметр шероховатости не позволяет достаточно четко определять качество подготовки поверхности, тем более после операций опескоструивания и зачистки металлической щеткой 1. Определение количества капиллярно-конденсированной влаги в поверхности подготовленных под сварку кромок измерением содержания водорода оптико-эмиссионным способом (Патент РФ № 2491159 Способ оценки перед сваркой качества сварочной проволоки и заготовок сварной конструкции из титановых сплавов /Муравьёв В.И., Бахматов П.В., и др. Опубл. 27.08.2013. Бюл. № 24) 2. Активация процессов десорбции ККВ: • пластической деформацией фрезерованной поверхности стыкуемых кромок; • газолазерным раскроем (ГЛР) в среде азота или аргона заготовок; • ГЛР одной из заготовок в комбинации с другой заготовкой, полученной любым видом раскроя; • воздействием расфокусированным электронным лучом на фрезерованную поверхность кромок перед

3 Порообразование (Общее число дефектов сварных соединений из титановых сплавов не превышает в среднем 1,5 % от общего числа проверенных мест из них пористость составляет в среднем 43%) Наличие на поверхности стыкуемых кромок и присадочной проволоке капиллярно-конденсированной влаги (загрязнений) (ККВ). ККВ с поверхности заготовок не удаляется традиционными методами обезжиривания из капилляров и субмикротрещин поверхностного разрыхленного слоя, который не выявляется замером глубины рисок и параметрами шероховатости. Сопровождается уменьшением площади поперечного сечения и пропорциональным снижением статической прочности, а усталостная прочность зависит от расположения пор- ближе к поверхности длительная ниже. Есть вероятность возникновения

блуждающего водорода. Наличие порообразования -причина техногенных катастроф с человеческими жертвами ЭЛС [142]; • интенсификацией перемешивания металла сварочной ванны специальным тороидальным электродом.

4 Изменение механических свойств от термического цикла сварки (Прочность сварного соединения титановых сплавов на 8-12% меньше прочности основного металла) Использование флюсов и непосредственное увеличение времени существования сварочной ванны приводит к уменьшению порообразования, но существенно снижает механические свойства сварных соединений относительно основного металла (Увеличение времени существования сварочной ванны для удаления газовых пузырьков при сварке на мягких режимах, не обеспечивающих требуемой скорости охлаждения в интервале в^а превращения при кристаллизации металла шва) Контролировать качество активации процессов дегазации ККВ с поверхности заготовок определением содержания водорода в поверхностном слое. Отсутствие ККВ на поверхности заготовок позволяет управлять ТЦС обеспечивающим свойства металла шва на уровне свойств основного металла.

5 Окисление, газонасыщение поверхности сварных конструкций при нагреве под термообработку Высокая активность металлов и сплавов к окислению, газонасыщению при нагреве в обычной атмосфере Активация процессов взаимодействия атмосферы сухого воздуха с геттерами для создания автономной защитной среды из азота воздуха или автовакуума в изолированном объеме Патент РФ на полезную модель № 134471 Установка диффузионной сварки с нагревом свариваемых деталей в виброкипящем слое электропроводных частиц./ Муравьёв В.И.,Бахматов П.В. и др.// Опубл. 20.11.2013. Бюл. №32

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

U/o

УТВЕРЖДАЮ

Технический директор филиала ПАО «ОЛК» -КнААЗ им. Ю.А. Гагарина

» /Л 2024 г.

lecuuQ^ Д.Е. 11ротченко

АКТ

о внедрении результатов диссертационного исследования на соискание ученой степени доктора технических наук Бахматова Павла Вячеславовича на тему «Научное обоснование технологических процессов, повышающих качество изготовления авиационных тонкостенных титановых конструкций» по специальности 2.5.13 - Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов

Комиссия в составе:

председателя комиссии - Главного металлурга С.Ю. Рыбакова, и

членов комиссии:

заместителя главного металлурга - Главного сварщика A.A. Тараканова, главного научного сотрудника, руководителя НПИЦ УТР. к.т.н.. доцента Р.Ф. Крупского

составила настоящий акт о том. что результаты диссертационного исследования Бахматова Павла Вячеславовича на тему «Научное обоснование технологических процессов, повышающих качество изготовления авиационных тонкостенных титановых конструкций» (специальность 2.5.13 - Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов) внедрены в производственную деятельность в филиале ПАО "OAK" - "КнААЗ им. Ю.А. Гагарина», а именно:

1. Спектрапьный анализ содержания водорода на поверхности сварочной проволоки и свариваемых кромок заготовок перед изготовлением тонкостенных титановых конструкций, проводимый на постоянной основе в лабораторных условиях H3J1. обеспечил значительное уменьшение дефектов в виде пор.

2. Усовершенствованная технология создания сварных крупногабаритных тонкостенных титановых панелей изделия Су-35С (17.3130.2.900.000ПС 1 /ПС2 - панель стабилизатора: 17.1022.2.050.901/902 -нижняя панель ЦЧК; 50.0620.0.3105/3205.000ПС1/ПС2 - стенка ЗОГРО) автоматической аргонодуговой сваркой на установке УСП-5000 в

соответствии с требованиями ПИ 1.4.1898-2003. Работа проведена в цехе 19, в рамках договора СУ-КнААЗ 7032354 от 22.05.2024 года. Определены рациональные параметры сварки пульсирующей дугой на установке автоматической аргонодуговой сварки тонкостенных титановых конструкций УСП-5000, обеспечивающие снижение коробления конструкций и пористости сварных соединений путём программируемого управления термическим циклом сварки.

3. В производственных условиях опробован и предложен к внедрению, после разработки и утверждения нормативно-технической документации, способ газолазерного раскроя при подготовке свариваемых кромок деталей из титановых сплавов. В ходе апробации сваривались опытные тонкостенные титановые образцы, как с подготовкой обеих кромок ГЛР, так и в комбинированном сочетании (одна кромка - газолазерныи раскрой, вторая - рубка на гильотинных ножницах). Образование чередующихся бороздок, нитридного слоя на поверхности кромки в ходе газолазерного раскроя, в процессе сварки приводит к улучшению условий дегазации сварочной ванны и образованию качественных сварных соединений. Учитывая, что в настоящее время способ не соответствует требованиям ПИ 1.4.1898-2003 и не может быть применен в реальных условиях производства, предложен как основа в разработке Н ГД.

Главный металлург

С.Ю. Рыбаков

Заместитель главного металлур" Главный сварщик

А.А. Тараканов

Главный научный сотрудник, руководитель НПИЦ УТР, к.т.н., доие

.Ф. Крупскнй

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

КнААЗ

-21. Обстоятельства

В связи с необходимостью ввода в производство установки автоматической аргон но-дуговой сварки на базе стапеля УСП-5000 необходимо проведение работ по отработке рабочих режимов сварки применительно к конструкции нижних панелей центроплана.

2. Цель работы

Отработка режимов автоматической сварки стыковых соединений из сплава ВТ20 с толщиной стыка 3+3 мм применительно к нижним панелям центроплана изд. Су-35С.

3. Проделанная работа

3.1 С целью внедрения в производство стапеля УСП-5000 в цехе 14 и его загрузки сваркой обшивок со стыковочными поясами центроплана изд. Су-35С разработан ТУГМет №42.04-52-2017 от 15.06.2017 г. в соответствии с которым выпущен график оснащения №3968. По данному графику оснащения спроектированы и изготовлены два приспособления: 10СВ.2193.00.000 - приспособление для фиксации свариваемых деталей и теплоотводных пластин на выкатной балке стапеля; 10СВ.2200.00.000 -ограждение площадки управления стапелем.

3.2 Изготовленное приспособление 10СВ.2193.00.000 опробовано при установке на стапель, по результатам опробования выпущен цехом 14 Акт №14-175-2017. Изготовленное приспособление требовало доработки. По выпущенному извещению ОГМт выполнены доработки по заказам: 21473717 и 21487592.

Эскиз №1. Приспособление для фиксации свариваемых деталей и теплоотводных пластин на выкатной балке стапеля УСП-5000.

3.3 Проведена сварка технологических образцов на режимах указанных в таблице 1. Сварка проводилась с применением теплоотводных пластин расстояние между которыми устанавливалось 11 мм. В качестве базовых использовались режимы рекомендуемые инструкцией ПИ 1.4.1898-2003.

ЗСКИЗ №1

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДНЯ СВАРКИ НА СТАПЕЛЕ У СП-5000. (ЮС В. 219100. ООО)

пллгтинл ОРОРНАЯ БАШ

ПЛАСТИНА ПЛАСТИНА

КРЕПЛЕНИЕ РАНЫ

ю

00

Таблица1

№ и ^ОГН Уев. V * про»> Расход аргона, л/мин

Образца А В мм/с мм/с горелка козырек поддув

1 200 16 2.4 12 7 6 5

V 220 16 2.5 14 7 6 5

Заваренные образцы №1 и №Г подвергались визуальному и рентгеновскому контролю на соответствие требованиям ПИ 1.4.1898-2003. На образце №1 визуальным осмотром выявлен прерывистый непровар. При сварке образца №1' произведена корректировка режимов сварки (1св, Упров, Ус>). Рентгеновский контроль образца №1' показал отсутствие внутренних дефектов сварки (протокол ЦЗЛ №591 от 26.10.2017, см. прил.1), по внешним параметрам сварной шов соответствует требованиям инструкции ПИ 1.4.1898-2003.

3.4 Образец №1' подвергали механическим испытаниям на определение ов с». шва. В соответствии с протоколом ЦЗЛ №8600 значение о. с«, шва соответствует требованиям инструкции ПИ 1.4.1898-2003 (94 кг/мм2, см. прил. 2).

3.5 С целью внедрения в производство стапеля УСП-5000 была произведена сварка тестовой детали - подсборки центроплана (см. фото №1, 2 ,3). Сварка производилась на отработанных режимах (образец №1табл. 1). Заваренная подсборка подвергалась визуальному и рентгеновскому контролю на соответствие требованиям инструкции ПИ 1.4.1898-2003. Рентгеновский контроль показал отсутствие непровара (протокол ЦЗЛ № 593, см. прил. 3). Визуальный контроль показал по внешним параметрам соответствие требованиям ПИ 1.4.1898-2003.

Фото №1, 2, 3. Сварка панели центроплана 17.1022.3.050.901 ПС2 в стапеле

УСП-5000.

ВЫВОДЫ:

ЦЗЛ -КнААЗ Протокол неразрушающего контроля & /С ¿Г/У Заказчик ртг

Индекс изделия Наименование и обозначение объекта контроля Кол. объектов контроля

Р^С^ес/ ~ / ' с и ¿г/ /есс* .

Основание Место проведения контроля

Состояние объекта контроля Объем контроля Марка материала

л е

Метод контроля нтд РСО-НК/СО-НК

рентгенографический ПИ 1.4.415-92 /¿>77 £А/

Используемое оборудование Тин используемого преобразователя

М/7

Нормы оценки качества

/72/

Результаты контроля

Оценка результатов контроля:

Приложение: --

Контроль проводил ( фамилия, подпись, гриф) Начальник ЛР (фамилия, подпись)

ж & А.Г. Болдина

/7ри/?о ос/гнс?* 3.

ЦЗЛ - КнААЗ Протокол неразрушающего контроля »n09.lt.20n Заказчик ОР/Чт

Индекс изделия Наименование и обозначение объекта контроля Кол. объектов контроля

<х(одс л ¡¿ейоор^аоий ЛС У

Основание С/£ ср/срссэ/ /¿¿у/с. 3 Место проведения контроля Лаборатория рентгеновского контроля

Состояние объекта контроля Объем контроля Марка материала

Метод контроля нтд РСО-НК/СО-НК

рентгенографический ПИ 1.4.415-92

Используемое оборудование Тип используемого преобразователя

Р/Р/7

Нормы оценки качества

Результаты контроля

Ар о не. &ыс>гь>пены

Оценка результатов контроля :

Приложение: -

Контроль проводил ( фамилия, нодпнсь, гриф) Начальник ЛР ( фамилия,нодпнсь)

А.Г. Болдина

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ В ПИ 1.4.1898-2003 «СВАРКА ДУГОВАЯ СПЛАВОВ ТИТАНА В СРЕДЕ

ЗАЩИТНОГО ГАЗА»

9 Требования к заготовкам, подготовка деталей к сварке

дополнить п.9.14:

Рекомендуется в качестве метода подготовки торцов кромок использование газолазерного раскроя в среде азота или аргона

Рекомендуется использование критерия:

Насыщенность капиллярно - конденсированными загрязнениями свариваемых кромок N

^ _ Нпов

Нм

где Нпов - содержание водорода в поверхностном слое после обезжиривания и обезвоживания ;

Н -содержание водорода в основном металле, соответствующему требованиям стандарта на данный вид полуфабриката

При этом N не должен превышать 1,2

Таблицу 12 дополнить:

Исходное состояние детали Способ очистки

После ГЛР в аргоне/азоте Обезжиривание

10.3 Сварка

дополнить: пп. 10.3.10 Следует назначать режимы сварки с обеспечением пределов скорости охлаждения в области превращения для толщин заготовок 1,2 мм; 2,0 мм; 2,5 мм соответственно 650...750, 550...600, 150...175 °С/с, обеспечивающих свойства сварных соединений тонкостенных титановых конструкций идентичные свойствам основного металла

Таблицу 21 дополнить

Объект контроля Содержание и методы контроля Категория швов

1 2 3

Проверка поверхности кромок и присадочной проволоки ^ _ Нпов Нм Спектральный метод + +

Внешний осмотр + +

11 Требования к правке и термической обработке сварных узлов

дополнить пп. 11.2 Рекомендуется после прокатки отжиг в воздушной среде в интервале температур полиморфных превращений в течении 120 с, либо отжиг в воздушной среде 650 °С, 1 ч с последующей пескоструйной обработкой поверхности.