Введение к работе
Актуальность работы. Све^хлластическая формовк" (СПФ) іляется одним из эффективных процессов обработки листовых ітериалов. Благод ?я реализации преимуществ сверхпластической (формации, .данный метод позволяет получать на маломощном іессовом оборудовании и относительно простой штамповой ікастке тонкостенные конструкции сложного профиля с высоким III, низкими энергетическими и капитальными затратами.
Одним из перспективных направлений развитая технологии СПФ )именительно к сферическим сосудам является ислользование для с изготовления листовых полуфабрикатов в виде пакета, стоящего из двух, листов сверхпла тимного матер! їла. сваренных (рметичныч швом по периметру. Такие полуфабрикаты могут іеспечить получение готовых деталей за один цикл формовки, іиболь.иий интерес представляет возможность осуществления >рмсвки листовых полуфабрикатов по схеме свободного формо-іменения, без использования штампового инструмента.
На основе СПФ листовых полуфабрикатов в свободном )стоянии могут быть созданы ресурсосберегашцие технологии.
В литературе способ сверхпластической формовки сферических >судов из листовых полуфабрикатов недостаточно освещен. Не »учены основные вопросы формообразования, такие как, динамика вменения формы полуфабриката, влияние его геометрических іраметров на размер, орму, раэнсголщинность получаемых. »делий. Все это сдерживает разработку и применение в эомышленности технологий изготовления сферических сосудоа на :нове СПФ листовых полуфабрикатов з свободном состоянии. В
этой связи исследование процесса сверхпластической формовки
сферических сосудов из листовых полуфабрикатов представляется
актуальным. ..-'
Настоящая работа является частью комплекса исследований по разработке научных основ интегральной технологии на основе сверхпластической формовки к сварки давлением проводимых в ИПСЦ в соответствии с программой фундаментальных исследований РАК "Машиностроение и технология" (подраздел 3.3), программой ЫИТК "Надежность машин" (Пост. ГННТ СССР от 06.09.87. N 412), комплексной долгосрочной программой научно-технического сотрудничества с республикой Индия (Распоряжение АН СССР от 04.08.87. К 10107-1303).
Цель работы. На основе численных и экспериментальных исследований процесса сверхпластической формовки сферических сосудов из листовых полуфабрикатов в свободном состоянии
-о ''. .
разработать "Научно - обоснованные рекомендации по выбору технологических параметров процесса, обеспечивающих изготоьление сферических сосудов с регламентированными характеристиками. При выполнении работы решались следующие задачи:
-
Разработать математическую модель' процесса сверхпластической формовки сферических сосудов из листовых полуфабрикатов на базе метода конечных элементов.
-
Изучить динамику изменения формы полуфабриката и установить оптимальные соотношения пределов изменения геометрических параметров листовых полуфабрикатов, которые обеспечивают получение сферических сосудов требуемого диаметра, с минимальной разнотолщикность» и исключают образование фланца.
3. Определить влияние схемы свободного формоизменения нг
распределение толщины в сферических сосудах.
-
Изучить влияние орг^нтацни направлений прокатки листов в полуфабрикатах на симметрии :феричесних сосудов.
-
Разработать и созда.ь типовые технологические процессы СПФ сферических t зсудов из листовых полуфабрикатов на примере деталей "шаробаллон" и "псплавок контактора уровня".
Научная новизна. 1. Разработана математическая, конечно--элементная модель процесса сверхпластической формовки Сферических сосудов.из листовых полуфабрикатов, позволяющая рассчитывать процесс в технологическом дие.:азоне скоростей деформации.
-
На основе численныу и экспериментальных исследований процесса сверхпластичесной фо[. .овни сфериче чих сосудов из листовну полуфабрикатов установлены: соотношение между диаметром полуфабриката D„ и диаметром сферического сосуда D„: D„ - (1,20-1.26)D„, учитывающее эффект перемещения эквато-опального участка свободно формуемой оболочки н центру; соотношение между радиусами наружной R и внутренней г боковых поверхностей полуфабриката: R/r < 3, являющееся необходимым условием получения сосудов без фланца.
-
Определены количественные характеристики распределения толщины в сферических с зудах, полученных свободной формовкой листовых полуфабрикатов из титанового сплава Ы'бс при темпе-ратуре 920С в диапазоне скоростей деформации 10 - 10 с
Практическая эначи.-юсть. 1. Разработана автоматизированная установка для исследования процесса СПФ, позволяющая осуществлять процесс формовки по задаваемым режимам и контролировать стадии формообразования.
3. Разработаны новые технические решения изготовления СПФ
сфер..чесних .сосудов из листовых полуфабрикатов, в которых
предложены форма полуфабриката и* схема процесса формовки,
позволяющие снизить разнотолщинность, схема укладки листов в
полуфабрикате, обеспечивающая осевую симметрию сосудов.
4. Разработан и внедрен технологический процесс
изготовления деталей "поплавок контактора уровня" из листовьм
титановых сплавов ВТбс и 0T4-V. Партия деталей, поставленнш
заказчику. ГП "Астраханьгаэпром", эксплуатируется на промыш
ленных технологических установках.
5. Разработан и опробован технологический процесі
изготовления деталей типа "Air Bottle" из титановых сплавої
ВТ6г и Ti-6A1-4V, обеспечивающий получение сферических сосудої
с однородной микрокристаллической структурой из листовы:
полуфабрикатов. Опытные образцы поставлены заказчику - Defenc
Metallurgical Research Laboratory, Hyderabad (INDIA).
Апробация работы. Материалы диссертации были представлен на IV Всесоюзной конференции "Сверхпластичность металлов". Уфа 139; на Всесоюзно?» научно - технической конференции "Итоги проблемы и перспективы комплексно - автоматизированных произ водств в машиностроении и приборостроении". И-Новгород. 199С на. Всесоюзной конференции "Применение систем автомати зированяого проектирования технологических процессов машиностроении". Свердловск. 1990; на V Всесоюзной конференці "Сверхпластичнос-ь неорганических материалов". Уфа. 1992; на 1 Международной конференции "NUM1FDRM'92". Sophia-Antipolii FRANCE. 1992.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано четы]
-7-.
статьи, получено два авторских свидетельства к два положительных решения на предполапемые изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, изложена на lZ2. машинописных страницах, содержит Ьб рису;..<ов, JD таблиц, библиографический список из 98 наименований и два приложения.