Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В последнее время в России и за рубежом значительное внимание уделяется разработке и производству нооых летательных аппаратов, в конструкции корпусов и планеров которых используются профили, выполненные гибкой листовых заготовок нз низкопластичных и высокопрочных материалов Применение профилей, гнутых из листовых полуфабрикатов, является одним нз путеіі решения проблемы создания технологичных изделий минимальной массы при заданных прочности и жесткости.
D связи с тем, что получение тонкостенных профилей и гофрированных панелей из малопластичных высокопрочных материалов прессованием является технически трудноразрешимой задачей, изготовление их из листа становится в большинстве случаев единственно возможным метолом их производства.
Промышленностью освоены профили, гнутые из титановых и других низкопластичных ЛИСТОВЫХ материалов, имеющие в зоне сгиба внутренние радиусы равные, как правило, трем-пяти толщинам исходной заготовки. Они из-за нерационального соотношения размеров по своим прочностным и жесткостным характеристикам заметно уступают прессованным. Для того чтобы характеристики профилей, гнутых нз листа, соответствовали бы характеристикам прессованных и горячекатанных, необходимо их изготавливать с меньшими радиусами и утолщением материала в зонах сгиба. При обычном пластическом изгибе листовых заготовок это сделать не удается из-за опасности разрушения растянутых волокон по выпуклой поверхности и утонения материала в угловой зоне.
Проведение исследований в этой направлении и последуюшее внедрение полученных результатов в промышленность позволит снизить массу конструкций, подкр^ пленных тонкостенными профилями и гофрированными панелями, трудоемкость и металлоемкость процессов профилирования, повысить несущую способность панелей авиационных конструкций с одновременным повышением качества и надежности, что говорит об актуальности проблемы.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью данной работы является снижение массы конструкции планера летательного аппарата за счет применения элементов жесткости с высокой весовой отдачей.
Для этого требуется на основе результатов теоретических н экспериментальных исследований разработать технологические процессы изготовления тонкостенных профилей повышенной прочности и жесткости из труднодеформируемых высокопрочных листовых материалов.
Для достижения поставленной цели должны быть выполнены теоретические и экспериментальные исследования геометрических параметров зоны сгиба и технологических параметров процессов, установлены их зависимости от размеров сечения профиля и механических свойств материала; установлены предельных и точностных возможностей процесса; разработаны экономически целесообразные варианты технологического процесса формообразования тонкостенных профилей из листа и оборудование для его внедрения в производство.
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, выносимые на зашиту.
В результате проведенных исследований разработаны математические модели процессов гнбкн с дополнительным нагружением в тангенциальном и осевом направлении, позволяющие рассчитать технологические основные параметры процессов.
получены расчетные соотношения для определения параметров зоны сгиба, шщ заготовок и усилия деформирования в условиях комбинированного погружения товки в зависимости от механических свойств материала и геометрии профилей.
Разработаны новые способы формообразования в холодном состоянии тс стенных профилей повышенной жесткости из труднодеформнруемых И RMCOKOr иых материалов (листовых титановых сплавов марок OT4-I, ОТ4, высокопро1 нержавеющих сталей, труднодеформнруемых алюминиевых и бериллневых сил: изгибом с тангенциальным сжатием в роликовых фильерах в сочетании с волочеі и в сочетании волочения с прокаткой.
На зашиту выносятся:
результаты теоретического и экспериментального исследования процессе гиба с дополни іельїшм нагружением в тангенциальном и осевом направленії целью формообразования профилей высокой жесткости ;
новые способы формообразования и технологические процессы изготовл тонкостенных листовых профилей в холодном состоянии из труднодеформнруе высокопрочных материалов с дополнительным нагружением;
конструкция оригинальной волочилыю-ирокатпон установки, позволяй: изготавливать в холодном состоянии профили из плоской заготовки волочен прокаткой и при сочетании данных процессов с созданием тангенциального и осе сжатия в очаге деформации и одновременно калибровки профиля растяжением .
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработаны новые способы формооб| вания в холодном состоянии тонкостенных профилей повышенной жесткості листовых титановых сплавов марок ОТ4-1, ОТ4, высокопрочных нержавеющих лей, труднодеформнруемых алюминиевых и бериллневых сплавов изгибом с таї шальным сжатием в роликовых фильерах и штампах.
На основании результатов теоретических и экспериментальных исследов; создано оборудование для изготовления профилей с дополнительным сжатие тангенциальном и осевом направлении.
Разработанные технологические процессы и оборудование повышают коэ< ииент использования материала до 0,96-0,97, точность размеров на 2-3 квалп снижают трудоемкость по сравнению с изготовлением профилей в штампах с и; вом заготовок в 10-12 раз и повышают в 5-6 производительность.
Предложены и исследованы технологические процессы изготовления комб рованных элементов жесткости. Разработаны руководящие технические матері для внедрения результатов исследований в промышленности. Полученные про(] имеют повышенную на 25-30% жесткость по сравнению с изготовленными мете» обычной гибки и позволяют на 10-12% снизить массу панельных конструкций.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основное содержание работы опубликовано в 5 с ях, 5 авторских свидетельствах и 5 директивных технологических материалах.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, трех глав, списка лит туры и изложена на 214 страницах машинописного текста, включая рисунки и та цы