Введение к работе
Актуяттышсть, Из анализа существующих на сегодняшний день технологий для изготовления деталей сложной формы из тугоплавхих и труднодеформируемых металлов (например, тонкостенные баллоны, корпуса наручных часов, запорная арматура и т.п.) следует, что ни одна из них полностью не отвечает требованиям экономичности, качества и скорости производства. Так, например, при производстве детален методом литья под давлением относительно легко добиваются формозаполнения, но при этом получаемая по объему изделия кристаллическая структура менее плотноупакована, чем при обработке давлением, что уменьшает прочностные характеристики детали. Кроме того, металлы с точхой плавления выше 1200С на данных машинах не обрабатываются.
Горячей объемной штамповкой получают изделия с повышенными механическими свойствами, но ее возможности по сложному формо-заполнению намного ниже литейных технологий.
Высокая скорость изготовления детален и высокие показатели использования материала характерны для процессов порошковой металлургии, но при этом не удается получать изделия с плотностью материала такой как, например, при объемной штамповке.
С помощью гранульной металлургии можно получить изделия высокой механической прочности из тугоплавких металлов, но по скорости производства эти процессы уступают порошковой металлургии и с экономической точки зрения наиболее дорогостоящие.
Поэтому ставится задача создания для нужд производства технолопін, способной соединить в себе многие положительные стороны указанных технологий, при этом экономически более выгодную, с более широкими возможностями изготовления деталей, т.к. существуют нехоторые виды изделий (типа замкнутой сферы), которые невозможно целиком, без дополнительных операций, изготовить ни одним из вышеперечисленных способов.
Цель-райош. На основе выявленных закономерностей разработать принципиально новый технологический процесс - импульсной объемной штамповки (ИОШ), который должен обеспечить получение деталей сложной формы, включая объемные, практически из любых металлов и сплавов, с повышенными прочностными характеристиками и высоким качеством погерхнесги, чтоясстигагтея путем пгргвода металла в язщкуга фазу с последующим его охлаждением до определенной температуры и обработки ударным ддялг'шем, под действием которого формируется
кристаллическая структура. В отличии от статического воздействия дав-леши на расплав металла, давление ударно-волнового действия распространяется одинаково, как по поверхности изделия, так и в глубь его.
Для выполнения этой задачи необходимо:
-
Разработать технологию ИОШ: режим заполнения металлом штампа, его температуру, скорость, возникающее давление и т.п..
-
Разработать устройства, позволяющие осуществить этот процесс.
-
Провести экспериментальную проверку и опытное внедрение технологии ИОШ.
Научная новизна. В работе проведено:
-
Предложен принципиально новый технологический процесс ИОШ, который сводится к нагреву деформируемой заготовки до жидкофаз-ного состояния, охлаждению ее в этом состояния на определенную величину с последующей обработкой металла ударным давлением определенной величины, под действием которого происходит формирование кристаллической структуры с одновременным формоизменением.
-
Методика и результаты расчетов температурно-кннематических режимов ИОШ, базирующиеся на известных теоретических выкладках, применяемых в различных технологических областях.
-
Предложены два оригинальных устройства для практической реализации процесса ИОШ, новизна которых защищена патентами Российской Федерации.
Разработаны технические требования для проектирования и изготовления установок ИОШ. На опытно-промышленной установке проведено экспериментальное исследование процесса импульсной объемной штамповки производства тонкостенных баллонов из титановых сплавов, осущсстшісно плакирование тонким (толщина 1 мм) слоем Ті сопла ракетного двигателя, выполненного из углерода (композиционный материал "углерод-углерод"), что подтвердило возможность использования процесса ИОШ для получения изделий нз сплавов и смесей металлов и неметаллоз.
, Диссертационная работа проводилась в рамках программы по повышению качества продукции и снижению трудоемкости, а так же по освоению на Верхнссалдннском производственном металлургическом объединении новых технологических процессов для изготовления фасонных изделий in титановых сплавов.
Опыт промышленной эксплуатации установок ИОШ, при получении деталей сфернческон формы in титановых сплавов показал, что изделия при данном соотношении параметров не производились ранее нашей промышленностью. Проведенный анализ микроструктуры полученных изделий показывает, что образуется равноосное мелкокристаллическое зерно, без нарушений и трещин.
Анализ технологических возможностей ИОШ показал, что в перспективе данная технология может найти своё применение для получения изделий, использующих в качестве материала такие металлы, как (Mo; Nb; VV и т.п.). которые для изготовления фасонных изделий пока широко не применяются.
Аррпбпгшя рпботм. Основные результаты и работа в целом докладывались и обсуждались на научно-технических совещаниях Верхиесалдинского металлурпгческого производственного объединения с целью внедрения технологии ИОШ на ВСМПО в 1993 г. по изготовлению фасонных изделий из титановых сплавов типа запорной арматуры, турбинных лопаток, клапана сердца и т.п. на научно-техшгческнх конференциях МГОУ D 1990, 1991, 1992, 1993 годах.
Публикации. По теме диссертационной работы получено одно авторское свидетельство, два патсігга и два положительных решения по заявкам на изобретения.
Структура тг обтем рпГютм. Диссертация состоит из введення, четырех глав, основных выводов и приложения. Работа выполнена на 145 листах, содержит АО рисуноков, б таблиц, список литературы из 62 наименовании и приложение.