Автореферат (Совершенствование технологии изготовления колец из титанового сплава ВТ6 путем определения рациональных режимов деформирования), страница 3

Размерыобразцов и режим деформирования полностью соответствуют экспериментам. Врезультате моделирования были получены значения средней температуры,средней скорости деформации и накопленной деформации в центральной точкеобразца.101Xглобdср0,31,714Xглобdср0,371,327Xглобdср0,421,422Xглобdср0,81,165Xглобdср0,851,198Xглобdср0,91,333Xглобdср1,01,516Xглобdср1,01,29Xглобdср1,01,67Рисунок 7.

Микроструктура образцов из сплава ВТ6По результатам исследования для доверительной вероятности 0,95 былапостроена модель динамической глобуляризации сплава ВТ6:глоб=1−−0,693 ∙ср0,132,∙21500(3)= 0,5= 1,39 мкмВ четвертой главе с помощью математического моделированиявыполнено исследование технологического процесса изготовления колец за двеоперации: ковку и раскатку.

В качестве факторов варьирования приисследовании процесса ковки были выбраны начальная температура, выдержкамежду ударами и общая степень деформации при осадке (Таблица 4).Была построена зависимость объемной доли глобулярной структуры ( глоб )от начальной температуры ковки (T), времени выдержки между ударами (t) истепени деформации при осадке (ε):глоб= 1,733 ∙ 10−3,784 ∙ 10+ 0,048 + 2,911 − 5,183 + 3,372 ∙ 10− 0,247 − 14,053 + 0,04 − 2,582 ∙ 10−(4)11Полученная модель аппроксимируетТаблица 4.данные моделирования с множественнымУровни факторов прикоэффициентом детерминации, равным 0,975.исследовании процесса ковкиБыло установлено, что наибольшее влияниеВарьируемыеУровнифакторыварьированияна долю глобулярной структуры после ковкиТпп– 130 = 825оказывает начальная температура и времяНачальнаявыдержки между ударами.

Наибольшая доля температура, °C Тпп – 80 = 875Тпп – 30 = 925глобулярной структуры была получена при2начальной температуре 875 °C, выдержке Выдержка между5ударами, cмежду ударами 8 с и степени деформации при8осадке 0,77.0,67СтепеньДанный расчет использовался для деформации при0,72исследования технологического процессаосадке0,77раскатки колец. В качестве факторовТаблица 5.варьированиябыливыбраныначальнаяУровни факторов притемпература заготовки и скорость оправкиисследовании раскатки(Таблица 5).ВарьируемыеУровниРезультаты исследования представленыфакторыварьированияна Рисунке 8. Установлено, что сила и момент825Начальнаяраскатки увеличиваются с уменьшением875начальной температуры и увеличением скорости температура, °C925оправки, причем влияние скорости оправки2Скоростьувеличивается с уменьшением температуры.4оправки, мм/с6Увеличениесреднейобъемнойдолиглобулярнойструктурыприраскаткенезначительно зависит от начальной температуры и скорости оправки исоставляет, в среднем, 0,2.

Средняя объемная доля глобулярной структуры послераскатки во всех исследованных случаях была более 90%.Относительный внутренний диаметр кольца после раскатки увеличивалсяс увеличением скорости оправки и практически не зависел от начальнойтемпературы. Относительное уширение кольца после раскатки увеличивалось сповышением начальной температуры и увеличением скорости оправки, при этомуширение кольца отсутствовало при скорости оправки 2 мм/с. Максимальнаяширина кольца после раскатки увеличивается с увеличением повышениемначальной температуры и увеличением скорости оправки.Для проверки возможности исправления ламеллярной структуры,получаемой при ковке, было проведено моделирование в программномкомплексе QForm VX.

Проводилось исследование технологического процесса срежимом ковки, который привел к формированию наименьшей среднейобъемной доли глобулярной структуры. Было установлено, что после раскаткикольцо имеет неоднородную структуру: наружная часть кольца имеетглобулярную структуру, в то время как часть материала внутри поковки имеетламеллярную структуру.

Таким образом, брак, получаемый на стадии ковки,последующей раскаткой не может быть исправлен.12Скорость оправки, мм/сСкорость оправки, мм/сРисунок 8. Результаты исследования раскатки колецВ пятой главе описывается практическое использование результатовработы. Разработана методика проектирования технологического процессаизготовления колец из сплава ВТ6 с учетом изменения микроструктуры, блоксхема алгоритма которой представлена на Рисунке 9.АВыбор режима ковкиРазработка чертежа поковкиГОСТ 8817-82Инст-я № 1054-76Расчет заготовки для раскаткиОпределение ТПП и εmaxАКорректировкарежима раскаткиНачалоКорректировкарежима ковкинетЧертеж деталиОСТ 92-0966-75ε<εmaxдаT0=ТПП-80 °Ctвыд= 5-8 сε=0,77Расчет исходной заготовкиРасчет XглобнетXглоб>[Xглоб]даT0=ТПП-80 °Cv=4 мм/сВыбор режима раскаткиМоделированиенетГодная?даКонецРисунок 9. Блок-схема укрупненного алгоритма методики проектированиятехнологического процесса изготовления колецРезультаты проектирования конкретного технологического процесса былипереданы для использования в АО «НПО Энергомаш имени академикаВ.П.

Глушко». По запросу ООО «ЧТПЗ-Инжиниринг» было проведеномоделирование технологии получения конической резьбы на шельфовых трубахс использованием разработанной методики прогнозирования микроструктуры.Результаты диссертационной работы также были использованы вООО «Кванторформ».13ОБЩИЕ ВЫВОДЫ1.Анализ технической литературы показал, что в настоящее времяисследований по изучению технологической наследственности микроструктурыконечного изделия от режимов ковки и раскатки при изготовлении колец изсплава ВТ6 не обнаружено.2.В результате проведенных экспериментальных исследованийопределены кривые течения, параметры трения и кинетики глобуляризациисплава ВТ6, позволяющие использовать разработанную математическую модельдля исследования влияния параметров технологического процесса изготовленияколец из сплава ВТ6 на формоизменение, энергосиловые параметры имикроструктуру.3.Разработанная математическая модель технологического процессаизготовления колец из титановых сплавов позволяет установить напряженное идеформированное состояние заготовки на любой стадии процесса, определитьраспределение температуры по объему поковки, предсказать возникновениядефектов, рассчитать энергосиловые параметры и спрогнозировать изменениемикроструктуры.

В результате анализа модели было установлено, что дляполучения наибольшей объемной доли глобулярной структуры колецнеобходимо:снижать начальную температуры ковки до ТПП – 80 °C;увеличивать время выдержки между ударами до 5-8 с;увеличивать относительную степень деформации при осадке до 0,77;проводить раскатку с начальной температурой ТПП – 80 °C;задавать скорость оправки от 2 до 4 мм/с.4.Верификация математической модели технологического процессаизготовления колец из сплава ВТ6 показала:ошибка расчета силы деформирования не превышает 10% дляскоростей деформации от 0,01 до 1 с-1 и 21,5% для скорости деформации 50 с-1;максимальная ошибка определения наружного и внутреннегодиаметра при расчете испытания на осадку кольца не превышает 1,53 %;средняя ошибка определения доли глобулярной структуры сплаваВТ6 составила 0,8%. максимальная – 11,5%;зависимость средней объемной доли глобулярной структуры отначальной температуры ковки, времени выдержки между ударами и степенидеформации при осадке аппроксимирует данные моделирования смножественным коэффициентом детерминации, равном 0,975.5.Разработанная методика проектирования технологического процессаизготовления колец из сплава ВТ6 позволяет определять параметры режиматехнологического процесса изготовления колец с наибольшей долейглобулярной микроструктуры, что обеспечивает стабильность механическихсвойств.14ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.Воронежский Е.В., Евсюков С.А., Алимов А.И.

Исследование влияниярежимов деформации на формирование структуры и свойств поковокиз сплава ВТ3-1 // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П.Глушко. 2011. № 28. С. 229-239. (0,88 печ. л. / 0,3 печ. л.)Воронежский Е.В., Евсюков С.А., Алимов А.И. Влияниетермомеханической обработки на свойства титановых штамповок// Заготовительные производства в машиностроении.

2012. №1. С. 1720. (0,25 печ. л. / 0,1 печ. л.)Алимов А.И., Воронежский Е.В. Математическое моделированиеэволюции микроструктуры поковки в процессе термомеханическойобработки // «Наука и образование: электронное научно – техническоеиздание». 2011. Вып. 8. Рег. № ФС 77 - 48211.URL: http://technomag.edu.ru/doc/216920.html. (0,94 печ. л. / 0,8 печ. л.).Воронежский Е.В., Евсюков С.А., Алимов А.И. Влияниетермомеханической обработки на свойства титановых штамповок// «Наука и образование: электронное научно – техническое издание».2011. 9.

Рег. № ФС 77 - 48211.URL: http://technomag.edu.ru/doc/218401.html. (0,69 печ. л. / 0,25 печ. л.)Исследование процесса получения конической резьбы на НКТметодом штамповки / А.И. Алимов [и др.] // Нефтяное хозяйство. 2015.№ 15. С. 124-126. (0,19 печ. л. / 0,1 печ. л.)Алимов А.И., Евсюков С.А. Совершенствование технологическогопроцесса горячей раскатки колец из сплава ВТ6 // Восьмая Всероссийскаяконференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроенияРоссии»: сборник докладов.

М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. С.170-172. (0,19 печ. л. / 0,15 печ. л.)Алимов А. И. Компьютерное моделирование эволюции микроструктурыникелевых сплавов в процессе горячей обработки // Сборник тезисовмеждународной научно-практической конференции "Инженерныесистемы-2011". Москва: РУДН. 2011. C. 121-125.

(0,31 печ. л.)Алимов А.И. Математическое моделирование эволюции микроструктурыпоковки в процессе термомеханической обработки // Теоретические иприкладные задачи обработки металлов давлением и автотехническихэкспертиз. Сборник тезисов международной научно-техническойконференции. Винница: ВНТУ. 2011.