Диссертация (1026269), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Максимальная сила раскаткиМомент раскатки, кН·м201510825 °С875 °С925 °СМоделирование5023456Скорость оправки, ммРисунок 4.14. Максимальный момент раскаткиФорма поперечного сечения кольца и распределение средней объемнойдоли глобулярной структуры по сечению представлено на Рисунке 4.15.Как видно из рисунка, при скорости оправки 2 мм/с практическиотсутствуетутяжина,однаконаружнаябоковаяповерхностькольца126прорабатывается слабо. При скорости оправки 4 и 6 мм/с наблюдается утяжина,однако кольцо имеет форму сечения более близкую к прямоугольной.1)2)3)4)5)6)7)8)9)Рисунок 4.15.
Распределение доли глобулярной структуры по сечениюколец из сплава ВТ6 после раскатки127На Рисунке 4.16 представлено распределение температуры по сечениюпосле раскатки кольца. При начальной температуре 925 °C и скорости раскатки6 мм/с имеется область с температурой, близкой к Тпп, поэтому дляпредотвращения возможного перегрева необходимо использовать более низкуюначальную температуру раскатки.1)2)3)4)5)6)7)8)9)Рисунок 4.16. Распределение температуры по сечениюколец из сплава ВТ6 после раскатки128Увеличение средней объемной доли глобулярной структуры при раскаткенезначительно зависит от начальной температуры и скорости оправки (Рисунок4.17) и составляет в среднем 0,2.Изменение Xglob0.230.220.21825 °С875 °С925 °СМоделирование0.20.190.1823456Скорость оправки, ммРисунок 4.17.
Изменение доли глобулярной структуры после раскаткиСредняя объемная доля глобулярной структуры после раскатки во всехисследованных случаях была более 90% (Рисунок 4.18). Наибольшая объемнаядоля глобулярной структуры (около 94%) наблюдалась при начальнойтемпературе 925 °C.Доля глобулярной структуры0.950.940.930.92825 °С875 °С925 °СМоделирование0.910.92345Скорость оправки, ммРисунок 4.18. Доля глобулярной структуры после раскатки6129Относительный внутренний диаметр кольца после раскатки увеличивалсяс увеличением скорости оправки и практически не зависел от начальнойтемпературы (Рисунок 4.19).Отн.
внутр. диаметр0.680.670.66825 °С875 °С925 °СМоделирование0.650.6423456Скорость оправки, мм/сРисунок 4.19. Относительный внутренний диаметр кольца после раскаткиОтносительное уширение кольца после раскатки увеличивалось сповышением начальной температуры и увеличением скорости оправки, при этомуширение кольца отсутствовало при скорости оправки 2 мм/с.Отн. уширение, %32825 °С875 °С925 °СМоделирование102345Скорость оправки, мм/сРисунок 4.20. Относительное уширение после раскатки6130Максимальнаяширинакольцапослераскаткиувеличиваетсясувеличением повышением начальной температуры и увеличением скоростиоправки, однако разница составляет 3%.Макс.
ширина, %1.141.131.12825 °С875 °С925 °СМоделирование1.111.11.0923456Скорость оправки, мм/сРисунок 4.21. Максимальная ширина кольца после раскатки4.2.3. Проверка возможности исправления ламеллярной структурыпри помощи раскаткиДля проверки возможности исправления ламеллярной структуры,получаемой при ковке, было проведено моделирование в программномкомплексе QForm VX. Параметры модели были идентичны используемым впрограммномкомплексеDEFORM.Проводилосьисследованиетехнологического процесса с режимом, который привел к формированиюнаименьшей средней объемной доли глобулярной структуры:− начальная температура ковки 925 °C;− пауза между ударами 2 с;− относительная степень деформации при ковке 0,67.После этого проводилась раскатка со следующими параметрами:− начальная температура 875 °C;− скорость оправки 4 мм/с.131Распределение объемной доли глобулярной структуры по сечениюзаготовки представлено на Рисунке 4.22.Результат расчета объемной доли глобулярной структуры после осадки ипрошивки совпадает с результатом, полученным в DEFORM.
За счет повышениятемпературы заготовки из-за теплового эффекта пластической деформацииматериал перешел в однофазную область, что привело к формированиюламеллярной структуры в значительной части объема заготовки.Рисунок 4.22. Объемная доля глобулярной структуры132Как видно из рисунка 4.22, после раскатки кольцо имеет неоднороднуюструктуру: наружная часть кольца имеет глобулярную структуру, в то время какчасть материала внутри поковки имеет ламеллярную структуру. Это приведет книзким показателям механических свойств, и, как следствие, к браку. Такимобразом, брак, получаемый на стадии ковки, последующей раскаткой не можетбыть исправлен.Выводы по четвертой главе1.
Ковка играет определяющую роль в формировании глобулярнойструктуры при изготовлении колец из сплава ВТ6. Брак, получаемый настадии ковки, последующей раскаткой не может быть исправлен.2. Полученнаяматематическая зависимостьсреднейобъемнойдолиглобулярной структуры от начальной температуры ковки, временивыдержкимеждуаппроксимируетударамиданныеистепенидеформациимоделированиясприосадкемножественнымкоэффициентом детерминации, равном 0,975.3. Разработаннаяматематическаямодельтехнологическогопроцессаизготовления колец из сплава ВТ6 позволила спрогнозировать получениепоковок с рациональной микроструктурой. Для получения наибольшейобъемной доли глобулярной структуры колец необходимо:− 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.133Глава 5.5.1.Использование результатов работыМетодика проектирования технологического процессаизготовления колец из сплава ВТ6 с учетом изменения микроструктурыИсходной информацией для проектирования технологического процессаизготовления колец является чертеж детали.
Путем назначения напусков иприпусков на обрабатываемые поверхности, а также допусков формируетсячертеж поковки.В общем виде размеры раскатанных колец с прямоугольным поперечнымсечением определяются следующим образом:гдеп=( + )+∆п=( − )−∆п= ( + ) + ∆,п–наружный диаметр поковки, мм;п–внутренний диаметр поковки, мм;п–высота поковки, мм;–минимальный припуск, мм;–допускаемое отклонение, мм.п(5.1)В случае, если разрабатывается технология изготовления профильногокольца, необходимо воспользоваться рекомендациями по разработке чертежараскатанного кольца и расчету заготовки, изложенными в справочнике М.В.Сторожева [12].При изготовлении титановых колец из заготовок, полученных методамиобработкидавлением,припускнамеханическуюследующие составляющие:− припуск для удаления альфированного слоя;обработкувключает134− припуск, обеспечивающий удаление местных поверхностныхдефектов (вмятины, зажимы, закаты и др.);− припуск,необходимыйдляустраненияпогрешностейгеометрической формы кольца (овальность, конусность и др.);− припуск на компенсацию неточностей механической обработки,обусловленных конструкцией и точностью станков и инструмента.Припуски и допуски на поковки из титановых сплавов назначаются исходяиз способа изготовления, требуемой точности конечного изделия, а такжепредъявляемых к нему эксплуатационных требований согласно нормативнойдокументации, например, по ОСТ 92-0966-75 [21].Следующей стадией разработки технологического процесса изготовленияколец является расчет заготовки для последующей раскатки.
Ширина заготовкиназначается равной ширине раскатанного кольца. Внутренний диаметрзаготовки выбирается на 10…20 мм больше диаметра оправки для обеспечениясвободного надевания на нее кольца. Такой выбор внутреннего диаметразаготовки для последующей раскатки обеспечивает минимальный отход припробивке перемычки и наибольшую степень деформации при раскатке, чтонаилучшимобразомобеспечиваетформированиерациональноймикроструктуры.
Наружный диаметр заготовки рассчитывается из условияпостоянства объема. Следовательно, размеры заготовки для последующейраскатки рассчитываются так:заг_раскзаг_раск=заг_раск==оправки4конеч+ 10 … 20 ммконечконеч(5.2)+заг_раскДалее необходимо рассчитать исходную заготовку. Объем исходнойзаготовки будет больше объема раскатанного кольца на величину перемычки,135которая получается при прошивке. Высоту перемычки рекомендуется задаватьравной 1⁄3 высоты поковки [13].
Таким образом, объем исходной заготовкибудет равен:заг_исх=конечзаг_раск+4(5.3)Расчетная высота исходной заготовки задается исходя из требуемойотносительной степени деформации при осадке:заг_исх_расч=заг_раск1−(5.4)Расчетный диаметр исходной заготовки определяется из условияпостоянства объема:заг_исх_расч=4заг_исх(5.5)заг_исх_расчВ качестве фактического диаметра исходной заготовки выбираетсяближайший больший из сортамента или имеющихся в наличии и производитсякорректировка высоты исходной заготовки:заг_исх_факт=4заг_исхзаг_исх_факт(5.6)Для назначения режима ковки необходимо определить температуруполного полиморфного превращения титанового сплава [8], а также провестииспытание на осадку [6] для определения способности материала выдерживатьзаданную относительную степень деформации.136Для получения наибольшей объемной доли глобулярной структуры приковке рекомендуется начальную температуру ковки задавать равной Тпп – 80,относительную степень деформации при осадке 0,77, выдержку между ударами5-8 с.Расчет объемной доли глобулярной структуры поковки после ковкиосуществляется по формуле (4.1).Для получения наибольшей объемной доли глобулярной структуры кольцапосле раскатки рекомендуется задавать температуру нагрева заготовки подраскатку равной Тпп – 80, скорость оправки 2-4 мм/с.Увеличение объемной доли глобулярной структуры кольца после раскаткиможно определить по Рисунку 4.18.Для окончательной проверки правильности назначенного режимадеформации необходимо выполнить проверочное моделирование.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
