Разработка и внедрение прогрессивных технологий изготовления волочением-прокаткой профилей и гофров повышенной жесткости из листовых авиационных материалов

• Автор: Колганов, Иван Михайлович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 367 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения и сокращения, принятые в работе

ВВЕДЕНИЕ
1. СИСТЕМНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРОВ МЕТОДОМ ВОЛОЧЕНИЯ-ПРОКАТКИ ИЗ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРА

1.1. Применение в конструкциях летательных аппаратов профилей и гофров из

листовых материалов

1.2. Метод стесненного изгиба при изготовлении подкрепляющего набора панель

ных конструкций летательных аппаратов

1.3. Изготовление профилей гибкой-волочением

1.4. Анализ работ по теоретическому исследованию стесненного изгиба
1.5. Постановка задач исследований, пути их решения
2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ВОЛОЧЕНИЯ-ПРОКАТКИ ПРИ ДЕФОРМИРОВАНИИ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ СЖАТО
НАПРЯЖННОГО СОСТОЯНИЯ
2.1. Классификация процессов стесненного изгиба при волочении-прокатке гну
тых из листа профилей
2.2. Основные допущения, принятые при исследованиях
2.3. Напряжения и деформации в зоне гиба при процессах формообразования
профилей повышенной жесткости волочением-прокаткой
2.4. Определение геометрических параметров зоны сгиба
2.5. Определение усилия волочения при формообразовании профиля
2.6. Исследование процесса формообразования профилей в роликовой фильере.
2.7. Влияние аксиального сжатия при формообразовании профилей волочением
прокаткой
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРА, МЕТОДОЛОГИЯ ИХ ОПТИМИЗАЦИИ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
3.1. Параметры исследуемых профилей, их материалы
3.2. Методика проведения и технологическое обеспечение экспериментальных ис
следований
3.3. Исследование процесса формообразования профилей в инструментальной
фильере
3.4. Исследования по выбору схем формообразования гнутых тонкостенных про
филей
3.5. Исследование влияния технологических параметров стесненного изгиба на
формообразование зоны сгиба
3.6. Влияние условий деформирования на основные технологические параметры 112 процесса
3.7. Математическое планирование эксперимента
3.8. Предельные возможности и оптимизация параметров гнутых профилей при 121 стесненном изгибе
3.9. Определение силовых параметров стесненного изгиба тонкостенных профилей 127 при волочении
3.10. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследова- 130 ний

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРОВ ПОВЫШЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ
ВОЛОЧЕНИЕМ-ПРОКАТКОЙ В УСЛОВИЯХ СТЕСНЕННОГО ИЗГИБА
4.1. Разработка технологических процессов изготовления тонкостенных профилей
из традиционных авиационных материалов
4.2. Точностные характеристики профилей, изготовленных гибкой-волочением
4.3. Изготовление гнутых профилей из перспективных материалов
4.4. Термомеханическая обработка материала и повышение качества профилей
4.5. Металлографические исследования как основной метод контроля, качества профилей
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И МОДЕЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НОВЫХ МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕНЫХ ПРОФИЛЕЙ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1. Технические условия на изготовление тонкостенных гнутолистовых профилей
5.2. Разработка технических условий на проектирование оборудования, технологических процессов и их оснащения
5.3. Разработка нормативно-технической документации
5.4. Внедрение результатов исследований и разработок в промышленность
6. НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ОБОРУДОВАНИЯ И ПАНЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРА ИЗ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК С РАСЧЕТОМ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТОК
6.1. Оценка сравнительных механических испытаний профилей из различных материалов
6.2. Допустимые напряжения на сжатие профилей и панелей и оптимизация их параметров
6.3. Исследование режимов изготовления экспериментальных панелей по разным технологиям с профилями из алюминиево-литиевых сплавов
6.4. Технико-экономическая эффективность использования результатов работы в промышленности и перспективы развития результатов работы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Технико-экономическое обоснование производства и применения волочильнопрокатной установки ВПУ-120/7
2. Расчет гарантированного экономического эффекта от внедрения НИР
3. Технологические рекомендации ТР 1.4
4. Технологические рекомендации ТР 1.4.1784-87 (титульный лист)
5. Акты об окончании разработки
6. Акт передачи документации
7. Технические акты внедрения, использования результатов диссертационной работы (НПО "Молния", КНААПО, УлНИАТ, ВИАМ)

Основные обозначения и сокращения, принятые в работе
(7,Т - нормальные и касательные напряжения;
> °П > I — нормальные напряжения в осевом (аксиальном), нормальном (радиальном), тангенциальном направлениях; с7т , <70,2 - предел текучести (физический, условный);
<7в , тв- предел прочности;
<7/ - интенсивность напряжений;
НВ, НЯС, ЬЦ - твердость по Бринеллю, Роквеллу, микротвердость;
Е- модуль упругости 1-го рода;
е* . ву , ег (еа , е„, е,) - логарифмические истинные деформации
по осям X, У, Ъ в аксиальном, нормальном, тангенциальном направлениях;
% — интенсивность деформаций;
Уху, 7уг,Угх- относительные сдвиговые деформации;
///, /ь, цз - коэффициенты поперечной деформации при растяжении под углом 45° к главным
осям анизотропии соответственно «1-2», «2-3», «3-1»;
ка - коэффициент, учитывающий аксиальную деформацию;
к„ - коэффициент, учитывающий расход материала на утолщение полки;
Уо - исходная толщина листа;
.у, хп - толщина по биссектрисе угла и полки после деформации;
<р, 90-а ,а - угол гиба, угол наклона боковых стенок;
г, Л, гв, Кн — текущий, средний, внутренний и наружный радиусы в зоне сгиба (гиба);
Рд, Ри ~ радиус положения нейтрального слоя деформаций, напряжений
гв = у , Рн = у - относительные внутренний и наружный радиусы зоны сгиба;
/ 4о
гп.т > гт,п = Г™/ ~ минимальный и относительный минимальный радиусы гиба при пласти-ческом изгибе;
7 = у - относительная толщина (утолщение) материала по биссектрисе угла зоны сгиба;
В3 - ширина листовой заготовки ;
Вт - теоретическая расчетная ширина заготовки по средней линии;
к = ~ коэффициент запаса материала по ширине заготовки;
Ъ(Ь„, Ъс, Ъф) - ширина текущая, полки, стенки, фланцев;
Н- высота профиля;
ко, к, кК - высота деформируемых участков заготовки (профиля): исходная, текущая, конечная;
4 I - длина заготовки, зоны плавного перехода, межклетевого расстояния;
I, I/, Ь2, Ьз - длина текущая, зоны деформирования; к (д)- величина зазора в рабочем контуре роликов;
% о- время и скорость деформирования (профилирования);
/ Т7 - площадь поперечного сечения профиля, панели (оболочки);
,1° - температура текущая в градусах Цельсия и Кельвина;
Уо, V, Ук- исходный, текущий, конечный объемы;
И/, и2, «з - ортогональные криволинейные координаты;
#/(/= 1, 2, 3) - коэффициенты Ламе;
Р0,Р,Рк,Ра,Р„,Р1 — начальное, текущее, конечное, аксиальное, нормальное, тангенциальное усилие;
Рв,Р„р - усилие волочения, прокатки;
Рис. 1.17. Схема сил, действующих на профилированную заготовку перед обжатием

Рис. 1.18. Диаграммы предельных деформаций используемых авиационных материалов:
а - в отожженном состоянии; б - сплава 1451 в различных исходных состояниях. 1 - сплав Д16, 2 - сплав 1451, 3 - сплав В95