Введение к работе
Актуальность работы. Получение новых изделий из алюминиевых сплавов и интенсификация процессов их обработки требует получения в них особых свойств, что приводит к необходимости учёта множества факторов при разработке технологий: структурных параметров, механических и технологических свойств, стабильности геометрии и надёжности эксплуатации.
Разнообразие свойств сплавов определяется способом получения полуфабрикатов и термической обработкой, а также химическим составом и природой фаз - упрочнителей каждого сплава. Структура металла характеризуется размером, формой зерна и частиц, их распределением и химическим составом, а также металлографической и кристаллографической текстурой. Для обеспечения высокой технологичности в материалах при обработке давлением, в том числе штампуемости, необходимо учитывать структурные изменения, протекающие в металлах и сплавах при проведении термической обработки и пластической деформации. Изменение свойств и структуры металла при пластической деформации и термической обработке неизбежно сопровождается изменением остаточных напряжений, которые существенно влияют на надёжность, долговечность, технологичность, металлоёмкость конструкций и нормы расхода металла на производство единицы продукции.
Важным направлением в материаловедении является управление структурой и свойствами сплавов на этапе их окончательной обработки, определяющей функциональность конечного изделия в процессе эксплуатации. Решение этой многофакторной задачи через учёт остаточных напряжений при проведении операций листовой штамповки и термообработки позволит выработать наиболее рациональные режимы изготовления изделий из алюминия и его сплавов, в том числе аэрокосмического назначения.
В связи с этим, предлагаемая работа, направленная на получение наиболее благоприятных механических и технологических свойств и структуры деформируемых алюминиевых сплавов через учёт остаточных напряжений, является актуальной.
Цель работы - установление закономерностей влияния термической и деформационной обработки на структуру, остаточные напряжения, механические и технологические свойства алюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления деталей методами листовой штамповки.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Экспериментально определить зависимости технологических и механических свойств листовых алюминиевых сплавов АМг5, АМгб, АМгЮ и Діб от термической и деформационной обработки.
-
Установить влияние термической обработки и пластической деформации на формирование структуры указанных сплавов.
3. Определить влияние режимов обработки на структурные изменения и
провести анализ уровня поверхностных остаточных напряжений.
4. Разработать математическую модель взаимосвязи остаточных
напряжений с режимами деформации, отжига и старения сплавов и
технологическими свойствами.
Научная новизна работы. Установлена количественная взаимосвязь влияния структурных изменений в процессе технологического цикла изготовления деталей методами листовой штамповки на технологические свойства алюминиевых сплавов и уровень остаточных напряжений I, II и III рода.
Разработана математическая модель влияния степени деформации, рекристаллизации и режимов старения на уровень остаточных напряжений I, II и III рода.
Практическая значимость результатов. Установленная количественная взаимосвязь и разработанная математическая модель позволяют формировать требуемые механические и технологические свойства и структуру в полуфабрикатах и изделиях из сплавов систем Al-Mg и Al-Cu-Mg.
Результаты диссертации использованы как справочные данные при проектировании и изготовлении сепараторов некоторых типов авиационных подшипников в ОАО «Завод авиационных подшипников», а также как поверочные материалы при проектировании и изготовлении элементов и узлов летательных аппаратов в ФГУП «ГНПРКЦ «ЦСКБ-ПРОГРЕСС».
Достоверность научных результатов работы. Достоверность
полученных результатов обусловлена широкой апробацией и надежностью
использованных экспериментальных методов исследования,
воспроизводимостью экспериментальных данных, взаимной согласованностью экспериментально полученных значений, корректной статистической обработкой результатов.
Научная ценность работы. Установлена количественная взаимосвязь структурных изменений и остаточных напряжений с режимами пластической деформации и термической обработки, механическими и технологическими свойствами в сплавах АМг5, АМгб, АМгЮ и Діб.
Научные положения, выносимые на защиту:
влияние термической и деформационной обработки на формирование структуры;
влияние термической и деформационной обработки на механические и технологические свойства листов из сплавов АМг5, АМгб, АМгЮ и Діб;
влияние структурных изменений алюминиевых сплавов при пластической деформации и старении на уровень остаточных напряжений I, II и III рода в листовых полуфабрикатах;
- влияние остаточных напряжений I, II и III рода на технологические
свойства листов из рассматриваемых сплавов в операциях холодной листовой
штамповки.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях: II научно-технической конференции «Металлдеформ» (г. Самара, 2004 г.); IX Международной научной конференции, посвященной 45-летию Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнёва «Решетнёвские чтения» (г. Красноярск, 2005 г.); VII международной научно -технической конференции «Авиакосмические технологии «АКТ-2006» (г. Воронеж, 2006 г.); Международной молодежной научной конференции «XIV Туполевские чтения» (г. Казань, 2006 г.); Всероссийской молодежной НК с международным участием, посвященной 100-летию академика СП. Королева, 65-летию КуАИ - СГАУ и 50-летию со дня запуска первого искусственного спутника Земли «IX Королевские чтения» (г. Самара, 2007 г.); XII международной научной конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнёва «Решетнёвские чтения» (г. Красноярск, 2008 г.); Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «X Королевские чтения» (г. Самара, 2009 г.); 3-й международной научно-технической конференции Металлофизика, механика материалов, наноструктур и процессов деформирования «Металлдеформ - 2009» (г. Самара, 2009 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК [1-12].
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 136 наименований. Работа изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 100 рисунков и 56 таблиц.
