Разработка и исследование высокоэффективных процессов деформирования обжимом тонкостенных трубных заготовок

• Автор: Литвинов, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Классификация деталей ЛА, получаемых из трубчатых заготовок

1.2 Материалы, используемые в системах трубопроводов ЛА

1.3 Анализ существующих способов обжима трубных заготовок

1.4 Анализ способов интенсификации процесса обжима

1.4.1 Силовая интенсификация

1.4.2 Термическая интенсификация

1.4.3 Интенсификация за счет применения высоких скоростей деформации

1.4.4 Штамповка с электровоздействием на заготовку

1.4.5 Штамповка в режиме сверхпластичности

1.4.6 Косвенные методы интенсификации

1.5 Анализ теоретических методов решения задач, связанных с математическим моделированием напряженно-деформированного состояния трубной заготовки
1.5.1 Инженерные методы
1.5.2 Метод сопротивления материалов пластическим деформациям
1.5.3 Метод линейных скольжений
1.5.4 Вариационные методы
1.5.5 Метод конечных элементов
1.6 Краткие выводы и задачи исследования
Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОБЖИМА ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
2.1 Схема обжима трубных заготовок в жесткой матрице с наружным и внутренним подпором
2.2 Математическая постановка задачи
2.3 Численная схема решения задачи

2.4 Алгоритм решения задач
2.5 Реологическая модель деформируемой среды
2.6 Анализ результатов теоретических исследований
2.7 Выводы
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Экспериментальная установка для проведения исследований
3.2 Методика проведения экспериментальных исследований
3.3 Исследование микроструктуры и микротвердости образцов
3.4 Выводы
Глава 4. РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ СХЕМ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ОБЖИМОМ
4.1 Разработка схемы деформирования трубной заготовки в обжимном штампе с использованием подпора из пластичного металла
4.2 Устройства для термокалибровки обжимом концов трубных заготовок
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
Тема: Разработка и исследование высокоэффективных процессов деформирования обжимом тонкостенных трубных заготовок.
Детали из труб применяются во всех системах трубопроводов, которые в свою очередь широко используются во многих отраслях народного хозяйства: в нефтяной, газовой, автомобильной, в судостроении, машиностроении, медицине, самолетостроении, ракетостроении и т.д.
Объясняется это тем, что круглое сечение трубы является весьма рациональным как по площади проходного сечения, так и по его жесткости. Периметр круглой трубы имеет максимальную площадь проходного сечения, поэтому данное параметрическое преимущество перед другими геометрическими конфигурациями сечений является приоритетным при проектировании или строительстве трубопроводов различных систем и назначений. Кроме того, круглое сечение трубы имеет большой момент инерции, характеризующий его жесткость, и поэтому трубы часто применяются в конструкциях различных машин и сооружений в качестве основных и вспомогательных силовых элементов. Трубопроводные системы относятся к конструкциям ответственного назначения, от надежности которых зависит безотказность и ресурс изделия [1]. Детали из тонкостенных труб наибольшее распространение нашли во всех гидрогазовых системах летательных аппаратов без исключения. Надежность этих систем в значительной степени определяет надежность самолета в целом. Трубопроводы работают в условиях сложного нагружения. Они испытывают действия высоких давлений, пульсирующей нагрузки и гидравлических ударов, поэтому к ним предъявляются высокие требования по механическим свойствам материала, качеству внешней и внутренней поверхностей, сохранению формы сечения, а также максимальному утонению стенок трубы с целью снижения веса изделия.
Практика эксплуатации показывает, что наибольшее число разрушений трубопроводов связано с утонением из стенок в местах изгиба и перехода от одного диаметра к другому. Значительно снижает работоспособность трубопроводов такие факторы, как чрезмерная эллипсность и волнистость стенок - явления,

еще и изнутри специальным вкладышем, сделанным по внутреннему диаметру. Коэффициент обжима увеличивается в среднем на 15-20%, а при двустороннем подпоре - на 35-50%. Подробнее об этом описано в главах 1.4 и 1.5.
Наиболее эффективна силовая интенсификация при осуществлении процессов штамповки тонкостенных деталей переменного сечения. В этих процессах набор материала в местах утолщений происходит при нагружении очага деформации дополнительными сжимающими напряжениями, что повышает пластичность и, следовательно, предельную степень деформации [25].
Основными недостатками силовой интенсификации являются:
- возможность потери осевой устойчивости заготовки, т.к. при изменении диаметра на 15-20% на недеформируемой части трубы появляются складки (гофры);
- трудность создания и регулирования небольшого усилия прижима;
- ограниченные возможности формоизменения при деформировании заготовок титановых сплавов вследствие их низких технологических свойств.
Как показала практика, наиболее эффективно использование силовой интенсификации в сочетании с термической.
1.4.2 Термическая интенсификация
Способ термической интенсификации основан на общем либо локальном нагреве заготовки, а так же на совместном использовании нагрева и охлаждения, обеспечивающих наиболее благоприятный для получения детали заданной формы и размеров, перепад температур в заготовке, а следовательно, и оптимальный перепад сопротивления деформирования стт и пластических свойств в зоне деформации.
Нагрев заготовки может осуществляться двумя методами: прямым, когда тепло образуется непосредственно в нагреваемой зоне заготовки, и косвенным, при котором тепло создаваемое внешним источником, тем или иным способом передается в заготовку.
Прямой метод нагрева предусматривает два самостоятельных способа создания тепла в заготовке: индукционный нагрев токами высокой частоты и нагрев