Моделирование технологических процессов сверхпластической формовки оболочек из двухфазных титановых сплавов

• Автор: Нгуен Суан Зунг
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Аналитический обзор литературы

1.1 Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности

1.2 Сверхпластичность металлических материалов

1.3 Технология сверхпластической формовки оболочек

1.4 Способы регулирования утонения стенок при СПФ

1.5 Двухфазные титановые сплавы и их сверхпластичность

1.5.1 Общая характеристика двухфазных титановых сплавов

1.5.2 Сверхпластичность двухфазных титановых сплавов

1.5.3 Методы подготовки ультрамелкозернистой микроструктуры
1.6 Заключение по главе 1
1.7 Цель и задачи исследования
Глава 2 Методы проведения исследования и исследуемый материал
2.1 Исследуемый материал и образцы
2.2 Методы и оборудование для исследования микроструктуры материалов в процессе СПД.
2.3 Оборудование и технологические оснастки для экспериментального исследования СПФ.
2.4 Применение компьютерных программ для моделирования процессов СПФ
Глава 3 Исследование структуры и реологических свойств титанового сплава ВТ6 в состоянии сверхпластичности.
3.1 Влияние температуры на структуру и реологические свойства сплава ВТ

3.2 Влияние размера зерна исходной заготовки на реологические свойства сплава ВТ6
3.3 Реологические модели для описания свойств сплава ВТ6 при СПД
3.4 Заключение по главе 3
Глава 4 Моделирование процессов сверхпластической формовки

4.1 Задачи математического моделирования СПФ
4.2 Моделирование процесса свободной выдувке при СПФ
4.3 Моделирование процессов СПФ в матрицу
4.4 Расчет оптимального давления газа при СПФ
4.5 Заключение по главе 4
Глава 5 Исследование способности к формообразованию листовых заготовок из двухфазных титановых сплавов при СПФ
5.1 Задачи экспериментального исследования СПФ
5.2 Разработка установки для экспериментов по СПФ
5.3 Проведение экспериментов по сверхпластической формовке оболочек
5.4 Исследование СПФ листов из сплава ВТ6 при различных технологических параметрах.
5.4.1 Свободная формовка куполов
5.4.2 СПФ оболочек с продольними рифтами
5.4.3 Микроформовка в состоянии сверхпластичности
5.5 Разработка рекомендаций для использования результатов работы при СПФ полых оболочек, разработке технологии и инструмента.
5.6 Практическое применение методики комплексной оценки формуемости листов из двухфазных титановых сплавов для изготовления полусфер из сплава ВТ23.
5.7 Заключение по главе 5
Основные результаты и выводы работы
Список литературы
Приложение 1
Приложение 2
Введение
Прогресс в машиностроении в значительной степени определяется разработкой новых и совершенствованием существующих технологий изготовления изделий. Одним из перспективных направлений совершенствования технологии листовой штамповки при производстве тонкостенных деталей в виде оболочек из титановых сплавов в условиях мелко- и среднесерийного производства является использование сверхпластической формовки (СПФ) листовых заготовок. Промышленное освоение сверхпластической формовки позволяет получать тонкостенные объемные изделия сложной конфигурации, производство которых с использованием традиционных процессов листовой обработки не рентабельно или практически невозможно. Кроме того, СПФ по сравнению с традиционными методами получения аналогичных деталей обладает рядом преимуществ, к числу которых относятся: высокий коэффициент использования материала (КИМ), возможность получения сложнопрофильных изделий на маломощном прессовом оборудовании и простой технологической оснастке за одну формообразующую операцию. Технология СПФ имеет меньшую трудоемкость, низкие энергетические икапитальные затраты, позволяет сократить ручной труд и снизитьсебестоимость изделий. Однако развитие и внедрение технологии СПФ сдерживается из-за недостатка экспериментальных и аналитических данных о влиянии реологического поведения промышленных сверхпластичных материалов (СПМ) с различным размером структурных составляющих натехнологические параметры процесса формовки, отсутствия серийного оборудования и штамповой оснастки для СПФ, а также ограниченности сведений об экономической эффективности этой технологии. Решение этих вопросов представляет собой актуальную научную и практическую задачу.
В настоящее время, двухфазные титановые сплавы довольно широко применяются в различных отраслях промышленности для изготовления конструкций летательных аппаратов, баллонов, работающих под давлением, и

формовки. По отношению к усилию формовки усилие прижима должно быть увеличено на 10... 15%.
К основным преимуществам СПФ по сравнению с традиционными методами обработки металлов давлением относятся [13, 32]:
> высокий запас деформационной способности, который позволяет обеспечить получение деталей с точным воспроизведением сложной конфигурации полости матрицы за одну формообразующую операцию;
> малые напряжения течения материала в состоянии сверхпластичности позволяют увеличить границы габаритных размеров обрабатываемых изделий на маломощном оборудовании;
> возможность совместить процессы получения геометрической макроформы изделия и тонкого (художественного) рельефа;
> отсутствие пуансона или верхнего штампа как такового, роль которого выполняет газ (аргон, воздух);
> матрица для СПФ может использоваться для формовки материалов различной толщины.
Наряду с достоинствами СПФ обладает и рядом недостатков:
> необходимость специальной подготовки структуры материала заготовок;
> сравнительно высокие температуры деформирования усложняют процесс СПФ;
> высокая продолжительность процесса СПФ и, соответственно, низкая производительность;
> разнотолщинности, т. е. разная толщина стенки материала готового изделия в местах наименьшей и наибольшей вытяжки.
В настоящее время уменьшению продолжительности процесса СПФ для увеличения производительности этого процесса уделяется большое внимание исследователей. В связи с этим используется процесс СПД с материалами, которые находятся в состоянии высокоскоростной сверхпластичности (ВССП).