Использование режима термодеформационного старения при изготовлении деталей летательных аппаратов из алюминиевого сплава B95

• Автор: Кривенок, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Е СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Конструктивные особенности деталей силового набора летательных
аппаратов
1.2 Способы деформирования профильных заготовок
1.3 Способы формообразования монолитных панелей
1.4 Обработка материалов давлением в различных режимах
деформирования
1.5 Анализ подходов к расчету процессов формообразования
1.6 Влияние термообработки сплава В95 на его прочностные свойства и
размерную нестабильность
1.7 Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Определение температурно-временных параметров термодеформационного старения
2.2 Деформирование материала в режиме ползучести
2.3 Геометрическая модель профиля
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
3.1 Параметрический анализ электронных моделей криволинейных
деталей
3.2 Разработка численной модели на основе конечно-элементной системы анализа МвС-Магс
3.3 Моделирование процесса деформирования панели крыла
3.4 Моделирование процесса деформирование профильной заготовки
с последующим удалением припусков

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Обработка экспериментальных данных, определение
упругопластических характеристик и характеристик ползучести.
4.2. Упруго пластические свойства на растяжение и сжатие с различными скоростями деформаций
4.3 Анализ ползучести алюминиевого сплава В95очТФ
4.4 Диаграммы ползучести изгиба балок под действием постоянных единичных моментов
4.5 Анализ влияния старения алюминиевого сплава В95очТФ на его физико-механические и геометрические характеристики
4.6 Рекомендации по рациональному режиму деформирования заготовок для изготовления панелей крыла и панелей фюзеляжа ЛА
4.7 Анализ внедрения термодеформационного старения в процесс изготовления сегмента шпангоута
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНИЯХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
С развитием авиационной техники возрастают требования к эффективности, экономичности и надежности самолетов, что связано с уменьшением материалоемкости конструкции при увеличении удельной прочности и жесткости деталей планера, применением высокопрочных и труднодеформируемых сплавов. Значительная доля деталей летательных аппаратов (ЛА) изготавливается из высокопрочных алюминиевых сплавов системы А1-гп-]У^-Си (В95пч/оч, В96ц-3пч, 1163Т и др.). Так массовая доля алюминиевых сплавов в планере 881-100 составляет более 80% из них более 40% сплав В95, который используется в таких деталях силового набора планера как шпангоуты, стрингера, нервюры, крыльевые панели и ДР-
Изготовление деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов накладывает на технологический процесс ряд ограничений по условиям термической обработки и предельным деформациям. Процесс изготовления крупногабаритных монолитных деталей, таких как вафельные (оребреные) панели и панели обшивок, со сложной теоретической поверхностью имеет низкую технологичность, связанную с особенностями традиционных технологий. При изготовлении деталей из стандартных полуфабрикатов фрезерованием приходится снимать большой объем материала, что значительно снижает технологичность детали. Это связано с низким коэффициентом использования материала (КИМ) и большим машинным временем обработки. При этом также снижаются прочностные характеристики детали из-за прорезания волокон материала. Использование в качестве заготовок поковок приводит к значительному короблению деталей при фрезеровании из-за высоких градиентов остаточных напряжений в материале заготовки. Применение штамповок в качестве заготовок для изготовления крупногабаритных деталей ограничивается с одной стороны возможностями прессового
Фрезерование
Основным видом механической обработки при изготовлении панелей и обшивок является фрезерование торцовыми, концевыми и дисковыми фрезами. Большие габаритные размеры обрабатываемых деталей, высокая точность приводят к увеличению доли механической обработки в общей трудоемкости их изготовления. Основным направлением снижения трудоемкости фрезерных операций является применение высокоскоростного фрезерования.
Преимуществами панелей, изготовленных фрезерованием из плит, являются возможность получения панелей сложной конфигурации с переменными сечениями, относительно высокая точность и чистота поверхности, и сравнительная простота, и дешевизна применяемой оснастки. К недостаткам следует отнести большой отход материала (до 90%) и худшие по сравнению со штампованными панелями механические свойства.
Формообразование в сверхпластичности
С точки зрения традиционных технологий формовки панели - с их большими габаритами, сложностью геометрической формы, разнотолщинностью полотна, разновысотностью ребер жесткости, наличием люков, обнижений и подсечек - представляют собой весьма нетехнологичные детали. Положение усугубляется еще и тем обстоятельством, что современные конструкционные сплавы наряду с повышенной прочностью характеризуются труднодеформируемостью. Это проявляется в уменьшении ресурса пластичности материала, в результате чего при обычных способах холодной формовки запаса пластичности до разрушения либо не хватает, либо он почти весь исчерпывается.
В связи с этим всё больше используют формовку в состоянии сверхпластичности (СП). Например, такая как вакуумная формовка крупногабаритных деталей в режиме СП. Вместе с тем, реализация такого