Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время перед машиностроением стоит необходимость повышения эффективности производства и качества получаемых изделий.
Создание новой техники связано с использованием труднодеформи-руемых, малопластичных материалов. Значительное количество деталей машиностроения изготавливается из листовых материалов, которые обрабатываются в режимах холодной к горячей штамповки.
В последнее время при изготовлении деталей аэрокосмической техники из листовых малопластичных, труднодеформпруемых сплавов нашло применение медленное горячее деформирование при котором проявляется не только пластичность, но и ползучесть Материала, достигаются большие степени деформации.
Листовой материал, подвергаемый штамповке, как правило, обладает анизотропией механических свойств, обусловленной технологическими режимами его получения.
Анизотропия механических свойств материала заготовки ма«ет оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки метамов давлением при пластическом деформировании, реализуемом на традиционном прессовом оборудовании, а такие при медленном деформировании, осуществляемом в регенме ползучести.
Создание новых технологических процессов пневмоформовки листовых заготовок не может быть реализовано без развития теории процессов медленного горячего деформирования.
Работа выполнена в соответствии с Российской научно-технической программой "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" (Приказ Госкомитета РСФСР по делам науки и высшей школы N224 от 19.03.91), в соответствии с постановлением ГКНТ СССР N312 от 20.03.91 по разделу "Технологии, машины и производство будущего" проект 0.06.02.0405, грантами "Теория пластического формоизменения при повышенных температурах современных конструкционных материалов для получения многослойных листовых конструкций ЛА" (1993, 1904гг.), а также хозяйственными договорами с рядом предприятий России.
Цель работы. Решение научно-технической задачи, состоящей в разработке научно-обоснованных режимов пневмоформовки трапешіевид-
його элемента многослойной листовой конструкции, которые обеспечивают необходимое формоизменение при выполнении технических требований в процессе их эксплуатации, на основе более полного учета поведения анизотропного материала при медленном горячем деформировании.
Автор защищает математическую модель формоивменения трапециевидного элемента трехслойной листовой конструкции (из анизотропного материала) при медленном горячем деформировании; результаты экспериментальных исследований характеристик поведения и разрушения ани-вотропных специальных сплавов типа АМгб и ВТ60 при медленном горячем деформировании! результаты теоретических исследований влияния анизотропии механических свойств исходного материала, закона нагру-жения, геометрических размеров заготовки и инструмента на напряженно-деформированное состояние заготовки и предельные степени деформации, связанные с локализацией деформации и накоплением микропов-реждений при штамповке трапециевидного элемента трехслойной листовой конструкции в условиях медленного горячего деформирования; разработанные технологические процессы на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований.
Научная новизна.
-
Создана математическая модель формоизменения трапециевидного элемента листовых конструкций при медленном горячем деформировании, которая учитывает пластические деформации и деформации ползучести, а также анизотропию механических свойств в этих областях.
-
Предложена методика' определения, характеристик анизотропии механических свойств, параметров уравнения состояния и констант функциональных зависимостей феноменологических критериев 'разрушения при кратковременной ползучести.
-
Установлены закономерности ивменения силовых й деформационных параметров и предельных возможностей формоизменения при штамповке и калибровке трапециевидного элемента трехслойной листовой конструкции в зависимости от геометрических размеров заготовки и инструмента, анизотропии механических свойств материала и изменения закона нагружения во времени при медленном горячем формоизменений.
Методы исследования. Теоретические исследования процессов пнев-моформовки и калибровки выполнены на базе теорий пластичности и
ползучести анизотропных тел. Анаше процессов реализован численно методом конечных разностей с использованием персональных ЭВМ. При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные машины, регистрируюйая аппаратура, а экспериментальные 8ависимости получены с использованием методов математической статистики.
Практическая ценность и реализация работы. Обосновано проектирование и реализация технологических процессов изготовления трехслойных листовых конструкций. Достигнуто значительное снижение металлоемкости трудоемкости и повышения качества изделий.
Некоторые вопросы научных исследований включены в отдельные разделы лекционного курса "Новые методы обработки металлов давлением", а также использованы при выполнении курсовых и д-чтломных проектов.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на Межлуна-родном конгрессе "Конверсия, наука и образование" (г.Тула, 1993г.), на научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для обработки металлов давлением" (г.Киев. 1993г.). на Республиканской научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" (г.Москва, 1993г.), на Российской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии машиностроения" (г.Москва,1993г.), на Международной научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" (г.Москва, 1993г.), а.также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского Государственного технического университета (1991 - 1994гг.).
Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 11 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит Из введения и пяти разделов, заключения и списка литературы. Диссертация изложена на 100 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков, 12 таблиц и 155 наименований библиографического списка. Общий объем работы - 173 страницы.