Высокотемпературная ползучесть конструкционных сплавов и ее приложение к формообразованию крупногабаритных деталей

• Автор: Горев, Борис Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 426 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Кинетические уравнения ползучести и сверхпластичности
1.2. Проблемы и перспективы ОМД крупногабаритных деталей
1.3. Технология и оборудование для формообразования деталей в медленных режимах деформирования
1.4. Анализ подходов к расчету процессов формообразования крупногабаритных деталей в медленных режимах деформирования
1.5. Задачи и методы исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И
ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ
2.1. Оборудование для испытаний элементов конструкций с заданием кинематики процесса деформирования
2.1.1. Нестандартное лабораторное оборудование для реализации постоянства скоростей деформации при кручении и скоростей изменения кривизны при изгибе
2.1.2. Многопуансонное оборудование для задания кинематики процесса деформирования элементов конструкций
2.2. Постановка и методика проведения испытаний
2.3. Обработка экспериментальных данных с неоднородным напряженным состоянием по методу характеристических параметров
2.3.1. Суть метода характеристических параметров. Обоснование существования характеристической точки
2.3.2. Методика построения кривых деформирования на кручение
при конечных деформациях
2.4. Метод интегральных характеристик на изгиб

2.5. Методика проведения экспериментов по определению аномалий
^ деформационно-прочностных свойств материалов
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ МЕДЛЕННЫХ РЕЖИМОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА
3.1. Характеристика медленных процессов деформирования, их
преимущества и недостатки
• 3.1.1. Классификация медленных процессов деформирования
3.1.2. Высокотемпературная ползучесть и ее связь со
сверхпластичностью
3.1.3. Особенности медленных процессов деформирования, их преимущества и недостатки
3.2. Энергетический вариант теории ползучести
3.2.1. Основные гипотезы ЭВТП
3.2.2. Экспериментальная проверка определяющих уравнений при плоском напряженном состоянии
3.3. Вариант кинетических уравнений ползучести и повреждаемости
со скалярным параметром повреждаемости
3.3.1. Определяющие уравнения и экспериментальная проверка гипотезы «единой кривой» повреждаемости при постоянной температуре
3.3.2. Методика определения параметров определяющих
• уравнений. Сравнение расчетных и экспериментальных
результатов
3.3.3. Описание процесса деформирования сплавов в диапазоне температур
3.3.3.1. Основные соотношения
3.3.3.2. Определение параметров уравнений ползучести и
^ повреждаемости

3.4. Особенности процессов деформирования конструкционных
Ф сплавов в области высоких температур Т>0,5Тпл
3.4.1. Режим, близкий к сверхпластичности. Режимы сверхпластичности
3.4.2. Особенности деформационно-прочностного поведения сплавов в областях их структурно-фазовых превращений
3.5. Расчетно-экспериментальное обоснование возможности использования предложенных кинетических уравнений для описания процесса деформирования при неоднородном
• напряженном состоянии
3.5.1. Апробация уравнений энергетического варианта при неоднородном напряженном состоянии
3.5.1.1. Расчет чистого изгиба балок
3.5.1.2. Расчет чистого кручения и кручения с растяжением круглых валов
3.5.2. Расчет изгиба балок и кручения валов по уравнениям со скалярным параметром поврежденности
3.5.2.1. Изгиб балок под действием постоянного момента
3.5.2.2. Кручение сплошных валов с постоянной скоростью угла закручивания
3.5.3. Расчет элементов конструкций в режимах близких к сверхпластичности
3.5.3.1. Релаксационные задачи изгиба балок и чистого кручения квадратных пластин
• 3.5.3.2. Кручение круглых и прямоугольных стержней в
режиме СП-течения
3.6. Выводы

по результатам распружинивания в нескольких экспериментах.
В настоящее время термофиксация продолжает применяться в технологических процессах, когда разница между исходной и конечной формами детали невелика, в основном для калибровки деталей.
Первые сообщения о возможности использования явления ползучести в технологических процессах ОМД появились в 70-80 гг. в работах H.H. Малинина [3, 46], A.A. Поздеева [86], Б.Д. Копыского [87], О.В.Соснина [49, 50]. В этих работах впервые приведены общие соображения и экспериментальные данные о перспективности применения явления ползучести в технологических процессах ОМД, явления, вообще говоря, крайне "вредного" для техники в части касающейся эксплуатационных режимов. В [87] отмечается, что наряду с возможностью повышения точности изготовления деталей существенно повышаются прочностные свойства. Так, например, при формообразовании втулки из литейной бронзы ОФЮ-1 предел прочности увеличился на 40%, показатель пластичности с 3 до 12%. Исследования по ОМД за счет деформаций ползучести опубликованы в ряде работ тех же авторов в соавторстве и частично отражены в монографиях [45-48].
В работах [50,88,89] автором диссертации в соавторстве экспериментально обосновываются преимущества формообразования деталей в медленных режимах деформирования перед быстрыми, о чем будет говориться ниже в параграфе 3.3 применительно к технологическим аспектам использования явления ползучести. Наряду с экспериментально-теоретическими исследованиями нами изучаются пути также практической реализации, основанные на явлении ползучести [90-92].
В отечественной и зарубежной литературе имеются незначительные сведения по использованию технологии формообразования крупногабаритных деталей за счет деформаций ползучести, например, [93-103].
Так фирмой "Rand Northrop Согр" (США) был разработан способ формообразования, который позволяет получать панели крыла самолета из титановых сплавов длиной до 18 м [94].
Плоская заготовка панели укладывается на нагретую матрицу и