Диссертация (1026269), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обработка изображений проводилась в бесплатных программахImageJ 1.49v, IrfanView, Microsoft Image Composite Editor. Средний размер зеренрассчитывался методом подсчета пересечений границ зерен и методомизмерения длин хорд, доля глобулярной α-фазы в бимодальной структуреопределялась путем наложения сетки с размером ячейки 5х5 мкм.Теоретические исследования базировались на положениях теориипластичности итеории обработкиметаллов давлением. Исследованиепроводилось путем математического моделирования в программном комплексеDEFORM 2D/3D 11.0 (лицензия № 8144) с использованием метода конечныхэлементов.Все исследования проводились с использованием методов активногопланирования экспериментов и многофакторного регрессионного анализа.Достоверностьрезультатовподтверждаетсямногочисленнымиэкспериментами, проведенными на современном оборудовании.Научную новизну представляют следующие результаты:-конечно-элементнаямодельтехнологическогопроцессаизготовления колец из сплава ВТ6, позволяющая определять напряженнодеформированноесостояниезаготовки,температуруипараметрымикроструктуры на любой стадии технологии изготовления колец;-методика прогнозирования микроструктуры титанового сплава ВТ6при обработке давлением, учитывающая динамическую глобуляризацию,прямое и обратное полиморфное превращение;-зависимости, позволяющие определять величину средней объемнойдоли глобулярной структуры от начальной температуры ковки, временивыдержки между ударами и степени деформации при осадке.Практическую значимость представляют следующие результаты:-методика проектирования технологического процесса изготовленияколец из сплава ВТ6, учитывающая изменение микроструктуры в процессеобработки давлением;8-пользовательские подпрограммы для программных комплексовDEFORM и QForm для расчета объемной доли глобулярной структуры сплаваВТ6 при обработке давлением;-параметрырежиматехнологииизготовлениязаготовкиармирующего кольца сильфона ракетного двигателя РД-171 из сплава ВТ6,обеспечивающие формирование глобулярной микроструктуры.Апробация работы.
Основные положения работы были доложены наследующих конференциях и научных семинарах:−ЧетвертаяВсероссийскаянаучно-техническаяконференция«Студенческая весна 2011: Машиностроительные технологии». Москва (МГТУим. Н.Э Баумана), 2011;−Международнаянаучно-практическаяконференция«Инженерныесистемы-2011». Москва (РУДН), 2011;−Международная научно-практическая конференции «Теоретические иприкладные задачи обработки металлов давлением и автотехническихэкспертиз». Винница, Украина (ВНТУ), 2011;−Всероссийская научно-техническая конференция «Студенческая научнаявесна 2012: Машиностроительные технологии». Москва (МГТУ им. Н.ЭБаумана), 2012;−Международный форум «Инженерные системы-2012». Москва (МИВЦ«ИнфоПространство»), 2012;−XI Конгресс «Кузнец-2012».
Рязань (ОАО «Тяжпрессмаш»), 2012;−XVI Международная научно-техническая конференция «Достижения ипроблемы развития технологий и машин обработки давлением». Краматорск,Украина (ДМГА), 2013;−Международный форум «Инженерные системы-2015». Москва (МИВЦ«ИнфоПространство»), 2015;−VI Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов«Будущее машиностроения России». Москва (МГТУ им. Н.Э Баумана), 2015.9Публикации. Основное содержание работы изложено в 16 научныхработах общим объемом 4,93 печ.
л., в том числе 5 в изданиях, входящих вПеречень рецензируемых научных изданий ВАК РФ.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти главосновного текста, общих выводов. Общий объем диссертации составляет160 страниц. Диссертация содержит 156 рисунков, 19 таблиц и списоклитературы из 164 наименований.Работа выполнена в рамках ФЦП «Исследования и разработки поприоритетным направлениям развития научно-технического комплекса на 20142020 г.» при государственной поддержке Минобрнауки по Соглашению №14.576.21.0030 от 30.06.2014 г. Уникальный идентификатор проекта RFMEFI57614X0030.Автор выражает благодарность заведующему лабораторией кафедры РК5МГТУ им.
Н.Э. Баумана Редникину А.Н. за предоставленную возможностьпроведения механических испытаний, заведующему лабораторией кафедры МТ8МГТУ им. Н.Э. Баумана Ишуниной Н.В. и инженерам кафедры МТ8 МГТУ им.Н.Э. Баумана Волощенко Н.И. и Черторыльской Е.Г. за помощь в подготовкеметаллографических образцов, инженеру Zwick GmbH & Co KG Киму В.Г. затехническую поддержку, инженеру кафедры МТ6 МГТУ им. Н.Э. БауманаТамарису Ю.И. и доценту кафедры МТ6 МГТУ им.
Н.Э. БауманаМайстрову Ю.В. за содействие в изготовлении экспериментальной оснастки, атакже доценту кафедры МТ6 МГТУ им. Н.Э. Баумана Шитикову А.А. ипрофессору кафедры МТ6 МГТУ им. Н.Э. Баумана Власову А.В. за ценныесоветы и замечания по диссертации.10Глава 1.1.1.Состояние вопросаОсновные методы изготовления колецКольцевые детали находят широкое применение в промышленности вкачестве вращающихся и неподвижных элементов машин. Как правило, кольцаявляются высоконагруженными ответственными деталями, поэтому к нимпредъявляютсяповышенныетребованиякточности,механическимиэксплуатационным свойствам, макро- и микроструктуре, шероховатости.Основными методами производства колец в настоящее время являютсярадиальная и радиально-осевая раскатка, штамповка на горизонтально-ковочныхмашинах, ковка и штамповка на молотах, штамповка на прессах игорячештамповочных автоматах.На горизонтально-ковочных машинах изготавливают заготовки колец вдиапазоне от 40 до 240 мм по наружному диаметру и массе от 0,2 до 15 кг вусловиях мелкосерийного и массового производства [2; 13; 25].Ковку применяют для получения заготовок колец, а также крупныхпоковок в условиях единичного или мелкосерийного производства, когда ихизготовление другими методами нецелесообразно [2; 13; 25].Штамповка кольцевых заготовок на молотах имеет сравнительноограниченное распространение вследствие невысокой точности и относительнобольших кузнечных припусков [25].В условиях крупносерийного и серийного выпуска заготовок колец снаружным диаметром от 50 до 160 мм широко используется штамповка намногопозиционных горячештамповочных автоматах, а колец с наружнымдиаметром от 70 до 300 и массой от 0,2 до 20 кг – на полуавтоматическихгорячештамповочных линиях [2; 25].Радиальная и радиально-осевая раскатка позволяет получать кольца снаружным диаметром от 75 мм до 8 м, высотой от 15 мм до 2 м и массой от 0,4 кгдо 82 т [65; 66].11Кольца из титановых сплавов, используемые в аэрокосмической отрасли,как правило, имеют наружный диаметр от 240 до 980 мм, высоту от 70 до 210 мми толщину стенки от 16 до 48 мм [40], поэтому наиболее рациональным методомизготовления колец из титановых сплавов является раскатка.1.2.Технология раскатки колецРаскатка колец является высокопроизводительным технологическимпроцессом для получения бесшовных колец с наружным диаметром от 75 мм до8 м, высотой от 15 мм до 2 м и весом от 0,4 кг до 82 т [65].
Современныераскатные машины позволяют раскатывать кольца типа дисков с соотношениемтолщины стенки к высоте до 16/1 и кольца типа втулок с соотношением толщиныстенки к высоте до 1/16 на одной раскаткой машине. Если раскатка производитсяс подогревом, можно получить кольца с соотношением характерных размеровпоперечного сечения до 1/28 [40; 65].Раскатка колец осуществляется на специальных раскатных машинах(станах), имеющих одну (радиальная раскатка) или две (радиально-осеваяраскатка) клети (Рисунок 1.1). Нагретая до температуры деформации заготовкаустанавливается на оправку.
В радиальной клети деформация заготовкиосуществляется путем поступательного движения оправки к главному валку ивращения главного валка. Использование осевой клети значительно расширяеттехнологические возможности машины за счет деформации кольца по высотепри помощи осевых валков. Для согласования окружной скорости точекторцевой поверхности кольца и осевых валков последние выполняютконическими. По мере увеличения диаметра кольца осевые валки смещаются дляпредотвращения проскальзывания кольца в осевой клети. Приводными являютсяглавный и осевые валки, а оправка вращается за счет действия сил трения сзаготовкой.Хотя радиально-осевая раскатка позволяет получать кольца как спрямоугольным сечением, так и профильные с низкими припусками, до сих порзначительноеколичествоколец,особеннопрямоугольногосечения,12раскатывают на радиальных раскатных машинах.
Это связано, в первую очередь,с высокой стоимостью радиально-осевых раскатных станов. Дальнейшееописание процесса раскатки колец будет вестись в большей степени длярадиальной раскатки.а)б)Рисунок 1.1. Схема радиальной (а) и радиально-осевая (б) раскатки колец [60]Для обеспечения округлости кольца и повышения стабильности процессаприменяются центрирующие (опорные) валки (Рисунок 1.2).Рисунок 1.2.
Схема процесса раскатки колец [157]Технологический процесс изготовления колец состоит из получениязаготовки и раскатки. Заготовки для раскатки колец в зависимости от размеров исерийности производства получают штамповкой на горизонтально-ковочныхмашинах, штамповкой на горячештамповочных автоматах, ковкой на молоте илигидропрессе [13]. Заготовки для раскатки колец из титановых сплавов чаще всегополучают ковкой на молоте или специализированном гидравлическом прессе затри операции: осадка, прошивка и пробивка (Рисунок 1.3).13кантовкаРисунок 1.3. Последовательность ковки заготовки для раскатки [155]Геометрический очаг деформации при раскатке колец, как и припродольной прокатке, ограничен дугами захвата, торцевыми поверхностямикольца и плоскостями входа и выхода металла из валков (Рисунок 1.4).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
