Диссертация (1026269), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Внешний вид кольцевых образцов после деформацииЭкспериментальные и расчетные размеры образцов из сплава ВТ6, а такжеполученные в результате инверсного анализа значения фактора тренияпредставлены в Таблице 5. Был определен средний фактор трения прииспользовании разных смазок, который представлен в Таблице 6.Также была построена теоретическая зависимость изменения внутреннегодиаметра кольца от заданного фактора трения. Для удобства использования быларассчитана обратная зависимость (Рисунок 3.40) и аппроксимирована припомощи метода наименьших квадратов следующей функцией:97,=(∆,)− 0,08(3.5)Таблица 5.Экспериментальные и расчетные размеры образцов из сплава ВТ6№123456Смазка–ГрафитWS2H0,мм4,023,423,833,823,993,57d0,мм6,006,006,106,006,006,00D0,мм12,4412,4512,2712,4512,2012,26Hк,мм2,381,922,192,142,351,98dк,мм3,603,103,803,633,923,58Dк,мм14,8315,1814,7815,2014,6014,88m1,000,960,780,810,800,76dр,мм3,623,113,773,593,983,64Dр,мм14,9615,2114,8815,2714,6615,04Δdр,%-0,56-0,320,791,10-1,53-1,68ΔDр,%-0,88-0,20-0,67-0,46-0,41-1,08Таблица 6.Фактор трения при обработке давлением сплава ВТ6СмазкаБез смазкиГрафитWS2Фактор трения0,980,800,7810.9Фактор трения0.80.70.60.50.40.30.20.10− 70РасчетАппроксимация− 50− 30− 101030Изменение d, %Рисунок 3.40.
График зависимости фактора трения от относительногоизменения внутреннего диаметра при осадке кольцевого образца50983.5.Исследование статической глобуляризации сплава ВТ63.5.1. Планирование экспериментаДля исследования статической глобуляризации сплава ВТ6 проводилисерию испытаний на осадку. В качестве факторов варьирования были выбранытемпература, скорость деформации, степень деформации и время выдержки(Таблица 7). Был разработан и выполнен план эксперимента 34//9 (Таблица 8).Таблица 7.Уровни факторов в исследовании статической глобуляризации сплава ВТ6Уровниварьирования8008609200,010,110,61,11,51060180Варьируемые факторыТемпература испытания, °CИстинная скорость деформации, с-1Истинная степень деформацииВремя выдержки при температуредеформации, сТаблица 8.План 34//9 [20] исследования статической глобуляризации сплава ВТ6№,п/п123456789T, °C, с-1εtвыд, с8008008008608608609209209200,010,110,110,0110,010,10,120,250,40,120,250,40,120,250,4106018010601801060180993.5.1.
Результаты экспериментаВнешний вид образцов после деформации представлен на Рисунке 3.41.Рисунок 3.41. Внешний вид образцов из сплава ВТ6Микроструктура в центральной точке образцов после деформациипредставлена на Рисунках 3.42-3.50.= 0,12,= 800° ,= 0,01с ,выд = 10сРисунок 3.42. Микроструктура образца № 1 из сплава ВТ6= 0,25,= 860° ,= 0,1с ,выд = 60сРисунок 3.43.
Микроструктура образца № 2 из сплава ВТ6100= 0,4,= 920° ,= 1с ,выд = 180сРисунок 3.44. Микроструктура образца № 3 из сплава ВТ6= 0,12,= 860° ,= 0,1с ,выд = 10сРисунок 3.45. Микроструктура образца № 4 из сплава ВТ6= 0,25,= 860° ,= 1с ,выд = 60сРисунок 3.46. Микроструктура образца № 5 из сплава ВТ6101= 0,4,= 860° ,= 0,01с ,выд = 180сРисунок 3.47. Микроструктура образца № 6 из сплава ВТ6= 0,12,= 920° ,= 1с ,выд = 10сРисунок 3.48. Микроструктура образца № 7 из сплава ВТ6= 0,25,= 920° ,= 0,01с ,выд = 60сРисунок 3.49. Микроструктура образца № 8 из сплава ВТ6102= 0,4,= 920° ,= 0,1с ,выд = 180сРисунок 3.50.
Микроструктура образца № 9 из сплава ВТ6Микроструктура образцов после испытаний является пластинчатой.Формирование глобулярной структуры при степени деформации 0,4 не началось.Таким образом, можно сделать следующие выводы:− статическая глобуляризация не происходит при температурноскоростных параметрах и времени выдержки, реализуемых втехнологическом процессе изготовления колец;− критическая деформация начала динамической глобуляризациипревышает 0,4.3.6.Идентификация параметров математической моделидинамической глобуляризации сплава ВТ63.6.1. Планирование экспериментаДля идентификации параметров математической модели динамическойглобуляризации сплава ВТ6 при обработке давлением в качестве факторовварьирования были выбраны температура испытания, средняя скоростьдеформации и истинная степень деформации (Таблица 9).
В качестве планаэксперимента была использована дробная реплика 33-1//9 (Таблица 10) [20].103Деформация осуществлялась с постоянной скоростью деформирования,которая рассчитывалась по формуле (3.3).Таблица 9.Уровни факторов в исследовании динамической глобуляризации сплава ВТ6Варьируемые факторыТемпература испытания, °CИстинная скорость деформации, с-1Истинная степень деформацииУровни варьирования7908408900,010,110,61,11,5Таблица 10.План 33-1//9 исследования динамической глобуляризации сплава ВТ6№, п/пT, °C, с-1ε1234567897907907908408408408908908900,0110,10,0110,10,0110,10,61,11,50,61,11,50,61,11,53.6.2.
Результаты экспериментаВнешний вид образцов после испытания представлен на Рисунке 3.51.Рисунок 3.51. Внешний вид образцов из сплава ВТ6 после деформацииМикроструктура в центральной точке образцов после деформациипредставлена на Рисунках 3.52-3.60.104= 790° ,= 0,01с , = 0,6Рисунок 3.52. Микроструктура образца №1 из сплава ВТ6= 1,1= 790° ,= 1с ,Рисунок 3.53. Микроструктура образца №2 из сплава ВТ6= 1,5= 790° ,= 0,1с ,Рисунок 3.54. Микроструктура образца №3 из сплава ВТ6105= 0,6= 840° ,= 0,01с ,Рисунок 3.55. Микроструктура образца №4 из сплава ВТ6= 1,1= 840° ,= 1с ,Рисунок 3.56.
Микроструктура образца №5 из сплава ВТ6= 1,5= 840° ,= 0,1с ,Рисунок 3.57. Микроструктура образца №6 из сплава ВТ6106= 0,6= 890° ,= 0,01с ,Рисунок 3.58. Микроструктура образца №7 из сплава ВТ6= 1,1= 890° ,= 1с ,Рисунок 3.59. Микроструктура образца №8 из сплава ВТ6= 1,5= 890° ,= 0,1с ,Рисунок 3.60. Микроструктура образца №9 из сплава ВТ6107Измеренные значения доли и среднего размера зерен глобулярнойструктуры сплава ВТ6 после испытаний представлены в Таблице 11Таблица 11.Объемная доля и средний размер зерен глобулярной структуры№ обр.123456789Xглоб0,30,81,00,370,8510,420,91dср1,711,161,511,321,191,201,421,331,673.6.3. Инверсный анализ полученных результатовДля оценки неоднородности деформации, обусловленной действием силтрения на поверхностях контакта образца с инструментом и тепловым эффектомпластическойдеформации,проводилосьмоделированиеиспытанийвпрограммном комплексе DEForm. Размеры образцов и режим деформированияполностью соответствует экспериментам.Врезультатемоделированиябылиполученызначениясреднейтемпературы, средней скорости деформации и накопленной деформации вцентральной точке образца (Таблица 12).Таблица 12.Действительные значения , , в центральной точке образцов из сплава ВТ6№ обр.123456789Tср792845808841879852891912897ср0,0212,7700,3600,0222,6400,3150,0232,7300,322ε1,322,303,201,442,222,881,522,263,031083.6.4.
Модель динамической глобуляризации сплава ВТ6МетодомкоэффициентынаименьшихуравненияквадратовбылиполученыследующиеДжонсона-Мейла-Аврами-Колмогоровадлядинамической глобуляризации сплава ВТ6:= 0,693=2= −0,07Следовательно,объемную= 0,132(3.6)= 21500долюглобулярнойструктурыможноопределить так:глоб=1−−0,693 ∙0,132,∙21500= 0,5(3.7)(3.8)Расчетное значение по всем образцам для среднего размера зеренглобулярной α-фазы сплава составило 1,39±0,19 мкм. Следовательно, можносчитать, что средний размер зерен глобулярной α-фазы сплава ВТ6 не зависит оттемпературно-скоростных условий деформации.Критическая деформация начала динамической глобуляризации былапринята равной 0,5, так как это хорошо согласуется с литературными данными[95; 137; 140; 142; 144] и подтверждается результатами экспериментов поисследованию статической (раздел 3.5) и динамической глобуляризации.Для верификации модели динамической глобуляризации сплава ВТ6проводилось моделирование в программном комплексе DEFORM.
Режимдеформации соответствовал экспериментальному. Значения доли глобулярнойструктуры сплава ВТ6, рассчитанные по предложенной модели, полученные примоделировании и определенные экспериментально представлены в Таблице 13.Средняя ошибка составила 0,8%. максимальная – 11,5%.109Таблица 13.Расчетные и экспериментальные значения доли глобулярной структуры№ обр.123456789глоб_расчглоб_мод0,2690,9070,9470,3720,9190,9410,470,9490,9760,2670,8920,9440,3680,9080,9350,4640,9420,973глоб_эксп0,30,81,00,370,8510,420,91Ошибка, %-11,011,5-5,6-0,56,8-6,510,54,7-2,7Проверим адекватность уравнения регрессии (3.7) по F-критерию.Множественный коэффициент детерминации определяется по формуле:=1−где(−)(− ) ,–значение, рассчитанное по уравнению регрессии;–среднее значение, определяемое по формуле:=1(3.9)(3.10)Множественный коэффициент детерминации равен 0,96.Скорректированный коэффициент детерминации (с поправкой на числообъясняющих переменных), можно вычислить следующим образом:=1−где−1∙ (1 −−),–объем выборки;–число коэффициентов регрессии.(3.11)110Скорректированный коэффициент детерминации равен 0,919.Уравнение регрессии адекватно с уровнем значимости α, если статистика=( − )(1 − )( − 1)(3.12)удовлетворяет следующему условию:>где;;–;;,(3.13)квантиль распределения Фишера.Следовательно,= 23,737 >,; ;= 6,388Так как неравенство (3.13) выполняется, с уровнем значимости(3.14)= 0,05можно сделать вывод об адекватности уравнения регрессии (3.7)Качественное сравнение микроструктуры и расчетной доли глобулярнойструктуры в образцах из сплава ВТ6 представлено на Рисунке 3.61.Как видно из рисунка, расчетные и определенные экспериментально напанорамных снимках образцов очаг деформации и области затрудненноготечения совпадают.
Также наблюдается качественное совпадение структуры: вобласти, где расчетная доля глобулярной структуры мала, на снимкахнаблюдается ламеллярная структура. В очаге деформации, где расчетная доляглобулярной структуры близка к 1, глобулярная структура наблюдается также наснимках.Таким образом, наблюдается качественное и количественное совпадениерасчетных и экспериментальных данных.111Рисунок 3.61. Микроструктура и расчетная доля глобулярной структуры вобразцах из сплава ВТ6112Выводы по третьей главе1.
В результате проведенных экспериментальных исследований определеныкривые течения, параметры трения и кинетики глобуляризации сплаваВТ6,позволяющиематематическаяиспользоватьмодельдляразработаннуюисследованияуниверсальнуювлиянияпараметровтехнологического процесса изготовления колец из сплава ВТ6 наформоизменение, энергосиловые параметры и микроструктуру.2. Верификацияматематическоймоделитехнологическогопроцессаизготовления колец из сплава ВТ6 показала:− ошибка расчета силы деформирования не превышает 5% дляскоростей деформации от 0,01 до 1 с-1 и 20% для скоростидеформации 50 с-1;− максимальная ошибка определения наружного и внутреннегодиаметра при расчете испытания на осадку кольца не превышает1,53 %;− средняя ошибка определения доли глобулярной структуры сплаваВТ6 составила 0,8%. максимальная – 11,5%.113Глава 4.Исследование технологического процесса изготовленияколецИсследование технологического процесса раскатки колец проводилось напримере заготовки армирующего кольца сильфона ракетного двигателя РД-171.3D-модель которого представлена на Рисунке 4.1.
а эскиз заготовки для егоизготовления – на Рисунке 4.2.Рисунок 4.1. 3D-модель армирующего кольца сильфона РД-171(30)83±3∅253±4(∅268,6)∅380±4(∅362)Рисунок 4.2. Эскиз заготовки армирующего кольца сильфона РД-171Заготовка армирующего кольца сильфона РД-171 имеет прямоугольноесечение с соотношением толщины кольца к высоте 3 к 4. Данное кольцо являетсятипичным для титановых колец, используемых в аэрокосмической отрасли,поэтому исследование технологического процесса его изготовления позволитустановить основные закономерности процесса.1144.1.Исследование технологического процесса ковки4.1.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
