Введение к работе
Актуальность темы и цель работы. Большое значение в
конструкции летательных аппаратов имеют сборные силовые элементы, особенностью которых является их эксплуатация в условиях циклических нагружений в области повышенных температур, кроме того, вес конструкций жестко регламентирован. Наиболее широкое распространение в качестве силовых элементов конструкций по сравнению с другими видами изделий и полуфабрикатов из ВКМ получили продольно-армированные трубы из бороалюминия. Преимущество конструкционных элементов в виде труб заключается в их замкнутом цилиндрическом контуре, способном выдерживать длительные нагрузки без потери устойчивости в большей мере по сравнению с профилями незамкнутого контура. Кроме того, продольно-армированные трубы, благодаря симметричности контура, отличаются относительно простой технологией проігзводства по сравнению с другими видами изделий и полуфабрикатов из ВКМ.
На сегодняшний день освоен выпуск армированных труб, высокого качества методами газо- и паро-статического прессования, прессования и термокомпрессии. Методом термокомпрессии налажена установка закон-цовочных элементов на трубные изделия. Однако данные методы имеют ряд недостатков: сложность конструкции оснастки, длительность процесса получения, большой расход материала. Кроме того в ряде случаев требуется много циклическое нагружение, что влечет дополнительное разупрочнение волокон.
Современные способы производства ВКМ должны в полной мере учитывать особенности композиционного материала и основываться: не на типовом оборудовании ОМД, а на применении специального оборудования и оснастки, спроектированных с учетом специфики ВКМ. Кроме того, новые процессы должны обладать более высокой производительностью,
В связи с этим актуальной задачей исследования является разработка
новых процессов производства продольно-армированных труб, для реализации которых требуется более простая конструкция оснастки, имеющие более высокую производительность и обеспечивающие получение труб высокого качества.
Целью работы является исследование и разработка научно-обоснованного технологического процесса получения продольно-армированных труб из ВКМ системы А1-В методом однопроходного горячего волочения на подвижной оправке.
Научная новизна. На основе экспериментального и математического моделирования функционально определена динамика изменения величины смещения шага укладки волокон по слоям сборной заготовки от степени деформации и начального значения шага смещения.
Определена зависимость напряжения компактирования сборной заготовки от степени деформации, позволяющая учитывать процесс саморегулирования шага смещения волокон в ходе компактирования.
На базе критериального подхода разработана методика расчета основных параметров однопроходного волочения продольно-армированных труб на подвижной оправке в условиях, близких к изотермическим.
Получены количественные зависимости напряжений в технологической оболочке в зависимости от параметров процесса компактирования получаемых труб и геометрии инструмента
Практическая значимость. Разработан способ производства продольно-армированных труб из ВКМ методом волочения на подвижной оправке.
Разработан способ производства продольно-армированных труб из ВКМ методом волочения на подвижной оправке с использованием технологической оболочки.
Сконструирована экспериментальная волочильная установка для однопроходного волочения труб из ВКМ
Сконструирована экспериментальная волочильная установка для однопроходного волочения труб из ВКМ с использованием технологической оболочки.
Предложена методика проектирования технологического процесса производства труб из ВКМ методом однопроходного волочения.
На способ волочения продольно-армированных труб методом горячего волочения с использованием технологической оболочки подана заявка на изобретение № 99113536/20
Законченность работы характеризуется выполненным комплексом теоретических и экспериментальных исследований и практической реализацией полученных результатов.
Достоверность результатов исследований подтверждается обоснованностью принятых допущений при теоретическом анализе, применением апробированных методов проведения и обработки данных, хорошей сходимостью расчетных и экспериментальных результатов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской конференции «Новые материалы и технологии» МАТИ 1999г.; трех Всероссийских молодежных конференциях «Гагаринские чтения» МАТИ 1997-2000 гг.
Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 8 статьях и тезисах докладов.
Объем работы. Диссертация состоит из 4 глав, содержит 157 страниц,
37 рисунков, 18 таблиц, список литературы содержит 89 наименований.